Laboratorium Badań Technoklimatycznych

Na terenie kampusu Wydziału Mechanicznego PK w Czyżynach powstało Laboratorium Badań Technoklimatycznych, należące do Instytutu Konstrukcji Maszyn. Obiekt o powierzchni ponad 1054 m2 i kubaturze ponad 9500 m3 składa się z 3 segmentów. Pomieszczenia pomiarowe i komercyjno-socjalne zajmują 213,8 m2. Wielkogabarytowa jednokondygnacyjna przestrzeń testowa, tzw. komora higrotermiczna, o długości 24 m, szerokości 7,7 m (8,8 m) i wysokości 7,5 m, dysponuje przestrzenią testową 204 m2 o kubaturze 1615 m3. Strefa techniczno-magazynowa ma 140,2 m2. Przed laboratorium zaprojektowano ciągi komunikacyjne i specjalny plac manewrowy (800 m2), który umożliwia wykonywanie prób ruchowych testowanych maszyn i urządzeń oraz może być 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. Służy to 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 -45°C (±2C) oraz temperaturze podwyższonej do 55°C (±2°C), przy podwyższonej wilgotności do 95±3% rH oraz próby odporności całkowitej (tzw. próba przechowywania) w warunkach temperatury obniżonej do -55°C (±2°C) oraz podwyższonej do 70°C (±3°C) przy podwyższonej wilgotności do 98% RH.

Osiąganie takich warunków termoklimatycznych jest możliwe m.in. dzięki wyposażeniu 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. -60°C i 216,8 kW w temp. -30°C). Instalację grzewczą stanowi zestaw sterowanych programowo nagrzewnic elektrycznych o mocy maksymalnej 200 kW. Instalacja nawilżania wykorzystywać będzie ultradźwiękowy mechanizm rozpylania wody. Laboratorium jest opomiarowane najnowocześniejszą aparaturą, dostosowaną do pracy w skrajnych warunkach.

Komora higrotermiczna zostanie wkrótce wyposażona w system generujący narażenie promieniami słonecznymi o gęstości strumienia cieplnego 1125 W/m2, 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 -1000 C do 1800 C.

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. Stary obiekt nie wystarczał wobec rosnących potrzeb naukowych i ze strony otoczenia gospodarczego. Koncepcja budowy nowej wielkogabarytowej komory termoklimatycznej na terenie kampusu w Czyżynach powstała w 2010 r. z inicjatywy prof. Stanisława Michałowskiego. W 2014 r. projekt uzyskał wsparcie finansowe z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Wartość zrealizowanego projektu wynosi 8 mln zł, z czego dofinansowanie z MNiSW to 6 mln zł. Pozostałe środki pochodzą z budżetu uczelni. 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. W ciągu 40 lat wypracowano unikalną infrastrukturę techniczno-organizacyjną i pomiarową.