Проектиране и пресмятане размерите на аквариум

23.03.2011

    За начинаещите акваристи с умения и сръчност за майсторене, навлизането в акваристиката може да стане с направата на аквариум около 35 литра.. ,но по-добре е да изберете по-голям. Обем 35 литра се смята за малък. Трябва да знаете, че малките обеми по-лесно се замърсяват, резките температурни промени влияят в по-голяма степен (например при проветряване на помещението през зимата) и като правило, биологичното равновесие се постига много по-трудно, както и това, че същото биологично равновесие много по бързо може да се разруши.

В този ще стъпим на добрите практики и стремеж за създаването на аквариум със средни до голями размери, от гледна точка поставяне на аквариум у дома или в офиса.

1. Определяне обема на аквариума

   Изчисляването на бъдещият аквариум ще започнем с определяне на неговият обем. Тук е мястото да се отбележи, че има различни видове обеми според това, за какво точно се прави пресмятането.
    Геометричен или Изчислителен обем. Практически това е пресмятане обема на паралелепипед (в общия случай), той е теоритичен, максимално възможен обем за наливане на вода в аквариума, без да има нищо друго сложено в него;
    Обем с аксесоари. Това е реалния обем на водата в аквариума, при който в него са поставени грунд, растения, риби, филтри и т.н.
В този проект ще направим пресмятания за Геометричен обем на празен аквариум, като в последствие ще добавим и промени отчитащи дебелината на грунда на дъното, както и празния въздушен слой между водната повърхност на аквариума и горния му ръб.


Размерът на стените на аквариума се определя, като към площта на мислената рамка, предвидена за наблюдение на аквариумните обитатели, се прибави дебелината на ивицата с грунд (пясък) на дъното, плюс размерът на ивицата празно пространство оставащо между повърхността на водата и горния ръб на аквариума.

1.1  Пресмятане на Коефициент за Скорост на Кислородната Дифузия

    В този проект, водещо и с основно значение ще бъде, правилното пресмятане скоростта на дифузия на Кислорода - Коефициент на Дифузия на Кислорода. Не случайно тук се набляга на това, защото много акваристи имат различни критерии, за това кое ще бъде най-важното при създаване на нов аквариум!

Избирането на добър Коефициент на Дифузия на Кислорода се налага заради застраховката, която трябва да направим, свързана с най-тежката ситуация за всеки аквариум - отпадане на електричеството и спиране на всички поддържащи системи за период повече от 3-4 дни.

Коефициента V се пресмята по формулата :

V = S / H*H   , където

                V - коефициент за скорост на кислородната дифузия;
                S - площ на повърхността на водата;
                H - височина на водния стълб.

От доказала се научна литература по рибовъдство и аква култури, взаимстваме на готово коефициенти - норма, чрез която може да оценим получения резултат:

     Неблагоприятни размери       - до 2

     Задоволителни размери        - от 2.1 до 3.5

     Отлично определени размери   - от 3.6 до 7

Нека сега да изчислим един пример, за аквариум със задоволителен Коефициент на Кислородна Дифузия:

Да видим, какъв резултат ще се получи, ако използваме размери за страните на аквариум:

60см    дължина;

40см    височина;

35см    ширина.

Необходимо е да съобразим, че мислената (реалната) рамката за наблюдение през дългата стена на аквариума, ще бъде 60см и височина в добрия случай 30см. Това е така, защото оставяме минимум 5см дебелина за грунда, плюс още 5см разстояние от повърхността на водата до горния ръб на аквариума. Посочените разстояния от по 5см са минималните задължителни и под тези размери не бива да се минава, защото това ще има вредно въздействие върху някои водни растения, охлюви и дори риби.

За площта на повърхността, на водата в аквариума получаваме:

               S = 60 * 35 = 2100 кв.см

Изчисляваме Коефициента за Скоростта на Кислородна Дифузия:

               V = S / H*H     или     V = 2100 / 30*30 = 2,333333

   Според споменатите вече коефициенти-норма, размерите на аквариума в примера са задоволителни. Това означава, че можете да приемете тези размери, като база за следващите изчисления примерно, за осветеност или топлообмен на аквариума.

