חברת Diamond-Roltran, LCC
®Roll-Rings הומצאו לפני למעלה מ-35 שנים כדי לפתור ולשפר בעיית ביצועים של מערכות מבוססות Slip-Rings עבור אפליקציות למשימות קריטיות/תובעניות כמו למשל בג’יירוסקופים של מטוסי הקרב F-14 וכן לצורך העברת נתונים והספקים בתחנות חלל. כיום ®Roll-Rings מותקנים ופועלים במערכות רבות כמו: SPS-48E (מערכת מכ”ם של חיל הים האמריקאי), בסוללת טילי הפטריוט, בסוללות תותחים המיועדות לפריסה מהירה, ברוטור אחורי של מסוקים צבאיים וכן במערכות בקרה אוויריות צבאיות ואזרחיות. עם עלויות תחזוקה נמוכות במיוחד יכולים
ה-®Roll-Rings לפתור בעיות ביצועים של Slip-Rings עבור מגוון רחב של אפליקציות המתאימות למשימות קריטיות/תובעניות.
תכנון
היתרונות של פיתרון ה-®Roll-Rings נובעים בראש ובראשונה מהפשטות שלו בשילוב עם עמידות גבוהה במיוחד.
®Roll-Rings הן טבעות קפיץ מנחושת המצופות זהב אשר מסתובבות בין שני עיגולים מצופי זהב הנמצאים באותו המישור. בתמונה מס’ 1 בעמוד הבא ניתן לראות שני
®Roll-Rings למעגל כשבסה”כ ישנם 6 מעגלים במערכת. כל מעגל מופרד על ידי מבודדים בציר האופקי והסיבובי. החלק המסתובב והחלק הסטטי מיושרים באופן מדוייק עם מיסבים, זאת כדי להבטיח סיבוב תקין לזמן רב מאוד/אורך חיים גבוה. הממשק החשמלי המסתובב מסוגל “לסבול” עומסי הלם ורעידות הודות ללחיצה של הטבעות בחריצים שבין החלק הסטטי לחלק המסתובב. ניתן גם להוסיף אטמים בהתאם לתנאי הסביבה הדרושים במיפרט המוצר.
תחזוקה מינימלית
כיום התקציבים הצבאיים דורשים התייעלות מקסימלית וכך על חיילים ומפקדים מוטל עומס גדל והולך של אחריות, יכולות תכנון וכן הפעלה ותחזוקה של מערכות שונות. כאשר ישנן מערכות הדורשות תחזוקה תקופתית רבה יותר, מהווה הדבר מעמסה הן על החיילים בשטח והן על התקציב. ®Roll-Rings מבטלים את הצורך בתחזוקה שוטפת על ידי תכנון מוצר מוכח המאפשר שחיקה קטנה במיוחד ואורך חיי הפעלה ארוכים מאוד. כאשר אין צורך בתחזוקת המוצר, נחסכות עלויות בהחלפת חלקים, כוח אדם, הכשרות ותמיכה טכנית ומצד שני משתפרת המוכנות המבצעית של המערכת. יתרון נוסף של ה-®Roll-Rings הינו בזה שהוא מקטין למינימום את הצורך בביצוע תחזוקה במערכות שהגישה אליהן מסובכת עד בלתי אפשרית.
אורך חיים גבוה
מערכת בקרה אווירית שכללה ®Roll-Rings סטנדרטי, נבחנה בקצב סיבוב של 200 סל”ד למשך שנתיים וחצי כדי לדמות הפעלה מתמשכת של 30 שנה. היחידה ביצעה 240 מיליון סיבובים. בסוף הניסוי נמצא שכל המעגלים המשיכו לפעול על פי הנתונים המקוריים. למעשה, הרוב המכריע של ®Roll-Rings המסופקים למערכות המתאימות למשימות קריטיות/תובעניות, ישרדו מעבר להגדרות הצורך של המערכות בתוכן הם מותקנים. אורך החיים הגבוה של ה-®Roll-Rings יכול להפחית את עלויות האחזקה של מערכות עבורן תוכננו. כך לדוגמא במערכות של תקשורת לוויינים יאפשרו ה-®Roll-Rings שעות הפעלה כמעט בלתי מוגבלות וכך הגדלה בין פרקי הזמן הדרושים לטיפול במערכת.
התנגדות נמוכה
מעגל של 600Amp שתוכנן לטורבינות רוח שהשתמש ב-®Roll-Rings בקוטר 3 אינץ’ הראה במדידה התנגדות של 0.81mΩ תוך כדי הסיבוב. הממשק המסתובב של זהב על זהב מאפשר התנגדות קטנה מאוד של מערכות המכילות ®Roll-Rings. דבר זה מאפשר הקטנת הפסדים בהעברת הספק, אותות ונתונים וכן מאפשר שליטה וניהול העברת חום.
