Nowy projekt naukowców z Politechniki Gdańskiej ma zrewolucjonizować badanie stanu technicznego statków. Zespół pracuje nad systemem monitorowania konstrukcji powłokowych z wykorzystaniem ultradźwięków.
Inwestycja została wsparta kwotą ponad 1,7 mln zł z programu LIDER Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Projekt ma skrócić czas inspekcji, zmniejszyć liczbę pomiarów i dostarczyć bardziej precyzyjnych danych o stopniu skorodowania kadłubów jednostek pływających.
Na czele zespołu stoi profesor Beata Zima z Instytutu Budowy Okrętów Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa.
– Obecnie inspektor punktowo sprawdza grubość pokrywy. W zależności od wielkości statku, takich pomiarów trzeba wykonać nawet kilkadziesiąt lub kilkaset tysięcy. Tymczasem nadal stanowią one zaledwie zgrubne odwzorowanie rzeczywistej redukcji grubości spowodowanej korozją. W tym czasie okręt przebywa w doku, i nie wykonuje swoich zadań. Dlatego chcemy zaproponować nową metodę pomiaru – wyjaśnia profesor.
Nad czym dokładnie pracują naukowcy? Chodzi o system, który pozwoli ocenić stan powierzchni metalowych i nie tylko, za pomocą rozchodzących się fal ultradźwiękowych. Zamiast wielu punktowych pomiarów, wystarczy jeden, który da szerszy obraz zmian grubości materiału.
– Nasza metoda polega na wysłaniu sygnału ultradźwiękowego, który – niczym kamyk wrzucony do wody – spowoduje powstanie fali, rozchodzącej się w materiale. Gdy materiał jest bez żadnych uszczerbków, fale będą rozchodzić się symetrycznie. Jednak w płycie skorodowanej ten kształt zacznie się zaburzać – tłumaczy Zima.
To oznacza, że fale nie tylko wskażą miejsca zużycia, ale też pozwolą odwzorować rozkład grubości całej płyty. To kluczowe w ocenie stanu konstrukcji powłokowych, szczególnie tych które znajdujących się pod wodą lub są w ciągłej eksploatacji.
– Metoda pomiaru, jaką proponujemy, bazuje na pewnego rodzaju uśrednieniu. Dokonujemy mniejszej ilości pomiarów, ale tracimy część informacji. To trudne, by precyzyjnie odwzorować dokładny kształt płyty, ale możliwe jest odwzorowanie rozkładu jej grubości w postaci rozkładu statystycznego. Powierzchnia, jaką jesteśmy w stanie zbadać jednym pomiarem, nie jest nieskończona. Fala ultradźwiękowa tłumi się i z czasem zanika. Potęgują to przeszkody, na które natrafia. Są to zarówno inne elementy statku, jak np. przegrody czy wręgi, ale również sama korozja – przekazała kierowniczka projektu.
Projekt prof. Zimy to kontynuacja wcześniejszych badań podstawowych finansowanych przez Narodowe Centrum Nauki. Wówczas zespół analizował rozchodzenie się fal w płytach o zmiennej grubości i różnym stopniu korozji. Teraz przyszedł czas na etap wdrożeniowy i przygotowanie prototypu urządzenia.
Jak podkreślają twórcy, wynalazek może znaleźć zastosowanie nie tylko na statkach. Metoda sprawdzi się również przy konstrukcjach kompozytowych wykorzystywanych np. w budowie jachtów. Projekt ma szansę znacząco usprawnić procesy inspekcyjne w branży morskiej – skrócić czas przestojów jednostek i zwiększyć bezpieczeństwo eksploatacji. W badania zaangażowani są specjaliści z kilku wydziałów Politechniki Gdańskiej oraz Instytutu Maszyn Przepływowych PAN.
fot. Politechnika Gdańska