    Тук е мястото да се кажат още няколко думи за този “странен” коефициент на дифузия на кислорода. Както знаете, макар и в малка степен, газовете могат да се разтварят в течности. Кислородът, който водните обитатели дишат, попада във водата, като отделен от водните растения при процеса Фотосинтеза или при контакт на водата с въздуха, на повърхността. При втория случай, в естествени условия, наличието на бързеи, водопади, вълни и други разбъркващи сили, увеличават площта на допир с въздуха, като допринасят още за увеличаването на разтворения кислород във водата.

Внимание !
   Предложените изчисления се правят, за аквариум с вода без никакво раздвижване, аериране или друго обогатяване с кислород! Този метод ни дава аванс или допълнителни резверви по отношение на изчисляването геометрията на аквариума, защото никой съвременн аквариум не е статичен и винаги използва различни, допълнителни съоражения за раздвижване, аериране и филтриране на водата.

   Коефициента за Скорост на Кислородна Дифузия, която изчислихме чрез една много проста формула е динамична променлива. Тя показва, към даден момент, какво количество кислород, може да попадне във водата на аквариума (без разбъркване). Ако получената стойност на Кислородна дифузия за нашият нов аквариум е незадоволителна, най-честата причина е лошо подбраните височина и ширина на аквариума. За да подобрите параметрите на аквариума, увеличете ширината и ще получите доста по-добри резултати.

  Обикновено, много рядко вашата изчислена стойност ще успее да попадне в нормата за отличен коефициент. Аквариуми с отличен коефициент, се използват само в изследователски лаборатории или от някои любители изпипващи нещата с пълна прецизност. Тези "отлични" аквариуми са ниски и широки, като в повечето случаи не съвпадат с представите за красив, домашен аквариум. Масово срещаните аквариуми, имат задоволителен коефициент на Кислородна Дифузия. Това не е толкова страшно, защото ако поставите във вашия аквариум, аериращи и раздвижващи съоръжения, коефициентът на Кислородна Дифузия ще се подобри много, като е възможно, да получите дори отлични стойности.

Вече знаете как се пресмята размер на аквариум от гледна точка, добри стойности за Коефициент за Скорост на Кислородна Дифузия!

  За допълнителна демонстрация, на изчисления за нов аквариум, може да разгледате приложените две таблици. Видно е, че ако получим при първоначалните изчисления резултат задоволителн, след корекция в първоначално заложените параметри, може да постигнем отличен резултат.

Таблица 1

Таблица 2

1.2  Помощна електронна таблица за пресмятане обема на нов аквариум

   След като вече сме изяснили концепцията за пресмятане на нов аквариум идва ред на улесненията и екстрите, чрез които този процес може да стане още по-приятен. Обикновено, първите изчисления не винаги ни вършат работа и затова се налага да се връщаме в сметките и да променяме първоначално избраните размери. Такова "напасване" протича лесно, ако цялото изчисление се пренесе в действаща електронна таблица. По този начин ще може да разиграваме "различни сценарии" с размери и обеми.

Като полезен ресурс за пресмятане обема на нов аквариум може, да изтеглите и ползвате електронната таблица eraaquaproject_aquarium_calculations.zip.

Щом изтеглете таблицата, разкомпресирайте архива и стартирайте файла:

Обърнете внимание в долната част на екрана, че таблицата има три таба:

В темата, която разискваме сега, ще използваме първия таб с име Пресмятане на обем:

   Поиграйте си със стойностите, променете някои от размерите на страните на аквариума и вижте как се отразява това на резултата (Коефициент за Скорост на Кислородна Дифузия). Сигурен съм, че таблицата ще ви върши работа за в бъдеще :)

Първо допълнение, към изчисленията, свързано с масата (теглото) на новия аквариум

   След като сме изчислили теоритичния обем на новия аквариум, не е лошо да сметнем и неговото тегло в празно състояние. Голямите аквариуми много често имат голяма собствена маса и транспорта, и инсталирането им става проблем.

