Jään paksuuden mittausjärjestelmän kehitystyö

Abstract

Yhdyskuntarakentamisen ja kunnossapidon palveluja tarjoava Mestar Kuopio Oy vastaa luisteluradan valmistelusta ja kunnossapidosta Kallaveden luonnonjäälle Kuopiossa Finland Ice Marathon tapahtumaa varten. Luisteluradan valmistelu ja kunnossapito ei ole enää kuitenkaan niin helppoa, koska talviolosuhteet ovat heikentyneet ja luonnonjää ei jäädy yhtä hyvin kuin ennen. Tämän vuoksi jään paksuuden mittaamisessa on merkittävänä riskinä työntekijöiden putoaminen avantoon, koska jää murtuu ja pettää alta. Useita tällaisia tapaturmia on jo tapahtunut. Luonnonjää ei jäädy tasaisesti kaikkialta, joten mittausympäristö on vaarallinen ja arvaamaton. Periteisen kairaamisen lisäksi Mestar Kuopio Oy on hankkinut impulssitutkan, jonka tuottamasta mittausdatasta voidaan reaaliajassa tabletilta tutkia jään paksuutta. Jään paksuuden mittaamisen, tehokkuuden ja käytettävyyden parantamiseksi impulssitutkalle on tarve kehittää kuljetinratkaisu luonnonjään olosuhteisiin. Työturvallisuuden varmistamiseksi tutkaa on pystyttävä liikuttamaan turvallisen etäisyyden päästä, jotta mahdollisesti edessä oleva heikko jää on ajoissa havainnoitavissa. Tässä opinnäytetyössä suunniteltiin ja valmistettiin jään paksuuden mittausta varten teleskooppivarsilla työnnettävän kuljetusalustan prototyyppi impulssitutkalle, jota testattiin Kallaveden luonnonjäällä sen tulevassa käyttöympäristössä. Lisäksi toisena aiheena tutkittiin dronen hyödyntämisen mahdollisuuksia impulssitutkan kuljettamisessa jään paksuuden mittauksissa ja sitä varten suunniteltiin sekä valmistettiin myös prototyyppi. Molemmista prototyypeistä tehtiin 3D-mallit sekä osien valmistus- ja kokoonpanopiirustukset Solidworks 3D CAD-ohjelmalla. Prototyyppien valmistaminen tapahtui Savonia-ammattikorkeakoulun konetekniikan laboratoriossa Microkadun kampuksella. Testauksien perusteella teleskooppivarsilla työnnettävän kuljetusalustan prototyyppi soveltuu jään paksuuden mittauksissa impulssitutkan kuljettamiseen. Kuljetusalustaa on kevyt työntää ja helppo ohjata jää- ja lumipinnoilla. Lisäksi mittausdata on hyvin tulkittavissa tutkan ollessa kuljetusalustassa, ja siitä saadaan luotettavia mittaustuloksia tutkittaessa jään paksuutta. Koelentoa dronella ei päästy tekemään, koska tutka oli liian suuri dronelle kuljetettavaksi. Kuitenkin tuotekehityksellä tutkasta voitaisiin saada soveltuvampi dronella kuljettamisesta varten ja sitten jään paksuuden mittaus dronea hyödyntämällä olisi hyvin mahdollista.