Otwarcie Laboratorium Badań Technoklimatycznych

Laboratorium Badań Technoklimatycznych otwarto 31 marca br. na Politechnice Krakowskiej. To unikatowe w Polsce i Europie Środkowowschodniej centrum naukowo-dydaktyczne, w którym będą realizowane interdyscyplinarne badania wielkogabarytowych obiektów inżynierskich w warunkach skrajnych narażeń klimatycznych i środowiskowych. Projekt, wart ponad 8 mln zł, uzyskał dofinansowanie Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

 


Laboratorium Badań Technoklimatycznych (na zdjęciu / fot. Jan Zych) powstało na terenie kampusu Wydziału Mechanicznego PK w Czyżynach (al. Jana Pawła II 37), jest częścią Instytutu Konstrukcji Maszyn. Inwestycja składa się z części zabudowanej, zawierającej trzy segmenty:

- pomieszczenia pomiarowe i komercyjno-socjalne, rozmieszczone na dwóch kondygnacjach (~213,8 m²)
- wielkogabarytową jednokondygnacyjną przestrzeń testową - tzw. komorę higrotermiczną (dł. - 24 m, szer. - 7,7 m (8,8 m), wys. - 7,5 m; powierzchnia całkowita przestrzeni testowej komory - 204,0 m², kubatura -  1615,0 m³)
- 3-kondygnacyjną strefę techniczno-magazynową (~140,2 m²). Całkowita powierzchnia budynku to ponad 1054 m².

 

Przed laboratorium zaprojektowano ciągi komunikacyjne i specjalny plac manewrowy (~800 m²), który umożliwia wykonywanie  prób ruchowych testowanych maszyn i urządzeń, może być też wykorzystany jako lądowisko dla badanych śmigłowców.


W LBT PK realizowane będą interdyscyplinarne badania dużych obiektów inżynierskich w warunkach skrajnych narażeń klimatycznych i środowiskowych - tj. w skrajnie niskich i wysokich temperaturach, przy ekstremalnej wilgotności i nasłonecznieniu, a także przy narażeniach spowodowanych opadami atmosferycznymi takimi jak: deszczowanie, szronienie lub rosienie. Testy takie służą podnoszeniu niezawodności i bezpieczeństwa urządzeń technicznych i materiałów przeznaczonych do eksploatacji w ekstremalnych warunkach klimatycznych. Jest to obecnie podstawowy wymóg stawiany nowym materiałom, podzespołom, urządzeniom i systemom o strukturze wielkoskalowych obiektów inżynieryjnych. Efektem badań będzie też kształtowanie i optymalizacja parametrów funkcjonalnych urządzeń oraz energooszczędności napędów.


W komorze można badać obiekty o masie do 60 ton, takie jak ciężkie maszyny robocze, w tym budowlane (koparki, ładowarki, spycharki, równiarki), urządzenia dźwigowe i przeładunkowe, cywilne i wojskowe pojazdy kołowe, gąsienicowe i szynowe, załogowe i bezzałogowe jednostki specjalne wykorzystywane w warunkach kryzysowych, w tym akcjach terrorystycznych i ratownictwa ogólnego, statki powietrzne, silniki spalinowe, hydrauliczne układy napędu i sterowania, podzespoły statków powietrznych i jednostek pływających.


Podstawowe formy badań to próby funkcjonalności i wytrzymałości obiektów w temperaturze obniżonej do minus 45°C±2°C oraz temperaturze podwyższonej do plus 55°C±2°C przy podwyższonej wilgotności do 95±3%rH oraz próby odporności całkowitej (tzw. próba przechowywania) w warunkach temperatury obniżonej do minus 55°C±2°C oraz podwyższonej do plus 70°C±3°C przy podwyższonej wilgotności do 98%RH.


Osiąganie takich warunków termoklimatycznych jest możliwe dzięki specjalistycznemu wyposażeniu. Laboratorium wyposażone jest w instalację chłodniczą, złożoną z zestawu agregatów z 6 sprężarkami dwustopniowymi typu ZSx6 COOL oraz trzy zestawy chłodnicze jednostopniowe (moc ziębnicza 62,5 kW w temp. minus 60°C i 216,8 kW w temp. minus 30°C). Instalację grzewczą stanowi zestaw sterowanych programowo nagrzewnic elektrycznych o mocy max. 200 kW. Instalacja nawilżania wykorzystywać będzie ultradźwiękowy mechanizm rozpylania wody. Laboratorium jest opomiarowane najnowocześniejszą aparaturą, dostosowaną do pracy w skrajnych warunkach.


