Processus et contrôle aujourd'hui

26/06/2023 Portescap SA

Portescap a fourni à un fabricant mondial de défense une solution de moteur à courant continu et d'engrenages à balais pour contrôler la précision des tubes lance-torpilles lancés par des navires de surface. Portescap a remporté le contrat en raison de son contrôle précis, de sa conception compacte et de son moteur à faible chaleur, ainsi que de sa capacité à répondre à des spécifications militaires strictes. Les ingénieurs de Portescap ont travaillé en étroite collaboration avec le fabricant de défense pour optimiser la solution de mouvement personnalisée.

Un contrôle précis de la broche au sein d’un système de lancement de torpilles est essentiel pour gérer la profondeur à laquelle une torpille fonctionnera. Lorsqu'elle est lancée depuis le tube, le système interne de la torpille contrôle les avions de plongée sur sa queue pour assurer une modulation fine de la profondeur. Cependant, la précision initiale de l'angle de lancement est essentielle pour garantir la précision ultime de la profondeur d'une torpille, en particulier lorsque la portée de la cible peut s'étendre sur plusieurs kilomètres. La broche fait tourner le tube lance-torpilles et l'aligne avec la direction de tir, et un moteur est essentiel pour contrôler l'angle de la broche pour le lancement, garantissant ainsi que la torpille puisse atteindre sa cible.

Rencontre MIL-SPEC

Le leader de la défense avait besoin d'une solution de mouvement capable d'obtenir un contrôle de position très précis, tout en offrant une grande durabilité. Dans l'environnement marin, la solution devait assurer une protection contre la pénétration d'eau et d'huile et répondre aux spécifications de la norme militaire (MIL-STD), également connue sous le nom de MIL-SPEC. La défense

Le fabricant a contacté Portescap sur la base de son expérience dans des projets similaires, ainsi que de sa capacité à gérer efficacement le haut niveau de personnalisation requis.

Portescap a fourni un moteur à courant continu à balais pour cette application pour plusieurs raisons. Comme les axes des tubes lance-torpilles ne fonctionneraient pas en permanence, mais nécessiteraient plutôt des accélérations peu fréquentes et élevées et un contrôle précis, un moteur à courant continu à balais assurerait la durabilité requise pendant des mois en mer. Comme le moteur à courant continu à balais est de conception plus simple qu'un moteur à courant continu sans balais, ne nécessitant pas de commande électronique externe pour réaliser la commutation, il serait plus facile à entretenir, ce qui serait crucial lors des opérations. Portescap a spécifié son moteur à balais 35NT avec un réducteur R32 comme plate-forme de personnalisation.

Aimant en néodyme et conception sans noyau

Pour garantir un contrôle précis et fluide du tube lance-torpilles, ainsi que pour obtenir l'accélération requise, Portescap a spécifié un moteur à courant continu à balais équipé d'un aimant en néodyme, générant un champ magnétique plus puissant pour augmenter le couple requis pour une accélération élevée. Cela a également été combiné avec une approche sans noyau, supprimant le noyau de fer traditionnel de la conception originale du moteur à courant continu à balais.

Un moteur sans noyau contribuerait également à optimiser la précision. Les moteurs sans noyau offrent un mouvement fluide en supprimant l'effet du couple de crémaillère, la force magnétique inégale créée lorsqu'un rotor à noyau de fer tourne. Au lieu de cela, le recours à la conception sans noyau sur un rotor à bobine métallique avec des aimants permanents positionnés autour de lui garantirait une force magnétique uniforme. Cela donnerait une accélération plus douce pour une haute précision, renforcée par la faible inertie fournie par la conception sans noyau.

La sélection d'un aimant en néodyme augmenterait la densité de puissance, optimisant le couple tout en atteignant des dimensions compactes et une masse inférieure, essentielles pour les spécifications du tube lance-torpilles. La conception sans noyau permet de répondre à cette exigence, car malgré l’ajout d’aimants permanents, l’absence de noyau de fer réduirait la masse globale.

Il était également essentiel de minimiser la chaleur dans un environnement restreint. Les aimants en néodyme contribueraient à maintenir une faible production de chaleur en réduisant les pertes d'énergie dues à la chaleur et à la friction. Leur intensité de champ magnétique plus élevée nécessite moins de courant pour produire la même quantité de couple, avec pour conséquence des pertes de chaleur plus faibles. De plus, la conception sans noyau minimise l'hystérésis, la résistance créée par la magnétisation et la démagnétisation pendant le fonctionnement, ainsi que les pertes par courants de Foucault dues à l'induction du courant contre la résistance inhérente du stator. Un noyau de fer étant la principale source de ces pertes d’énergie, la conception sans noyau minimiserait la génération de chaleur.