Ameriška mornarica že več kot desetletje dosega napredek v smeri koncepta "povsem električne" ladje. Primarni cilj je odpraviti ladijske hidravlične, pnevmatske, parne in mehanske pogonske sisteme, ki so neučinkoviti, ne dosegajo potrebne zmogljivosti in zahtevajo obsežno vzdrževanje. Mornarica je kot del rešitve izbrala tehnologijo linearnega sinhronega motorja (LSM) podjetja MagneMotion.
Razvoj dvigala Advanced Weapons Elevator (AWE) za prevoz streliva na letalonosilki s strani družbe MagneMotion se je začel leta 2003 z zasnovo in konstrukcijo sistema za utemeljevanje "povsem električne" ladje. MagneMotion, v partnerstvu s podjetjem Federal Equipment Co. (FEC) iz Cincinnatija, je bilo eno izmed dveh podjetij, ki sta leta 2004 sklenili pogodbe. Sistem je bil od takrat potrjen s strani številnih funkcionalnih in okoljskih testov, vključno s testi trka, vibracij in elektromagnetnih motenj. Proizvodnja 11 sklopov dvigal AWE je bila zaključena leta 2011, FEC in MagneMotion pa sta od takrat začela z izdelavo dvigal za naslednjo letalonosilko.
Sistem LSM odpravlja potrebo po hidravliki, protiutežeh, kablih in jermenih. Je hitrejši, varnejši, okolju prijaznejši in učinkovitejši ter ima večjo nosilnost kot obstoječa dvigala za letalonosilke. Z zmogljivostjo prevoza bremen nad 20 ton, bi ta sistem lahko ponudil rešitev tudi za mnoga komercialna dvigala.
Tehnologija dvigal LSM
Dvigala podjetja MagneMotion uporabljajo statorje LSM in vodila na steni jaška ter nize trajnih magnetov (PM) na kabini dvigala, ki imajo vodilna kolesa in zavore. Tokovi v statorskih navitjih LSM ustvarjajo magnetno polje, ki medsebojno deluje s PM-ji za proizvodnjo sile. Krmilniki ustvarjajo vzbujalne tokove, ki premikajo kabino po navodilih iz kontrolnega sistema, slednji pa vključuje nadzor pospeševanja, hitrosti in destinacije. Natančen položaj je vgrajen v zasnovo pogona LSM, zato je avtomatski nadzor poenostavljen. Vsako dvigalo je neodvisno nadzorovano in v enem jašku lahko deluje več dvigal. Uporablja se induktivni prenos moči za polnjenje komponent za shranjevanje energije na krovu, ki napajajo razsvetljavo in komunikacijske naprave v kabini.
Zavore so najpomembnejša varnostna funkcija za katerokoli dvigalo, vključno s sistemi na pogon LSM. Pri uporabi AWE se za doseganje visoke stopnje varnosti uporablja redundantne mehanske zavore. Ko je kabina mirujoča, jo podpirajo mehanske klinaste zavore. Ko je v gibanju, lahko LSM zagotovi celoten zavorni učinek. Ko se platforma ustavi, električno upravljane klinaste zavore na platformi delujejo na vodila. Vzmeti povzročijo, da se zavore sprožijo, ko ni moči, elektromagneti pa zadržijo vzmeti, ko zavore popustijo. Pri tem pristopu so zavore "varnostne", ker se vklopijo v primeru izgube moči. Te zavore so "samoenergizirajoče", kar pomeni, da ko se začnejo oprijemati tirnic statorja, zavorna sila, ki se uporabi na vozilo, povzroči, da se oprijem zategne, kar poveča zavorno silo. Zavore so zasnovane tako, da se vozilo lahko dvigne na kratko razdaljo, medtem ko so zavore vklopljene.
Ta funkcija se uporablja za merjenje obremenitve platforme in preverjanje, da dvigalo ni preobremenjeno, preden se zavore sprostijo.
Koristi
Koristi sistema dvigal LSM vključujejo:
· Brez vrvi: Jašek se lahko razteza do katere koli višine, ker ni teže vrvi, s katero bi se bilo treba spopasti.
· Višja hitrost in kapaciteta: LSM pogon omogoča hitrosti nad 20 m/s z malo ali brez povečanja stroškov. Več kabin dvigal lahko neodvisno potuje v enem jašku, kar povečuje prepustnost in učinkovitost.
· Nižji stroški vzdrževanja: Dvigala LSM brez kablov imajo manj gibljivih delov, kar zmanjšuje vzdrževanje, hkrati pa povečuje zanesljivost. Modularna zasnova omogoča hitro zamenjavo komponent. LSM lahko upočasni, pospeši in ustavi kabino na njeni določeni lokaciji, preden je treba uporabiti zavorne zavore, kar zmanjšuje obrabo zavor.