За пресмятане масата, се базираме върху стойността 2.4 Кг/кв.м относително тегло на обикновеното стъкло с дебелина 1мм. Възможно е тази стойност да варира според различните видове стъкло, но като база за изчисления е напълно достатъчна.

  Пример за пресмятане масата на празен аквариум:

140 см   - Дължина

  60 см   - Ширина

  65 см   - Височина

     1 см   - Дебелина на стъклото

1. Пресмятане масата на дъното                            140 * 60 * 10 * 2.4 = 20.16 Кг

2. Пресмятане масата на една дълга страна   140 * 64 * 10 * 2.4 = 21.50 Кг

3. Пресмятане масата на една къса страна       58 * 64 * 10 * 2.4 =   8.91 Кг

4. Пресмятане общата маса на аквариума       1 * 20.16 + 2 * 21.50 + 2 * 8.91 = 20.16 + 43 + 17.82 = 80.98 Кг

Технологично, освен стъклените стени и дъно на аквариума, от същия материал, се правят допълнителни усилвания във вид на ленти по ъглите на дъното и горните ръбове на дългите страни. Този материал обикновено има същата дебелина на стъклото, а ширината му е 5см - 6см. Тогава за дългите страни ще имаме допълнително ленти, за дъното 2 х 138см и за горния ръб 2 х 130см. Горните ленти обикновено се правят по-къси от дължината на страната.

Изчисляваме масата на допълнителните ленти:
   2 * 138 * 5 * 10 * 2.4 = 3.32 Кг 

   2 * 130 * 5 * 10 * 2.4 = 3.12 Кг

Общо за тези ленти       6.44 Кг

   Като допълнително усилване за аквариума, в него се поставят още стъклени "обтяжки" или ленти, като точното им разположение и форма варират според конструкцията предпочитана от майстора на аквариуми. За пълнота, нека да добавим още малко маса към общото тегло на аквариума, ... заради тези допълнителни усилващи елементи. Тази допълнителна маса, ще я изберем да бъде 1/2 от масата на изчислената преди малко т.е. 6.44 / 2 = 3.22 Кг

В крайна сметка, за собствено тегло на целия аквариум (празен) получаваме      80.98 + 6.44 + 3.22 = 90.64 Кг

От примера е видно, че допълнителните елементи за усилване на аквариума имат маса приблизително 10% от изчислената преди това.

Готово, изчислихме аквариум с дължина 140 см и собствена маса 90 Кг , това си е тежичко !

Пресмятане на статично натоварване и стрес на материала, от който е направен аквариума

    През изминалите години са се наложили няколко прости метода за пресмятане на дебелината на стъклото в зависимост от линейните размери на аквариума. В тези методи презастраховката играе основен момент и като правило тя винаги е над 3 пъти спрямо точно изчисленото. Интересно беше да се види, ако захраним някой софтуерен продукт за пресмятане на стрес в материала, какви визуални резултати ще се получат. За да се ползва такъв софтуер, човек трябва да има известен брой знания и умения, като със сигурност за добри резултати трябва да се вложи много старание и упоритост.

Визуализацията за 'стрес на материала' изглежда така:

Вариант 2  -  60см

   Първият вариант, е за аквариум два пъти по-дълъг от втория. Числовите резултати показват, че презастраховането което се използва масово, е над 4 пъти и това внася спокойствие.

   Като се добави и благоприятния факт, че слепването на отделните стъкла в аквариума, се прави с достатъчно голяма силиконова фуга, която допълнително поема деформациите от натоварването по ръбовете, може да се каже, че тривиалните методи за пресмятане вършат отлична работа и няма смисъл да се използват сложни софтуерни решения по задачата !!!

Как да изтегляте файлове?

Трябва да имате регистриран профил.
Просто натиснете бутона "Кошница" и завършете процедурата по финализиране на поръчката. Тази последователност от действия е формалност, наложена от особеностите на платформата, на сайта. Всичко е безплатно и не изисква никакви разходи или плащания. След завършване на поръчката, ще може да изтеглите файловете от вашия профил, меню "Сваляне на файл". Файловете могат да се свалят многократно от вас и остават достъпни за постоянно, във вашия профил.