Automatisierte Klar- und Raueiserzeugung und der Einfluss beider Eisarten auf die Ausbreitung geführter Wellen

Abstract

Vor dem Hintergrund, dass die Vereisung von Flugzeugen eine Gefährdung darstellt, befasst sich das Forschungsprojekt SuLaDi (Supercooled Large Droplets) unter anderem mit neuartigen Methoden der Eiserkennung. Geführte Ultraschallwellen werden an einem Sender generiert und propagieren zum Beispiel durch die vereiste Außenhaut eines Flugzeugs. Die Wellen interagieren hier mit dem Eis und werden anschließend durch einen Empfänger detektiert. Das Empfängersignal erlaubt es Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Eis, die Eisdicke und womöglich auch die Eisart zu ziehen. Um das Wellenverhalten in der Praxis genauer zu untersuchen und eine robuste Methode zur Eiserkennung zu entwickeln, müssen viele denkbare Vereisungsszenarien im Labormaßstab nachgestellt und untersucht werden. Das manuelle Aufbringen von Eis ist aufwendig und langwierig. Bislang gelingt nur die Herstellung einer Eisart, dem sogenannten Klareis. Der Prozess der Eiserzeugung wird in der vorliegenden Arbeit automatisiert und dahingehend erweitert, dass mit Raueis eine weitere Eisart hergestellt werden kann. Die Arbeit dokumentiert die Entwicklung von einem 3D-Drucker, der in der Lage ist, verschiedene Eisformen und verschiedene Eisarten auf einer Struktur abzuscheiden. Im Fokus stehen homogene Eisschichten, die mit einem eingebundenen Messsystem, das dem einer Koordinaten-messmaschine ähnelt, in ihrer Dicke erfasst werden. Sekundär untersucht die vorliegende Arbeit das Ausbreitungsverhalten von sogenannten Lambwellen. Speziell werden numerische Berechnungen angestellt, die das Ausbreitungsverhalten prognostizieren. Außerdem validiert ein praktischer Versuch die Berechnungen und schafft die Voraussetzungen für weitere Versuche, in denen der Einfluss von Eis auf die Wellenausbreitung analysiert werden kann.