BIZON ma potencjał w badaniu nośności nawierzchni lotnisk i dróg

Rozmowa z ppłk. dr inż. Mariuszem Wesołowskim, Kierownikiem Zakładu Lotniskowego Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych (ITWL)

Podczas Międzynarodowego Salonu Przemysłu Obronnego 2021 w Kielcach zaprezentowany został  prototyp autonomicznego  pojazdu BIZON, który służy do badania nośności naturalnych nawierzchni lotniskowych. Rozwiązanie opracował Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych razem z firmą Dobrowolski Sp. z o.o. w ramach projektu finansowanego przez NCBR. Na czym polega innowacyjność pracy tego urządzenia na lotniskach o naturalnej nawierzchni? Jakie są zalety pracy BIZONA w porównaniu ze stosowanymi dotychczas sposobami pomiaru nośności na tego typu nawierzchniach lotniskowych?

Aktualnie stosowane metody badania nośności naturalnych nawierzchni lotniskowych to metody punktowe, które są bardzo czasochłonne. W chwili obecnej badanie nośności na naturalnych nawierzchniach lotniskowych wykonuje się przy użyciu sondy SDS (DCP – Dynamic Cone Penetrometer) określając parametr CBR [%], co 100 m. Metoda ta nie gwarantuje uzyskania w 100% precyzyjnego i pewnego wyniku z badań, ponieważ ocena nośności wydawana jest na podstawie szacunku, a w odległości 100 m pomiędzy punktami pomiarowymi, warunki geologiczne mogą znacząco się zmieniać, co rodzi ryzyko wydania pozytywnej oceny dla nawierzchni, która w rzeczywistości nie spełnia odpowiednich wymagań.

Zaprojektowana i skonstruowana bezzałogowa, autonomiczna platforma pomiarowa do badania nośności naturalnych nawierzchni lotniskowych w sposób ciągły – BIZON, przez konsorcjum w składzie Dobrowolski i Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, wyróżnia się następującymi cechami, nieosiągniętymi dotychczas przez żadne inne dostępne metody pomiarowe:

  • pomiar ciągły – pomiar nośności naturalnej nawierzchni dokonywany jest z częstotliwością co 1 cm.
  • skrócony czas przeprowadzania badania – BIZON porusza się z prędkością 2 – 20 km/godz. w związku z czym dokonuję kilkukrotnie szybciej pomiaru aniżeli z wykorzystaniem obecnie stosowanych metod. Ponadto, dzięki modułowi bezprzewodowego transferu danych pomiarowych dokonuje ich kodowania i w czasie rzeczywistym przesyła je do zdalnej stacji odbiorczej, co pozwoli na natychmiastowe otrzymanie/generowanie wyniku i raportu.
  • odwzorowanie rzeczywistego oddziaływania samolotu na nawierzchnię – dzięki zaprojektowanemu  układowi pomiarowemu, BIZON jest w stanie wywierać nacisk jednostkowy odpowiadający rzeczywistemu naciskowi, który wytwarza lądujący samolot transportowy C-130 Hercules.
  • ograniczona liczba osób wykonujących badanie – BIZON jest pojazdem w pełni autonomicznym i  do obsługi wystarczy 1 osoba.

 BIZON waży ok 3,5 tony a mimo to bardzo sprawnie porusza się w terenie. Jakie rozwiązania umożliwiają takie łatwe przemieszczanie się? 

Urządzenie może sprawnie poruszać się w terenie dzięki autorskim rozwiązaniom opracowanym w Konsorcjum, przede wszystkim elektronice i układom elektrycznym m.in. autorskiemu autopilotowi, który jest tutaj jednostką centralną i zarządza pozostałymi modułami. Autopilot wspomagany jest przez moduł wykrywania przeszkód. To oddzielny komputer, który przetwarza dane z pokładowych czujników, takich jak: lidar, radary, kamery, czujniki zbliżeniowe. Moduł ten ma za zadanie wygenerowanie poprawek kierunku jazdy w celu zapewnienia bezpieczeństwa autonomicznej realizacji misji.

