Parker Hannifin Corporation
Avtor: Tim Kearvell, vodja izdelkov iz elastomerov, oddelek Parker Hannifin Chomerics
V zadnjih letih je žal prišlo do več odmevnih konfliktov. Številne države so zdaj v visoki pripravljenosti, pripravljajo svoje oborožene sile in obrambne mehanizme, bodisi za lastno zaščito, bodisi za podporo drugim državam.
Proizvajalci originalne opreme za rakete in njihovi partnerji v dobavni verigi obrambne industrije so pod pritiskom, da vojaškim silam razvijejo in dobavijo orožje, ki zagotavlja zmogljivost in zanesljivost. Doseganje tega cilja pomeni zagotavljanje zelo učinkovite zaščite za občutljivo raketno elektroniko pred potencialno uničujočimi učinki EMI (elektromagnetnih motenj).
Ker je malo verjetno, da se bo večina svetovnih konfliktov kmalu umirila, se bo trg protiraketne obrambe v prihodnjih letih le še okrepil. Po podatkih podjetja MarketsandMarkets [1] naj bi se trg raket in izstrelkov povečal s 57,7 milijarde dolarjev v letu 2023 na 77,4 milijarde dolarjev do leta 2028, kar je impresivna 34-odstotna rast v samo petih letih. Družba Mordor Intelligence [2] ocenjuje, da bo v Evropi trg leta 2024 znašal 3,79 milijarde dolarjev, do leta 2029 pa bi lahko dosegel 4,83 milijarde dolarjev, kar pomeni 27-odstotno povečanje.
Septembra 2023 se je Evropska unija (EU) dogovorila, da bo namenila 500 milijonov evrov [3] za podporo naložbenim projektom v vrednosti do 1,4 milijarde evrov, s čimer bo spodbudila povečanje proizvodnje streliva in raket v EU. Podporo zagotavlja tudi Združeno kraljestvo: decembra 2023 je obrambni minister napovedal, da je na stotine raket zračne obrambe britanske izdelave [4] na poti v konfliktne situacije za zaščito civilistov in infrastrukture.
Ravni zmogljivosti raket
Med pomembnejšimi dejavniki, ki jih je treba skrbno preučiti pri povečevanju proizvodnje, je načrtovanje izstrelkov. Osnovna predpostavka načrtovanja izstrelkov se je v zadnjih letih močno spremenila, saj je za sisteme letenja in natančnost določanja položaja potrebne več elektronike. Dejansko se je zapletenost elektronike izstrelkov in inteligence na krovu znatno povečala pri vseh mehanizmih izstrelitve: iz zraka, z morja in s kopnega.
Elektronika v izstrelkih se uporablja v številnih aplikacijah, vključno s krmilnimi sistemi za statiko in zakrilca, navigacijskimi sistemi na krovu, enotami za iskanje in sledenje ter žiroskopskimi enotami, ki zagotavljajo nadzor stabilnosti in orientacije. Nekateri izstrelki uporabljajo celo podatkovne povezave za komunikacijo s talnimi ali zračnimi nadzornimi sistemi, kar omogoča vodenje in nadzor na daljavo.
Čeprav so te zmogljivosti impresivne, jih lahko napadejo številne nevidne sile. Glavna med njimi je EMI: motnje v električni napeljavi ali vezju, ki jih povzroča zunanji vir, na primer radar ali celo sovražni sistemi. Danes je elektronsko bojevanje bojna strategija, v kateri prevladujejo grožnje z motenjem radarjev, elektronskim zavajanjem in napadi z elektromagnetnimi impulzi (EMP). Ti dejavniki spodbujajo potrebo po večji zaščiti pred elektromagnetnimi motnjami, saj se lahko vsaka napaka na tem področju izkaže za katastrofalno.
Premoščanje pomanjkljivosti
Rešitve za zaščito pred EMI so običajno v obliki prevodnih tesnilnih materialov, ki zapolnijo vrzeli v mehanskih sklopih in preprečujejo EMI. Rakete imajo več kovinskih vmesnikov ter številne pokrove in plošče za dostop, ki jih je treba zaščititi. Vse nezaščitene potencialne poti za EMI lahko ogrozijo učinkovitost izstrelka.
Prevodni materiali za tesnila so običajno elastomeri, impregnirani s kovino (silikon ali fluorosilikon), kot je družina izdelkov Parker Chomerics CHO-SEAL®. Ti elastomeri so videti in se obnašajo kot guma za lažjo uporabo in prilagodljivost, vendar je približno 75 % njihove vsebine dejansko prevlečenih kovinskih delcev, ki zagotavljajo električno prevodnost.
Elektroprevodna tesnila iz elastomera so običajno na voljo kot oblikovani listi ali deli po meri, kar omogoča večjo kompleksnost in podrobnosti sestavnih delov, ali pa so ekstrudirani v trakove in na voljo kot dolge vrvi ali spojani (vulkanizirani), da tvorijo neprekinjeno tesnilo. Tipične raketne aplikacije za prevodne elastomere vključujejo plošče za dostop, pokrove loput in radarje.
Prevodna barva
Nadaljnje priljubljene možnosti, ki pogosto služijo kot dopolnilna rešitev prevodnim elastomerom, so električno prevodni premazi in barve na osnovi uretana ali epoksida, ki se dobro oprimejo zahtevnih podlag. Ti premazi, kot je družina izdelkov Parker Chomerics CHO-SHIELD®, imajo ponovno prevlečene delce plemenitih kovin, zaradi česar so idealni za zagotavljanje prevodne poti na stičnih robovih.