· Varnost: LSM dvigala so zasnovana s sofisticiranim kontrolnim sistemom, ki zagotavlja pozitivni nadzor povratnih informacij o vozilu, logiko proti trčenju in redundantne zavore.
· Prilagodljiva konfiguracija: LSM dvigala lahko poganjajo vozilo v katero koli smer in kabine lahko preklapljajo iz jaška v jašek, kar omogoča ustvarjanje "enosmernih" jaškov z več kabinami v vsakem jašku. Modularni statorji omogočajo, da se višina dvigala prilagodi ob instalaciji in razširi v prihodnosti z minimalnimi motnjami. LSM dvigala lahko sprejmejo tudi nagnjene postavitve, kar ponuja alternativo stopnicam ali tekočim stopnicam.
Industrijska dvigala
Projekt AWE ameriške mornarice je dokazal, da se LSM dvigala lahko uporabljajo kot tovorna dvigala in dvigala za vertikalne platforme za uporabo v različnih industrijskih okoljih. Enopotični ali večpotični statorji se lahko uporabljajo za prevoz najtežjih bremen, od kontejnerjev do naloženih viličarjev, osebnih vozil ali večjih zalog. Industrijski sistemi dvigal podjetja MagneMotion se lahko integrirajo z avtomatiziranimi sistemi za skladiščenje in iskanje ter obstoječimi logističnimi sistemi skladišč, da optimizirajo vertikalni transport in celoten proces ravnanja z materiali. Kot primer, vertikalna LSM dvigala se lahko zasnujejo za prevoz vozil v avtomatiziranih parkirnih garažah.
Osebna dvigala
Tehnologija LSM dvigal podjetja MagneMotion služi kot alternativa hidravličnim ali verižnim dvigalom. V primerjavi z zasnovami dvigal na vrvi je LSM tehnologija učinkovitejša pri višjih hitrostih. Pomembneje je, ko so komercialna dvigala omejena po dolžini, kapaciteti ali okolju, dvigala LSM lahko imajo več avtomobilov v jašku, kar zmanjšuje število jaškov v stavbi in ustvarja več najemnega prostora.
Pomembna prihodnja alternativa je zagotoviti horizontalno gibanje kabin med sosednjimi jaški. To bi omogočilo razporejanje podobno tistemu, ki se uporablja pri avtomatiziranih osebnih dvigalih. Možnosti nadzora so skoraj neomejene, vendar bi verjetno vključevale preklapljanje na vmesnih ravneh in več kabin za vsak jašek. MagneMotion je zgradil transportne sisteme na LSM pogon za horizontalno potovanje in zasnoval stikala, ki omogočajo spremembo poti. Ista ideja se lahko izvede za komercialne, stanovanjske, industrijske in vertikalne sisteme skladiščenja ter zagotavlja visoko raven varnosti. Z vodoravnim preklapljanjem je mogoče znatno povečati zmogljivost vsake dvižne cevi z minimalnimi dodatnimi stroški za preklopni sistem.
Komercializacija
Sila, ki jo proizvede LSM, je odvisna od velikosti statorjev in magnetov ter cikla delovanja. Za razliko od rotacijskih motorjev dvigal, vsak stator deluje z nizkim ciklom delovanja, kar omogoča večjo silo brez pregrevanja. Glede na potrebno silo je morda zaželeno imeti več kot en LSM - motor AWE ameriške mornarice uporablja štiri LSM-je, enega v vsakem kotu. LSM statorji tečejo po dolžini jaška. Širina LSM statorjev se lahko zmanjša z uporabo daljšega magnetnega niza, zaradi česar je zaželeno uporabiti čim daljši magnetni niz.
LSM dvigala uporabljajo zavoro le za zaklepanje kabine na mestu, ko ta doseže svojo destinacijo, ali v nujnih primerih. Malo verjetno je, da bi bile zavore, zasnovane za AWE, cenovno konkurenčne v primerjavi s standardnimi produkti za zaviranje dvigal. Trenutne raziskave kažejo, da obstaja več proizvajalcev zavor za tirnice, primernih za komercialno uporabo. Uporaba mornariškega AWE je zahtevala obsežne konstrukcijske značilnosti in testiranje za izpolnjevanje varnostnih in okolijskih zahtev, zato smo prepričani, da se lahko za komercialno zasnovo izpolnijo običajni kodeksi Ameriškega društva strojnih inženirjev.
Zaključek
Ta dvigala so prestala številne kvalifikacijske teste in dokazala, da so zanesljiv in varen način za premikanje težkih streliv brez vrvi ali hidravlike. Komercializacija dvigala za potniško uporabo bo zahtevala nadaljnje naložbe, vendar verjamemo, da obstaja obetavna prihodnost. MagneMotion raziskuje priložnosti za nadaljnji razvoj tega pomembnega trga za LSM pogon.