پاک کردن باند فرودگاه از برف و یخ با بتن رسانای الکتریسیته

[Almas Parsi]

بتن رسانای الکتریسیته، راهکاری برای پاک کردن باند فرودگاه از برف و یخ

پژوهشگران در حال تولید فناوریهایی هستند که به کمک آنها می توان سطح باند فرودگاه را به سرعت و بطور مقرون به صرفه از وجود برف و یخ پاک کرد. این فناوریها شامل روکش جاده ای گرمایشی، بتن رسانای الکتریسیته، و پوششهای ابر-آبگریز نانوساختار است.

---

تصویر: «هَلیل سیلان» از دانشگاه ایالتی آیووا، مشغول بررسی یک دال بتنی آزمایشی که از فناوری روکش جاده ای گرمایشی برای آب کردن برف و یخ استفاده می کند. یکی از اهداف این پروژۀ پژوهشی، کمک به فرودگاههای کوچک در پاکسازی سطح باندهای پرواز در آب و هوای زمستانی است.

(شهر آمس در ایالت آیووای آمریکا): علیرضا ساسانی، با چرخاندن یک کلید الکتریکی، برق 60 ولت را به یک بلوک بتنی کوچک فرستاد. چند دقیقه بعد، او که دانشجوی دکتری دانشگاه ایالتی آیووا است، اندازه گیری هایی را انجام داد و دریافت که دمای سطح بلوک از 18 درجه به 87 درجۀ سلسیوس افزایش یافته است.

پس از او، «تِرین یانگ» به طرف میز نمایش رفت و قطراتی از آب سبز رنگ را به دقت بر روی مجموعۀ دیگری از بلوکهای بتنی کوچک چکاند. قطرات آب به صورت دانه هایی بر روی سطح بتن پخش شد و با یک تکان کوچک توسط این دانشجوی دورۀ تکمیلی، دانه های آب غلتیده و از لبۀ بلوک به کنار ریخت.




سپس هلیل سیلان درب یک یخچال بزرگ به اندازۀ یک اتاق را باز کرد و کپه ای از برف را نشان داد که مربوط به شرایط آب و هوایی زمستان در ایالت آیووا بود. پشت برفها، یک دال بتنی خیس با ابعاد 1 متر در 75 سانتیمتر وجود داشت که در حال خشک شدن بود. حدود 45 دقیقه قبل از آن، دال بتنی زیر برف مدفون بود.


هر سه فناوری مذکور، یعنی بتن رسانای الکتریسیته، پوششهای ابر-آبگریز نانوساختار، و روکش جاده ای گرمایشی هیدرونیک (شوفاژی)، با هدف پاکسازی برف و یخ از سطح باندهای فرودگاهی به طور سریع، اقتصادی و سازگار با محیط زیست، طراحی شده اند.


سیلان، دانشیار مهندسی عمران، ساختمان و محیط زیست دانشگاه ایالتی آیووا، و مدیر «برنامۀ پژوهش و مهندسی محیط دوستانۀ روکشهای جاده ای» در مؤسسۀ ترابری ایالت آیووا، گفت: «این فناوریهای جدید می تواند از تأخیر پروازها جلوگیری کرده و سطح دسترسی به فرودگاهها را افزایش دهد.»


وی گفت: «این فناوریها شرایط کاری ایمن برای کارکنان فرودگاه و مسافرین را فراهم می کند.» همچنین سیلان گفت: «این فناوریها با محیط زیست هم سازگارند، زیرا به آن همه نمک یخ زدا در فرودگاهها نیاز نداریم. همچنین استفاده از این فناوریها منجر به کاهش انتشار مواد در محیط و کاهش هزینه ها می شود زیرا انجام عملیات تصفیه پساب ناشی از یخ زدایی سطح باند فرودگاه که در صورت عدم استفاده از این فناوریها الزامی است، حذف خواهد شد.»


پژوهش دربارۀ روکشهای جاده ای، یک قسمت از فعالیتهایی است که توسط «مرکز عالی ادارۀ هوانوردی فدرال آمریکا»، برای برنامۀ «مشارکت در بهبود سطح ایمنی، قابلیت دسترسی، و توسعۀ پایدار هوانوردی عمومی»، صورت می گیرید. اساس این مشارکت در سال 2012 پی ریزی شد و پژوهشگرانی در دانشگاه پوردو سرپرستی آن را بر عهده دارند. سایر اعضای اصلی این مشارکت عبارتند از ایالت آیووا، دانشگاه ایالتی اوهایو، مؤسسۀ فناوری جورجیا، مؤسسۀ فناوری فلوریدا، و دانشگاه کشاورزی و مکانیک تگزاس.


