Nowy kompaktowy siłownik obrotowy przeznaczony do precyzyjnego ustawiania urządzeń na pokładzie satelitów
Ponieważ wysyłanie jakiegokolwiek ładunku w przestrzeń kosmiczną jest bardzo drogą operacją, rynek musi nieustannie wprowadzać innowacyjne rozwiązania w zakresie sprzętu i instrumentów, które mogłyby być wykorzystane na satelitach i statkach kosmicznych. Nowatorskie technologie, które pomagają zmniejszać masę sprzętu, nie ograniczając przy tym możliwości działania ani niezawodności komponentów i mechanizmów, są wysoce cenione w przemyśle.
Zwiększenie dokładności nakierowania w mechanizmach satelitów
Każdy kilogram ładunku na satelicie ma znaczenie. Dotyczy to także siłowników, które zapewniają właściwe ustawianie mechanizmów satelitów. Satelity znajdujące się na orbicie muszą dać się ustawiać w taki sposób, aby ich anteny, panele fotowoltaiczne i instrumenty były nakierowane na wybrane punkty z bardzo dużą dokładnością. W ramach finansowanego ze środków UE projektu Pre2Pos włoski start-up Phi Drive i hiszpańska firma Arquimea opracowali lekki siłownik obrotowy o zaawansowanych możliwościach. Siłownik ten oferuje znaczną kontrolę nad momentem obrotowym, dzięki czemu może w skuteczny sposób przeprowadzać szybkie ruchy satelity. „Zależało nam na stworzeniu inteligentnych mechanizmów bazujących na zjawisku piezoelektryczności, które znalazłyby zastosowanie w przestrzeni kosmicznej. Nowy siłownik charakteryzuje się dużym stosunkiem momentu obrotowego do masy, wytrzymuje duże obciążenia i zapewnia znaczną dokładność umieszczonym na pokładzie satelity urządzeniom pozycjonującym”, podsumowuje koordynator projektu Marco Bacciocchi. Precyzyjna orientacja urządzeń działających na satelicie jest warunkiem koniecznym jego poprawnego działania. „Właściwie ustawione anteny zapewniają większą przepustowość i umożliwiają lepszą komunikację pomiędzy poszczególnymi satelitami lub pomiędzy stacjami naziemnymi a satelitami. Ponadto właściwe ustawianie paneli fotowoltaicznych umożliwia satelicie pobieranie większej energii potrzebnej mu do działania”, uzupełnia Bacciocchi.
Podstawy działania nowego siłownika obrotowego
Siłownik przygotowany przez Pre2Pos jest urządzeniem czysto mechanicznym z napędem elektrycznym. Ruch liniowy w jednym kierunku jest przekładany na ruch obrotowy. Siłownik przekształca sygnał elektryczny w precyzyjnie sterowane przesunięcie stosów piezoelektrycznych w celu wywołania ruchu obrotowego. Wybrany model AG-LT to piezoelektryczny silnik rezonansowy, który działa w oparciu o hybrydowe drgania wzdłużno-torsyjne w stałym stojanie. Gdy stojan jest dociskany do wirnika w trybie drgań wzdłużnych, w efekcie generowanych drgań torsyjnych zachodzi obrót w prawo. Zanim dojdzie do zmiany kierunku obrotu stojana, ulega on ściśnięciu i dzięki temu odłącza się od wirnika. Wirnik obraca się nadal pod wpływem siły bezwładności, a następnie cykl ulega powtórzeniu. Nowy siłownik obrotowy nie potrzebuje smarowania olejowego ani innymi smarami, spełniając tym samym normy dotyczące zanieczyszczeń i kontroli czystości ustanowione przez przemysł kosmiczny. Ponadto w siłowniku nie zastosowano mechanicznej przekładni hamulcowej, co pozwala uniknąć występowania niepożądanych efektów wywoływanych luzem w hamulcach.
Kolejne kroki
Na razie naukowcy starają się jeszcze bardziej zwiększyć moment obrotowy silnika. Bacciocchi wyjaśnia: „Uważamy, że uwzględnienie w projekcie narzędzia pozwalającego przeprowadzać w czasie rzeczywistym automatyczne dostrojenie częstotliwości rezonansowej układu w stopniu, który umożliwiłby siłownikowi pracę z maksymalną wydajnością w dowolnych warunkach, oznaczało by olbrzymi postęp”. Chcemy, aby nasze siłowniki były stosowane w głównych urządzeniach i mechanizmach wykorzystywanych na satelitach i statkach kosmicznych, gdzie olbrzymia precyzja, niska masa, wydajność energetyczna i niskie koszty produkcji mają olbrzymie znaczenie”, podsumowuje Bacciocchi. Firma uważa, że jej siłowniki mogą też znaleźć zastosowanie w innych branżach, na przykład w automatyce, metrologii, przemyśle wojskowym i optyce.
Słowa kluczowe
Pre2Pos, satelita, siłownik obrotowy, urządzenie pozycjonujące, panel fotowoltaiczny, moment obrotowy, zastosowania kosmiczne, Phi Drive