Konstrukcyjnie BIZON posiada koła pneumatyczne z nakładanymi nakładkami gąsienicowymi, które zwiększają możliwości trakcyjne, a jednocześnie zmniejszają jednostkowy nacisk na nawierzchnie do około 0,6 kg na cm2, tym samym nie powodując jej uszkodzenia podczas poruszania się platformy. Ponadto, w celu sprawnego poruszania platforma posiada nisko umieszczony środek ciężkości oraz wyposażona jest w 2 silniki elektryczne o mocy 10kW o maksymalnym momencie obrotowym 120Nm.

Czy BIZON może na lotniskach pełnić inną funkcję niż tylko badanie nośności naturalnych nawierzchni?

Architektura BIZON oparta została o szynę CAN, dzięki czemu do urządzenia można podłączać kolejne moduły i sensory, bez modyfikacji jednostki centralnej. Już w chwili obecnej platforma posiada wewnątrz zabudowane lądowisko dla rozpoznawczego mikro-BSP BZYG, który może patrolować i monitorować stan nawierzchni elementów funkcjonalnych lotniska. Ponadto, widzimy szereg innych zastosowań przyszłościowych dla zaprojektowanej autonomicznej platformy, takich jak np. dostarczania środków bojowych na pole walki, transportu rannych, albo jako pojazdu rozpoznawczego czy też środka rażenia ogniowego. W bazach lotniczych po integracji z pociskami rodziny Grom/Piorun mógłby też stanowić ruchomy element systemu obronnego.

Kiedy rozpocznie się produkcja seryjna urządzenia i czy jest możliwość wykorzystania pracy BIZONA w drogownictwie?

Zapotrzebowanie na sprzęt tej klasy jest bardzo duże i zwiększa się z każdym rokiem poprzez dynamiczny wzrost transportu lotniczego. Jednak na rozpoczęcie produkcji musimy jeszcze trochę poczekać. W chwili obecnej jesteśmy w fazie testów poligonowych na różnych obiektach lotniskowych, które potrwają do końca 2022 r. Po zakończeniu projektu przystąpimy do jego wdrożenia do oferty handlowej Spółki Dobrowolski oraz usługowej i badawczej ITWL.

Branża drogowa w Polsce również dynamicznie się rozwija, a wg regulacji GDDKiA dot. badania nośności, kluczowe jest zbadanie nośności na każdej warstwie podbudowy budowanej konstrukcji nawierzchni drogowej. To stanowi ogromny potencjał do zastosowania BIZONA w drogownictwie do oceny dolnych warstw konstrukcyjnych niezwiązanych spoiwem. Dzięki urządzeniu GDDKiA i najwięksi wykonawcy zyskają możliwość efektywniejszego wykonywania badań. Ponadto, wytyczne GDDKiA nie narzucają sprzętu, którym powinno być wykonane badanie – liczy się otrzymana wartość parametru nośności w postaci wskaźnika CBR i wtórnego modułu odkształcenia E2, co umożliwi szybkie wdrożenie platformy do branży drogowej, bez konieczności zmiany regulacji prawnych.

Dziękuję bardzo za rozmowę.

Rozmawiała: Anna Rogalińska

Kierownikiem Zakładu Lotniskowego Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych jest ppłk dr inż. Mariusz Wesołowski.

Zakład Lotniskowy Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych wspiera służby lotniskowe, prowadząc prace badawczo-rozwojowe oraz techniczno-usługowe. Jego podstawowym zadaniem jest zapewnienie bezpiecznej eksploatacji nawierzchni lotniskowych. Zakład wykonuje ekspertyzy, opracowuje opinie i raporty opierając się na kompleksowych badaniach laboratoryjnych i terenowych.

Zakład Lotniskowy Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych świadczy usługi w zakresie doradztwa technicznego, nadzoru technologicznego oraz przeglądów stanu technicznego nawierzchni lotniskowych.

English EN Deutsch DE Polski PL