مراکز عالی در «ادارۀ هوانوردی فدرال»، به دایر نمودن مشارکتهای پژوهشی به صورت شراکت در هزینه ها، با دولت فدرال، دانشگاهها و مراکز صنعتی می پردازند. پژوهشگرانی که در برنامۀ «مشارکت در بهبود سطح ایمنی، قابلیت دسترسی، و توسعۀ پایدار هوانوردی عمومی» دخیل هستند، مشغول مطالعه بر روی مسائل متنوعی در رابطه با هوانوردی عمومی هستند. این مسائل شامل فناوری فرودگاهی، ایمنی پرواز، و عملیات مرتبط با هوای نامساعد می شود.


این برنامه حدود هفتصد و پنجاه هزار دلار برای مطالعات انجام شده در ایالت آیووا برای دستیابی به باند پروازی عاری از برف و یخ، تأمین کرده است.

سیلان، گروهی 19 نفره از اعضای هیأت علمی، کارکنان و دانشجویان را برای دستیابی به فناوریهای روکش جاده ای و تجزیه و تحلیل هزینه ها و مزایای آنها گرد هم آورده است. به عقیدۀ او بهترین محل برای پژوهش و توسعۀ روشهای جدید برای حفظ باندهای پرواز از برف و یخ، ایالت آیووا است، زیرا «مرکز ملی فناوری روکش جاده ای بتنی» در این ایالت واقع شده است.

بگذارید به آزمایشگاه روکشهای جاده ای بازگردیم:

• پژوهشگران، ترکیبات گوناگونی از پودرها و الیاف کربن که رسانای الکتریسیته هستند را به مواد مورد استفاده در ساخت روکشهای جاده ای افزوده اند. با اِعمال کردن نیروی الکتریکی به روکشهای به دست آمده از این روش، روکش به سرعت به دمایی می رسد که برای ذوب کردن برف و یخ کافی است.

این پژوهشگران به دنبال کشف مناسب ترین آمیزه از پارامترهای رسانایی، کارآمدی، دوام، صرفۀ اقتصادی و ایمنی برای روکش هستند.

• پژوهشگران، نانومواد گوناگون (شامل PTFE، تفلون متعلق به شرکت DuPont) را به نمونه های آزمایشی روکشها تزریق کرده اند. هدف اصلی عبارت است از تولید روکشهایی که آب را دفع کنند. بدین ترتیب از چسبیدن برف و یخ به سطح باند پرواز جلوگیری می شود و پس از یک توفان برف، پاک کردن برف بوسیلۀ ماشین آلات برف روبی آسانتر خواهد بود.

به گفتۀ سیلان: «این مثل خاصیت برگ نیلوفر آبی عمل می کند. آب به سطح آن نمی چسبد.»

• پژوهشگران اطراف لوله های مسی بتن ریزی کرده اند تا برای سیستمهای هیدرونیکی (شوفاژی)، دالهای بتنی آزمایشی بسازند. این سیستمها مایع گرم را از طریق لوله ها به گردش در می آورند و باعث گرم شدن روکش شده و هر برف یا یخی که روی سطح روکش باشد را آب می کنند.

سیلان می گوید یکی از بزرگترین چالشها دربارۀ فناوری روکش گرمایشی، عبارت است از دستیابی به روشهای ساخت پیشرفته که بتوانیم سیستمهای بزرگ، قابل اعتماد و باصرفۀ اقتصادی بسازیم.سیلان گفت تا اینجای کار، مطالعات مربوط به هر سه فناوری یادشده در حال پیشرفت است به طوری که به نتایج نویدبخش رسیده و از نظر امکان سنجی، مساعد به نظر می رسد. ولی هنوز به آزمایشات خارج از محیط آزمایشگاه و در مقیاس بزرگتر نیاز داریم. وی امیدوار است پانلهای آزمایش مخصوصِ محیطِ خارج از آزمایشگاه را تقریباً در سال آینده و احتمالاً در محیط دانشگاه نصب کند.

در حالی که چند فرودگاه بزرگ آمادگی خود را برای آزمایش فناوریهای رفع برف و یخ اعلام کرده اند، سیلان گفت هدف اصلی از این فناوریها استفاده در فرودگاههای کوچک فعال در هوانوردی عمومی است.


وی گفت: «فرودگاههای فعال در هوانوردی عمومی، فاقد پرسنل و تجهیزاتی هستند که فرودگاههای بزرگ از آن بهره مندند. به همین دلیل، گاهی به راحتی در زمستان تعطیل می شوند.

آنچه برای فرودگاههای هوانوردی عمومی اهمیت دارد تنها کاهش هزینه های برف روبی نیست، بلکه مسئلۀ باز نگه داشتن این فرودگاهها مطرح است.»


منبع : کوی دانش
باز نشر : سایت علمی نخبگان جوان