קיבולת פרץ גל (Surge Capacity)
מודול ה-BGRRS עבור תחנת חלל בינלאומית עם מעברים שתוכננו כל אחד ל-113A נומינלית, נדרש לשרוד 1 אלפית שניה בעומס זרם פתאומי של 4500A. בבדיקה נמצא עומס זרם פתאומי מירבי של 5000A פעמיים במקביל ב-0.27 אלפית שניה, לתקופת זמן של 1.0 אלפית שניה. המדידה הראתה שלא היה שינוי בהתנגדות מודול ה-BGRRS בין תחילת לסיום המדידה. במדידות ופירוק לאחר מכן של היחידה לא נמצא נזק שנגרם בעקבות פרץ הזרם. ®Roll-Rings הוכיחו יכולת עמידה בזרם חזק.
יכולת עבודת ממושכת לאורך זמן
טורבינות רוח באי השחור באנטרקטיקה עובדות חודשים בסופות עם רוחות חזקות ללא שינוי בכיוונן. זוהי בעיה עבור
Slip-Rings מכיוון שכאשר הרוח לבסוף משתנה, משטח ה-Slip-Ring אינו נקי מה שגורם לחימום יתר ובעיות אחרות שדורשות תחזוקה יקרה בגלל מיקום המערכת. ®Roll-Rings מסוגלים לפעול ללא הגבלת זמן במצב קבוע מבלי לפגום ביכולות היחידה להתנגדות חשמלית נמוכה כאשר הסיבוב מתחדש. יתרון זה קיים ב-®Roll-Rings שתוכננו להתמודד עם 5amps למעגל וכן יחידות המיועדות
ל-1,200amps ויותר.
קצבי נתונים
15MBit/s ב-30MHz ברשת IntelliBusהודגמה בהצלחה עם יחידת ®Roll-Rings של 6 ערוצים שעבדה 900 שעות ב-1200 סל”ד עם תזוזה של “0.006. דרישת היישום היתה להעביר ביצועים ומדידות להפעלת כנף מטוס מסתובבת במהלך ניסויי טיסה. ה-Slip-Ring בניסוי זה גרם לעיכוב יקר בלוח הזמנים בשל תוחלת החיים הקצרה יחסית שלו, כ-100-150 שעות, הוא גרם לעליה בשיעור השגיאות בהעברת הנתונים לרמות בלתי מקובלות. קצב העברת הנתונים 15MBit/s היה הגבול העליון עבור רשת IntelliBus עבור יישום זה אבל הוא לא הגיע לקצב העברת הנתונים העליון של
ה-®Roll-Ring.
טווח טמפרטורות
ה-®Roll-Rings פועלים היום בתחנת חלל הבינלאומית ונבדקו בהצלחה בטמפרטורה בטווח של 55°C- עד 80°C בתנאי אטמוספירה של פני הים כמו גם בתנאי ואקום מושלם של החלל החיצון.
®Roll-Rings נמצאים היום במערך טילי הפטריוט כמו גם במערכת מכ”ם SPS-48E על אוניות חיל הים האמריקאי שמוכיחה התאמתה ליישומים ביבשה ובים.
הלם Shock
®Roll-Rings המכיל 10 ערוצים הותקן סביב Rotary Joint ועמד בהצלחה בעומס הלם של 180g בשלושה צירים כחלק מבדיקות של הצי האמריקאי. יחידת ה-Roll-Ring ששימשה את תחנת החלל הבינלאומית עמדה בהצלחה במבחן עומס הלם של 300g. משקלו הקל יחסית של ה-®Roll-Rings, החריצים המוליכים בהן הטבעות יושבות והלחץ הקל שיש על הטבעות המותקנות מאפשר להתקנים עם ®Roll-Rings לשרוד עומסי הלם קיצוניים.
מסקנה
כמות לקוחות צבאיים משמעותית בחרה ב-®Roll-Rings עבור יישומים למשימות קריטיות/תובעניות. נאס”א, חיל הים האמריקאי, Raytheon ואחרים
בחנו בצורה מלאה את ה-®Roll-Rings ומצאו אותם עוברים את הבדיקות
שלהם. ®Roll-Rings מאפשרים ביצועים מתקדמים ויכולים להתאים ליישומים רבים הדורשים אמינות גבוהה, אורך חיים רב ושמירה על ביצועים לאורך זמן וכמובן תחזוקה מינימלית במיוחד.
