Aktuální vydání

celé číslo

04

2022

veletrh Amper 2022
celé číslo

Roztočená tvář Franze Kafky

Článek popisuje, jak jsou poháněny jednotlivé díly sochy znázorňující tvář Franze Kafky, o níž již vyšla zpráva ve vydání Automa 11/2014 na str. 14. V areálu obchodního centra Quadrio u stanice metra Národní v Praze byla postavena jedenáctimetrová pohyblivá tvář Franze Kafky, navržená výtvarníkem Davidem Černým. Socha se skládá ze 42 dílů, jakýchsi pater, která se nezávisle na sobě otáčejí, takže kolemjdoucí mohou sledovat, jak se tvář neustále proměňuje a v jednom okamžiku se objeví její věrná podoba. Na první pohled zaujme lehkost a plynulost pohybu, které jsou dány konstrukcí, použitými pohony a materiály.

 

Pohyb tváře

Výjimečně náročná byla nejen konstrukce sochy, ale také řízení relativně velkého počtu os. Vlastní pohyb sochy zajišťuje systém řízení pohybu Simotion P320 značky Siemens, který prostřednictvím rychlé komunikační sběrnice Profinet řídí měniče frekvence Siemens Sinamics S120 v provedení booksize (obr. 5). Energii dodává společná napájecí jednotka Siemens Smart Line o trvalém výkonu až 36 kW s možností rekuperace. Přebytek energie se akumuluje a v závislosti na zvolené konfiguraci pohonného systému sochy je možné energii vracet zpět do sítě.
 
Plynulý a dynamický pohyb jednotlivých dílů sochy zajišťují synchronní servomotory řady 1FK7 se zvýšeným momentem setrvačnosti rotoru. Tyto motory byly zvoleny tak, aby byl co nejmenší poměr setrvačností mezi motorem a pohyblivou hmotou sochy.
 

Ovládání sochy

Jedním ze základních požadavků bylo použití otevřeného řídicího systému, který měl dovolit snadno rekonfigurovat veškeré pohyby díla. Proto byl zvolen řídicí systém Simotion P320 značky Siemens, který dokáže řídit složité synchronizované, vačkové a další matematicky popsatelné sekvence pohybů. Naprogramovaná čtyřicetiminutová choreografie je tvořena patnácti typy pohybu. Systém umožňuje vytvářet nové sekvence podle zadání autora a naprogramovat další typy pohybu. Prostřednictvím ethernetového spojení je možné sochu dálkově ovládat. Pro servisní účely je v rozváděči uvnitř podstavce sochy umístěn operátorský panel Siplus HMI TP177B 4" z produkce společnosti Siemens v provedení pro venkovní prostředí a provoz při nízkých teplotách.
 

Měření spotřeby

Data o spotřebě elektrické energie jsou sbírána na dálku prostřednictvím sběrnice M-Bus. Socha je začleněna do inteligentní elektroinstalace KNX obchodního komplexu Quadrio. Při nedostatku energie je možné silové obvody sochy dálkově odpojit. Obchodní centrum je vybaveno systémem měření a regulace typu Desigo firmy Siemens, který řídí a monitoruje veškerá zařízení, jež se starají o vnitřní klima v objektu. Desigo pracuje v návaznosti na zabezpečovací systémy EPS a EZS a monitoruje obsah nebezpečných plynů v garážích a zajišťuje potřebnou výměnu vzduchu.
(DEIMOS s. r. o.)
 

Rozhovor s Janem Kislingerem, ředitelem společnosti DEIMOS

O tom, jak byla čtyřicetitunová socha konstruována, stavěna a programována, jsme hovořili s Janem Kislingerem, ředitelem společnosti DEIMOS, dodavatelem díla.
 
Proč je socha tvořena zrovna 42 patry?
Z různých navrhovaných variant zvolil autor právě 42 pater, protože v tomto počtu je vizuální efekt nejpůsobivější. Je to jednoznačně umělecký záměr a nesouvisí to s technickými možnostmi finálního provedení, které bylo vzhledem k rozměrům sochy náročné jak konstrukčně a výrobně, tak vlastní montáží.
 
Co bylo na konstrukci sochy nejobtížnější?
Nemůžu určit jednu jedinou překážku, protože se jednalo o mix parametrů, se kterými jsme se museli vyrovnat. Byl to zejména hmotnostní limit umělecké instalace, její umístění ve venkovním prostředí a v neposlední řadě požadavek na splnění přísných hlukových norem v centru města.
 
Jaká technická omezení jste museli před samotnou stavbou vyřešit?
Rozhodnutí o realizaci sochy padlo v době, kdy již bylo Quadrio ve výstavbě a byla hotova stropní deska garáží, na které nyní socha stojí. Nebyl tedy velký prostor pro zvýšení nosnosti této desky. Jinými slovy jsme se museli vejít do zadaných hmotnostních limitů. Po dokončení 3D modelu jsme zadali zpracování posudků a následně jsme museli podle statických modelů celé dílo odlehčit.
 
