Prozesse und Kontrolle heute

26.06.2023 Portescap SA

Portescap hat einem globalen Verteidigungshersteller eine bürstenbehaftete Gleichstrommotor- und Getriebelösung zur Verfügung gestellt, um die Genauigkeit von Torpedorohren zu steuern, die von Überwasserschiffen abgefeuert werden. Portescap erhielt den Auftrag aufgrund seiner präzisen Steuerung, seines kompakten und wärmearmen Motordesigns sowie der Fähigkeit, strenge militärische Spezifikationen zu erfüllen. Die Ingenieure von Portescap arbeiteten eng mit dem Verteidigungshersteller zusammen, um die maßgeschneiderte Bewegungslösung zu optimieren.

Eine genaue Spindelsteuerung innerhalb eines Torpedoabschusssystems ist von entscheidender Bedeutung, um die Tiefe zu steuern, in der ein Torpedo operiert. Nach dem Abschuss aus dem Rohr steuert das interne System des Torpedos die Sturzebenen an seinem Heck, um eine feine Tiefenmodulation sicherzustellen. Die Präzision des anfänglichen Abschusswinkels ist jedoch von entscheidender Bedeutung, um die ultimative Tiefengenauigkeit eines Torpedos sicherzustellen, insbesondere wenn sich die Zielreichweite über mehrere Meilen erstrecken kann. Die Spindel dreht das Torpedorohr und richtet es auf die Schussrichtung aus, und ein Motor ist wichtig, um den Spindelwinkel für den Abschuss zu steuern und sicherzustellen, dass der Torpedo sein Ziel treffen kann.

Treffen mit MIL-SPEC

Der Verteidigungsführer benötigte eine Bewegungslösung, die eine hochpräzise Positionskontrolle ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Haltbarkeit bietet. In der Meeresumgebung musste die Lösung Schutz vor dem Eindringen von Wasser und Öl bieten und die Spezifikationen des Militärstandards (MIL-STD), auch bekannt als MIL-SPEC, erfüllen. Die Verteidigung

Der Hersteller wandte sich aufgrund seiner Erfolgsbilanz bei ähnlichen Projekten sowie seiner Fähigkeit, den hohen Grad an erforderlichen Anpassungen effektiv zu bewältigen, an Portescap.

Aus mehreren Gründen hat Portescap für diese Anwendung einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor bereitgestellt. Da die Torpedorohrspindeln nicht ständig in Betrieb wären, sondern nur selten eine hohe Beschleunigung und genaue Steuerung erfordern würden, würde ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor die für Monate auf See erforderliche Haltbarkeit gewährleisten. Da der Bürsten-Gleichstrommotor im Vergleich zu einem bürstenlosen Gleichstrommotor einfacher aufgebaut ist und keine externe elektronische Steuerung zur Kommutierung erfordert, wäre die Wartung einfacher, was im Betrieb von entscheidender Bedeutung wäre. Portescap hat seinen 35NT-Bürstenmotor mit einem R32-Getriebe als Plattform für individuelle Anpassungen ausgestattet.

Neodym-Magnet und kernloses Design

Um eine genaue und reibungslose Steuerung des Torpedorohrs sowie die erforderliche Beschleunigung zu gewährleisten, hat Portescap einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor mit einem Neodym-Magneten spezifiziert, der ein stärkeres Magnetfeld erzeugt, um das für eine hohe Beschleunigung erforderliche Drehmoment zu erhöhen. Dies wurde auch mit einem kernlosen Ansatz kombiniert, wodurch der traditionelle Eisenkern aus dem ursprünglichen DC-Bürstenmotordesign entfernt wurde.

Auch ein kernloser Motor würde zur Optimierung der Präzision beitragen. Kernlose Motoren sorgen für eine gleichmäßige Bewegung, indem sie den Effekt des Rastmoments beseitigen, der ungleichmäßigen Magnetkraft, die beim Drehen eines Rotors mit Eisenkern entsteht. Stattdessen würde die Verwendung eines Drahtspulenrotors mit um ihn herum angeordneten Permanentmagneten bei der kernlosen Konstruktion eine gleichmäßige Magnetkraft gewährleisten. Dies würde zu einer gleichmäßigeren Beschleunigung und hoher Präzision führen, was durch die geringere Trägheit des kernlosen Designs noch verstärkt wird.

Die Wahl eines Neodym-Magneten würde die Leistungsdichte erhöhen, das Drehmoment optimieren und gleichzeitig kompakte Abmessungen und eine geringere Masse erreichen, die für die Spezifikation des Torpedorohrs entscheidend sind. Das kernlose Design trägt dazu bei, diese Anforderung zu erfüllen, wobei trotz der Hinzufügung von Permanentmagneten das Fehlen des Eisenkerns die Gesamtmasse verringern würde.

Auch die Minimierung der Hitze in der platzbeschränkten Umgebung war von entscheidender Bedeutung. Die Neodym-Magnete würden dazu beitragen, eine niedrige Wärmeabgabe aufrechtzuerhalten, indem sie Energieverluste aufgrund von Hitze und Reibung reduzieren. Ihre höhere Magnetfeldstärke erfordert weniger Strom, um das gleiche Drehmoment zu erzeugen, was zu geringeren Wärmeverlusten führt. Darüber hinaus minimiert das kernlose Design die Hysterese, den Widerstand, der durch Magnetisierung und Entmagnetisierung während des Betriebs entsteht, und verringert Wirbelstromverluste, die durch die Induktion des Stroms gegen den Eigenwiderstand des Stators entstehen. Ein Eisenkern ist die Hauptquelle dieser Energieverluste, sodass die kernlose Konstruktion die Wärmeentwicklung minimieren würde.

Anpassung für militärische Zwecke

Während die Standardmotoren von Portescap auf eine lange Lebensdauer ausgelegt sind, musste das Designteam von Portescap eng mit den Ingenieuren des Verteidigungsherstellers zusammenarbeiten, um die spezifischen militärischen Spezifikationsanforderungen zu erfüllen. Es wurde eine Weiterentwicklung zur Verhinderung des Eindringens von Flüssigkeiten durchgeführt, wodurch eine vollständig abgedichtete, undurchlässige Einheit entstand. Die Genehmigung der Militärinspektion erforderte erweiterte Modifikationen an Kabel- und Anschlussausgängen, die das Designteam von Portescap auch implementierte, um die Haltbarkeit zu erhöhen

Um sicherzustellen, dass ein präzises Motorsteuerungssystem auch in den anspruchsvollsten Bereichen funktioniert, war für den OEM eine enge Zusammenarbeit mit einem Bewegungsdesignteam von entscheidender Bedeutung. In Kombination mit robusten Herstellungsprozessen führte die Partnerschaft zu einem erfolgreichen Projektabschluss.

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Für mehr Informationen, kontaktieren sie bitte:Portescap SARue Jardiniere 157CH 2300 La Chaux-de-FondsSchweizTel: +41 32 925 62 40E-Mail: [email protected]: https://www.portescap.com

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