Komora higrotermiczna zostanie w najbliższym czasie dodatkowo wyposażona w system generujący narażenie promieniami słonecznymi o gęstości strumienia cieplnego 1125 W/m2 i widmie promieniowania ultrafioletowego o długości fal od 280 μm do 400 μm i gęstości strumienia równej 68 W/m2. Przewidziane jest także stanowisko z minikomorą wibro-termo-baryczną o objętości testowej ok. 200 dm3 z zakresem osiąganych temperatur od minus 100°C do plus 180°C. Będą na nim prowadzone badania nowych materiałów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych.


LBT służyć będzie nie tylko naukowcom i jednostkom przemysłowym. Przyczyni się też do podniesienia inżynierskich kwalifikacji studentów i absolwentów Politechniki Krakowskiej. Poprzez współudział w badaniach prowadzonych przez specjalistów PK studenci zdobędą unikatową wiedzę, umiejętności i kompetencje, szczególnie w takich dyscyplinach nauki jak: mechanika i budowa maszyn, automatyka i robotyka, transport. Laboratorium przyczyni się ponadto do integracji potencjału naukowego i dydaktycznego uczelni zrzeszonych w związku uczelni „InnoTechKrak”, a także innych jednostek partnerskich środowiska akademickiego.


Badania w warunkach skrajnych narażeń środowiskowych prowadzone były dotąd na PK w komorze termoklimatycznej przy ul. Warszawskiej. Jednak lokalizacja obiektu w centrum Krakowa nastręczała poważnych trudności logistycznych i organizacyjnych. Ponadto komora o mniejszych możliwościach badawczych nie wystarczała wobec rosnących potrzeb naukowych i ze strony otoczenia gospodarczego. Koncepcja budowy nowej wielkogabarytowej komory termoklimatycznej PK - na terenie kampusu w Czyżynach - powstała w 2010 r. z inicjatywy prof. Stanisława Michałowskiego. W 2014 r. projekt Laboratorium Badań Technoklimatycznych Politechniki Krakowskiej uzyskał wsparcie finansowe z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Wartość zrealizowanego projektu wynosi 8 050 000 zł, z czego dofinansowanie z MNiSW to 6 015 000 zł. Pozostałe środki pochodzą z budżetu PK. Projektantem obiektu jest architekt Andrzej Wojarski z firmy KGA INTECH, a wykonawcą inwestycji firma NIWRE Kielce.


Przygotowane jest wdrożenie procedur akredytacji LBT przez Polskie Centrum Akredytacji i uzyskania uznania przez Centralne Laboratorium Urzędu Dozoru Technicznego i Transportowego Urzędu Technicznego, a także Inspektorat Uzbrojenia Ministerstwa Obrony Narodowej.


Problematyką atestacji maszyn roboczych w skrajnych warunkach klimatycznych naukowcy Politechniki Krakowskiej zajmują się od lat 70. ubiegłego wieku. Pionierami tej tematyki byli na PK prof. Kazimierz Szewczyk, prof. Andrzej Garbacik oraz dr Jan Czaczkowski. W ciągu 40 lat nieprzerwanie prowadzonych badań naukowych na krakowskiej uczelni wypracowana została unikalna infrastruktura techniczno-organizacyjna i pomiarowa. Efektem podejmowanych tematów badawczo-rozwojowych były nie tylko opracowania o charakterze aplikacyjnym dla partnerów przemysłowych, ale także osiągnięcia naukowe, w tym kilka prac habilitacyjnych i doktorskich, szereg prac magisterskich i inżynierskich, monografie, artykuły i liczne referaty na konferencjach, a także współpraca z ośrodkami krajowymi i zagranicznymi m.in. z Niemiec, Węgier, Stanów Zjednoczonych, Danii, Australii.

 

 

Zobacz w fotogalerii serwisu: Otwarcie Laboratorium Badań Technoklimatycznych.