Jak se podařilo zabránit přenosu vibrací ze sochy do budovy a podzemních garáží?
Postupovali jsme podle posudků a výpočtů, které zohlednily jak samotnou hmotnost sochy, tak dodatečné zatížení vlivem větru a zejména dynamický účinek na budovu. Rotující hlava nemá těžiště v ose a navíc se těžiště vlivem pohybů neustále posouvá, což ovlivňuje dynamické zatížení jednotlivých nohou podstavce sochy. Výpočtový model musel zajistit, že tento vliv nebude mít negativní dopad na budovu a podzemní garáže. Posudky zpracovaly nezávisle na sobě dva renomované subjekty: doc. Makovička z Kloknerova ústavu Fakulty stavební ČVUT a společnost Helika, a. s. U takto náročné instalace jsme trvali na stoprocentní jistotě.
 
Co bylo největším úskalím v průběhu stavby?
Byl to jednoznačně čas. Velmi krátký termín realizace byl dán tím, že socha měla být odhalena již při otevření obchodního centra. Rozhodnutí o umístění tohoto díla padlo v květnu 2014, takže splnit realizaci do 31. října 2014 při obvyklých dodacích lhůtách klíčových komponent se jevilo skoro jako nemožné. Termín jsme stihli díky příkladné spolupráci s dodavateli, a hlavně díky „just-in-time“ zásobování přímo na stavbu. Například kruhy od Hepco Motion a na míru vyráběné plechy byly postupně expedovány z výroby rovnou k montáži. Někdy to skutečně vycházelo tak, že jsme montovali poslední kruh nebo plech a kamion s dalším vjížděl do Prahy.
 
Podle jakých kritérií jste vybírali systém pro pohon otáčení sochy?
Při výběru jsme vsadili na ověřené dodavatele a zařízení jsme vybírali s ohledem na náročný venkovní provoz. Socha je poháněna servomotory Siemens a pohyb je řízen systémem z produktové skupiny Simotion. Toto řešení jsme vybrali jako vhodné s ohledem na jeho technické parametry a příznivý dodací termín. Servomotory jsou konstruované do venkovního prostředí s ohledem na měnící se vlhkost a teplotu.
 
Jak dlouho trvalo samotné oživení sochy?
Základní verze programu byla hotova ještě před samotným dokončením sochy. Její vytvoření trvalo přibližně čtyři týdny. V následujících devíti dnech bylo dokončeno programování všech patnácti programů. Podle autorova návrhu animace jsme vytvořili unikátní kód, který je duší sochy.
 
Jaká je životnost sochy?
Naším cílem bylo zvolit taková řešení, která mohou ve venkovním prostředí fungovat po mnoho let. Je pravděpodobné, že po několika letech provozu bude třeba obnovit opotřebované díly, jako rolny kruhů, případně ozubené pastorky. Konstrukce je ale koncipována tak, aby tyto součástky mohly být vyměněny z nitra sochy bez jejího rozebírání a oprava mohla proběhnout v řádu jednotek hodin.
 
Jaké úkony je nutné provádět při běžné údržbě sochy?
V rámci údržby je třeba kontrolovat rolny a ozubení. To se musí průběžně domazávat. Pak je to pouze na vizuální kontrole funkčnosti jednotlivých komponent, jako jsou servomotory, či dotažení šroubových spojů pohyblivých prvků. A to je v podstatě vše.
 
Existují omezení, kdy nemůže být socha v provozu?
Provoz sochy omezuje zejména počasí, například mimořádně silný vítr, ledovka a případně velký mráz nebo vysoké teploty. Zásadní problém může způsobit zateklá dešťová voda, která by následně zmrzla v ozubení a vytvořila pevný spoj mezi jednotlivými patry. To by mohlo vést při spuštění pohonu k poškození. Z tohoto důvodu je omezen provoz sochy teplotním limitem +5 °C. Pod tuto teplotu je možné sochu provozovat do –10 °C, ale až po provedení kontroly. Na teplotu –10 °C jsou dimenzovány pohony, elektronika rozváděče, vlastnosti maziva a další.
(DEIMOS s. r. o.)
 
Obr. 1. Tvář Franze Kafky v areálu obchodního centra Quadrio
Obr. 2. Usazování jednotlivých dílů sochy na základový sloup
Obr. 3. Schéma konstrukce sochy Franze Kafky
Obr. 4. Pohled do svislé konstrukce se soukolími, která zajišťují pohyb jednotlivých pater sochy
Obr. 5. Pohled do rozváděče s instalovanými měniči frekvence Sinamics S120 a řídicím systémem Simotion