Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

Vi har et servoproblem!

Kære læsere,

HEAT 2X er en ordentlig krabat, og vi har mange interessante og stadig uløste problemer. Her er et servoteknisk problem:

Styremaskiner er noget, der drejer et ror eller en styreflade. Det er i princippet ikke så forskelligt, om det er den store rormaskine på et containerskib eller de servomaskiner, der skal dreje HEAT 2X's fire stråleror. I begge tilfælde skal man tage stilling til, hvor stor effekt styremaskinen skal have.

På Flådens nu udfasede enheder af Standard Flex-klassen har man en primær styremaskine, som er hydraulisk. Den har en effekt på mange kilowatt, og med den kan de tre ror i løbet af 2 - 3 sekunder transiere fra fuld bagbord til fuld styrbord.

Nu er Standard Flexerne jo kampskibe, så det kunne jo være strømmen gik, eller styremaskinen blev sat ud af drift - f.eks. af en træffer et eller andet sted mellem kommandobroen og styremaskinrummet. Så, der er også et håndsving og en telefon! Med dette system kan man i princippet styre en Standard Flex.

Men, når man skal styre med den beskedne maskineffekt, sømænd har i underarmen, så sker rormanøvrerne meget langsommere, for gearingen mellem håndsvinget og rorstammen må nødvendigvis være meget høj. Det kræver sådan noget som halvtreds meget tunge omgange på håndsvinget at komme fra fuld bagbord til fuld styrbord. Det kan sømændene i Flåden - selv efter lang tid på havet uden kvindeligt selskab - ikke levere på tre sekunder med underarmene alene.

Dette er essentielt vores problem med HEAT 2X og sidenhen HEAT 1600. Vi skal bruge meget større effekt for at styre de store raketter end de små. Sapphires styremaskiner var de ypperligste modelflyservoer, penge kan købe. Men de er ikke kraftige nok til at bevæge de meget større styreror på 2X.

Styrerorene er udført som "balanceror". Det vil sige, at rorakslen er sat tæt på angrebspunktet for luftens kræfter på rorfladen. Rammer man plet, kræver det i princippet ingen kraft at dreje styrefladen. Men - man rammer aldrig plet. Dels er det svært at bestemme angrebspunktet, dels flytter det sig med strålerorets indfaldsvinkel. Desuden ønsker vi, at strålerorene er selvoprettende. Skulle der gå et tandhjul, ville det være lidt grimt, hvis et ror stillede sig på tværs. Tiden fra maksimal rorvinkel til den modsatte vinkel måles heller ikke i sekunder. Vi skal fra den ene yderlighed til den anden på 100 - 200 millisekunder, hvis styringen skal være hurtig nok.

Så noget effekt skal der til.

Servomaskiner er vel ikke noget problem? Man køber vel bare noget, der kan levere effekten? Tja...på HI-messen i Herning kunne man se flere firmaer få store servoer til at gøre både meget hurtige og meget nøjagtige bevægelser. Der er bare en del problemer. Først og fremmest leverer de ikke en "servo", men et samlesæt bestående af en servomotor, en gearkasse og en servostyring på størrelse med en velvoksen madkasse. Med dette setup kan man få 3 - 4 gange så stor effekt at styre med, som vores highend modelfly servoer yder. Men sidstnævnte type er en enhed og kun 40 x 20 x 45 mm store. De styres med et ganske simpelt signal og kører på 12 VDC, som vi kan skaffe i rigelige mængder om bord.

Illustration: CS

Eksempel på highend, digital modelflyservo. Alt indbygget, et stik, kvadratisch, praktisch, gut !

Industriservo-systemet kræver 220 VAC og har et større bundt ledninger og stik mellem enhederne. Endelig kostede flyservoerne 1600 kr stykket, mens et sæt bestående af servomotor, gearkasse og styreskab koster rundt regnet det tidobbelte. For ti gange så mange penge får man altså noget, der fylder meget mere for en given effekt, som formentligt er meget mere fejlfølsomt og helt sikkert er meget dyrere pr. leveret kilowatt styreeffekt. Endelig er de 220 VDC et alvorligt problem.

Eksempel på professionel industriel servoteknik.

Vi kunne selvfølgelig sætte en 12VDC til 220 VDC elektronisk konverter ombord. Men faren for, at den går ned med en hyletone og besked om at kontakte sin forhandler, er langt større end faren for, at et 12 volts batteri går ned.

Eksempel på professionel industriel servostyring, som i princippet kan det samme som den, der må sidde i den lille modelflyservo; men her er mere end ét stik, og den kræver 220 VDC. Køleblæseren får det også svært i nær-vakuum i 60 km højde. Skulle vi brug den slags, ville HEAT 2X hurtigt flyve for 40 - 60.000 kr servoteknik.