Takšne rešitve so kot nalašč za strukturne plošče in prirobnice izstrelkov, kjer zagotavljajo tudi pomembno zaščito pred galvansko korozijo: te barve so odporne na ekstremna temperaturna nihanja, visoko vlažnost in slano meglo.
Glede tržnih razlik pri izbiri prevodnega elastomera ali barve vedno preverite dejansko ustreznost vojaškim specifikacijam, kot sta MIL-DTL-83528 ali MIL-C-22750. Nekateri izdelki navajajo, da so „izdelani v skladu z“ vojaškimi specifikacijami, vendar se to razlikuje od dejanske akreditacije. Akreditacija zahteva pogoste stroge preskuse, da se zagotovi skladnost in primernost za zahtevne aplikacije, kot so izstrelki. Podjetje Parker Chomerics je zelo ponosno na svojo akreditacijo.
Radijska tišina
Poleg EMI so nevidni „sovražniki“ izstrelkov tudi RFI (radiofrekvenčne motnje), ki so neželeni elektromagnetni signali, ki motijo sprejem radijskih signalov. Tipične rešitve temeljijo na absorpcijskih materialih na osnovi elastomerov, ki so namenjeni usmerjanju valovanja.
Dober primer so izdelki Parker Chomerics CHO-MUTE®, ki so sestavljeni iz silikonskega elastomera z železnim polnilom in zagotavljajo absorpcijo radijskih valov za rakete v širokopasovnem frekvenčnem območju, vključno z zelo visokimi frekvencami. Ti materiali tudi zmanjšujejo navzkrižno povezavo med komorami in resonance mikrovalovnih komor. Na splošno so na voljo kot listi in omogočajo enostavno rezanje.
Opozoriti velja, da so rešitve za EMI/RFI tesnila, ki so na voljo za rakete, primerne tudi za pripadajočo opremo, kot so lansirne naprave in zemeljski sistemi.
Pristop k ozemljitvi
Pomembna je tudi električna ozemljitev. Ozemljitev je zapletena tema, vendar se ne more skriti pred njeno ključno vlogo pri zaščiti občutljivih in visoko zmogljivih raket. Ustrezna ozemljitev preprečuje okvare vezja, kar je pri teh kritičnih sistemih bistvenega pomena.
Glede na zahteve zasnove so lahko primerna tesnila v obliki prevodne pene/tkanine nad peno, prevodnih elastomerov ali kovinskih prstnih elementov. Z uporabo teh rešitev za ozemljitev se tok, ki nastaja pri EMI, odvede na varno mesto.
Seveda so številni izdelki za ozemljitev zasnovani tudi kot naprave za zaščito pred elektromagnetnimi motnjami in so zato namenjeni kot prevodni vmesnik med zaščito in ozemljenimi površinami.
Ostati hladen
Druga težava je toplota, ki lahko zmanjša učinkovitost elektronike in skrajša življenjsko dobo komponent. Novi materiali za uravnavanje toplote so nujni za zagotavljanje, da občutljive elektronske komponente ostanejo v mejah svojega temperaturnega območja delovanja.
Tipična rešitev je blazinica za reže: mehak in lahko prilagodljiv material, ki zagotavlja toplotni vmesnik med hladilniki in elektronskimi napravami ter se prilagaja neravnim površinam, zračnim režam in hrapavim teksturam površin. Najboljši primer je serija toplotno prevodnih blazinic in gelov za zapolnjevanje rež Parker Chomerics THERM-A-GAP™, ki so na voljo v različnih konfiguracijah nosilcev in oblog za večjo zmogljivost delovanja.
Izbrani partner
Ko je treba najti ustreznega tehnološkega partnerja za EMI/RFI, električno ozemljitev in toplotna vprašanja pri vseh vrstah izstrelkov, morajo razvijalci skrbno preučiti svoje možnosti. Tehnološki partnerji, ki lahko nudijo podporo od koncepta zasnove do poprodajnega trga, hkrati pa strankam pomagajo racionalizirati proizvodnjo in sestavljanje modulov, imajo očitno prednost. Obsežen katalog visokokakovostnih izdelkov in lastna proizvodnja, akreditirana v skladu z vojaškimi standardi, sta dodatni razlikovalni značilnosti, ki pomagata zagotoviti popolno zaščito bojno pripravljenih in kritičnih raketnih sistemov.
Več informacij najdete tukaj [5]
O podjetju Chomerics
Chomerics je oddelek družbe Parker Hannifin Corporation in je del njene skupine za inženirske materiale. Je vodilno podjetje na področju razvoja in uporabe električno in toplotno prevodnih materialov v elektroniki, prometu in alternativnih energetskih sistemih. Za podrobnosti obiščite www.parker.com/chomerics
O podjetju Parker Hannifin
Podjetje Parker Hannifin je vodilno podjetje na področju tehnologij za gibanje in krmiljenje, ki je uvrščeno na lestvico 250 najboljših podjetij na svetu. Že več kot stoletje omogoča inženirske preboje, ki vodijo k boljšemu jutri. Več na www.parker.com ali @parkerhannifin.
Viri:
1: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/rocket-missile-market-203298804.html
2: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/europe-missiles-and-missile-defense-systems-market
3: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_23_5105
4: https://www.gov.uk/government/news/the-uk-bolsters-ukraines-air-defence-after-putins-latest-air-strikes#:~:text= The package of around 200,and one-way attack drones.
5: https://www.parker.com/us/en/divisions/chomerics-division/industries/aerospace-defense.html