Det er ikke helt så rart det her.

Jeg talte med et par servofirmaer. Sælgerne fra det første var trætte og troede ikke rigtigt på, jeg var seriøs, når jeg snakkede om at styre en to tons raket.

Så prøvede jeg et andet firma. Her var der en tekniker, som kendte CS fra bloggen, og han gik omgående og meget informeret i gang med at blotlægge problemet og de løsninger, der findes. Samme firmas presseansvarlige sagde noget om, at " hvis de overhovedet kom i nærheden af den rumraket..., så skulle vi nok finde ud af noget."

Status er dog pt., at vi stadig håber, at løbe på en voksen udgave af en servo, som kan bruges til dette. Den vil skulle dreje 120 grader på 0,2 sek med et drejningsmoment på 15 - 20 newtonmeter, hvis vi skal være rigtigt glade. Den må gerne komme i en serie, hvor man kan få endnu kraftigere servoer. Og den skal køre på DC ved ikke al for høj spænding.

Der findes måske lidt alvorligere stepmotorer, som kan levere dette. Det kunne også være en mulighed.

Peter Madsen

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Vil det være muligt at parallelkoble flere mindre servoer?


Eventuelt kombineret med flere mindre ror. Så giver det også redundans og en mulighed for at kompensere hvis et ror skulle sætte sig.

Jeg behøver vel ikke nævne at det naturligvis øger kompleksiteten en smule...

En vild (og sikkert også upraktisk) idé kunne være at lave en krans ligesom man ser på jagerfly med enkelte 'blade', der hver er styret af en servo. Det vil fordele arbejdstrykket, og måske også løse køleproblemet som de nuværende kobberfinner oplever (eller, problem og problem. De smelter jo først når opgaven er løst...jeg ved så ikke om det også er tilfældet med fuldskalamotoren)

  • 0
  • 0

Jeg tænkte også om man ikke kunne lave noget som var ballanceret i ophængningpunktet og servoen kun skulle styrer vinklen.

  • 0
  • 1

Prøv at se hvad Linak har. Har før brugt nogle billige nogle her fra. De normalt stærke og langsomme.

  • 0
  • 0

Hej Peter,

I kunne evt benytte jeg af det trick at køre +/-48VDC, hvor kapslen så er "stel". Dermed holder i potentialerne nede (i forhold til kapslen). De 12V/9Ah batterier jeg har leveret kan give ca. 3kW i 5 minutter når de benyttes i en +/-48VDC konfiguration.

Kan fint give jer andre effekt profiler, hvis I har behov - blot send en e-mail.

Martin.

  • 1
  • 0

Peter Madsen skrev 6. sep 2013 kl. 14:46:

Den vil skulle dreje 120 grader på 0,2 sek med et drejningsmoment på 15 - 20 newtonmeter hvis vi skal være rigtigt glade. Den må gerne komme i en serie hvor man kan få endnu kraftigere servoer. Den skal køre på DC, ved ikke al for høj spænding.

Hvor høj en opløsning har I brug for, og hvilke jævnspændinger vil være til rådighed?

Med venlig hilsen,
Rask Ingemann Lambertsen

  • 0
  • 0

I har mange bar N2 til at tryksaette T-stoff. Kunne tryktanken ikke give oomph nok til to stempler der trykker bladet til den ene eller den anden side?

  • 0
  • 0

Hej Peter

-har en idé om du alerede har set løsningen, -for den er også på halen en af dine yndlingsfly, fra før servo/flybywire. Et højhastighedesfly den gang, men princippet burde virke til omkring mach1. Hvor din finne plus rorflade formodentlig staller som den gjorde på de første X-fly der forsøgte sig på lydmuren.

men som jeg ser det er din løsning, Dynamisk afbalancering, hvor et stykke af rorfladen stikker frem foran hængslingen, og dederved laver modtryk, så ror trykket/holde trækket mindskes.

http://epmlspotters.pl/images/wgrane/image...

  • 0
  • 0

Er der ikke nogen, der kan huske sin barndoms lærdom - modellere på masserne og ved hjælp af f.eks. et BODE-PLOT fremelske den rette styring ?

Måske kunne man så her finde ud af, at en simpel "Bang-bang"-kontroller bestående af 2 solenioder pr. kobberklump vippearm fint kunne hamle op med særdeles dyre og komplicerede systemer.

Det må være en enkel sag at fremstille den nødvendige programkode til et close-loop styring.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten