Het ultieme vergelijkingsspiekbriefje - Vluchtsimulator-bewegingsbases - Hydraulische beweging versus elektrische beweging

Elektrische bewegingssystemen zijn al zo'n tien tot vijftien jaar in gebruik. Gedurende die tijd zijn er verschillende vervangen door hydraulische systemen voor veel toepassingen met eigen gewicht. Het aantal en het type componenten in elektrische actuatorontwerpen is van groot belang. De huidige primaire ontwerpen maken gebruik van spindel-, kogelschroef- of rolschroefmechanismen. Al deze maken gebruik van een groot aantal componenten om de roterende naar lineaire beweging te bewerkstelligen. Combinaties van meerdere planetaire rollen, een groot aantal rolkogels en slijtspillen vormen de ontwerpkenmerken voor de verschillende mechanismen. Al deze hebben de juiste en doorgaans royale hoeveelheden smering nodig. Bij hoge snelheden resulteren de rolschroef- en kogelschroefontwerpen ook in een aanzienlijk geluid dat voortkomt uit het aantal belaste bewegende delen, tenzij er aanzienlijke maatregelen worden genomen om het inherente geluid te dempen. Slijtage van componenten is een groot probleem. De combinatie van meerdere kleine, zwaarbelaste mechanische onderdelen is een recept voor metaal-op-metaal contact en slijtage. Deze ontwerpen, hoewel slim, zijn niet "eenvoudig" in hun benadering van het omzetten van roterende beweging in lineaire translatie.

Installatie

Elektrische systemen vereisen hoge spanningen die naar de actuatoren van het bewegingsplatformsysteem moeten worden gebracht, binnen de personeelsruimte. Er moeten speciale voorzorgsmaatregelen worden genomen om ervoor te zorgen dat dergelijke systemen veilig zijn en voldoen aan nationale en wettelijke vereisten. Hydraulische systemen vereisen echter alleen dat de hoogspanningsdienst alleen naar de afgelegen HPU-locatie wordt gebracht. Het is gebruikelijk dat de hydraulische HPU zich onder strikte controle op een afgelegen locatie bevindt. Daarom zijn alleen lage stuurspanningen rechtstreeks op het bewegingsplatform vereist.

Hydraulische systemen vereisen onder druk staande slangen die naar elk van de actuatoren lopen onder servoklepbesturing. Typisch worden systeemdrukken tussen 1000 psig en 1500 psig gebruikt. Deze drukken kunnen gemakkelijk en veilig worden afgehandeld door tweedraads gevlochten slangen die gewoonlijk geschikt zijn voor drukken van meer dan 3000 psi. Lekkages behoren vrijwel tot het verleden met de moderne SAE' O-ring, JIC en andere montageconfiguraties. Evenzo kunnen hydraulische oliën worden vervangen door "food grade" minerale oliën in situaties waar dat nodig is. De voorstelling van moderne hoogwaardige hydraulische systemen die vergelijkbaar zijn met die van commerciële en industriële apparatuur is misleidend. Moderne hydraulische systemen hebben niet de problemen met lekken en scheuren die gepaard gaan met goedkope uitrustingsstukken.

Eenvoud/complexiteit

Hydraulische systemen zijn vrij eenvoudig:actuatoren, servokleppen, controller en computer. Hydraulische actuatoren zijn ontworpen om de totale systeemenergie te absorberen, in het geval van een "slechter geval" weglopen. Dit wordt bereikt door het gebruik van ingebouwde kussens aan beide uiteinden van de slag van de actuator. Dit zeer eenvoudige cilinderontwerp is in de cilinder ingebouwd om te beschermen tegen alle besturings-, elektrische en hydraulische storingen. In wezen, wanneer er een storingstoestand optreedt, d.w.z.; computer-, controller-, elektrische, servoklep- en zelfs bedieningsfouten leiden tot storingen; de in de cilinders ingebouwde kussens beschermen zowel het bewegingsplatform als de lading tegen schade.

Elektrische systemen vertrouwen daarentegen meestal op een combinatie van "schakelaars" en besturingslogica om het systeem te beschermen. Veel elektrische systemen vertrouwen op een "rem" -systeem om de beweging gewelddadig te stoppen. Hoewel deze effectief kunnen zijn in hun implementatie, resulteert programmering en extra complexiteit in veel hogere installatiekosten en kans op systeemstoringen die kunnen leiden tot schade aan het bewegingsplatform of de payload. Opgemerkt moet worden dat als al deze elektrische back-upsystemen uitvallen, de actuator eenvoudigweg tegen een van de harde stops zal slaan met onmiddellijke vergrendeling van de actuator. Dit is typisch een vastloper waarvoor mechanische middelen nodig zijn om te ontgrendelen, tenzij er meer gecompliceerde systemen en apparatuur worden toegevoegd om de vertraging tot redelijke limieten te beperken.

Onderhoud

Hydraulische systemen hebben doorgaans ongeveer elke 1000 bedrijfsuren onderhoud nodig. Dit komt meestal neer op het controleren van het HPU-filter, smering (afhankelijk van de fabrikant) en algemene opruiming en het verifiëren van prestatiereacties. Deze "low-tech" systeemcontroles zijn vrij eenvoudig te onderhouden met standaard onderhoudstechnieken en -personeel. Dergelijke systemen zijn al vele jaren in bedrijf met minimaal onderhoud.

Elektrische systemen daarentegen vereisen doorgaans ongeveer elke 80 bedrijfsuren smering, samen met controle van de voedingsbedrading en een groot aantal eindschakelaars, verificatie van de besturingslogica en operationele controles van de encoder/resolver. Hun betrouwbaarheid is gebaseerd op de goede werking van een combinatie van componenten die in een "serie" opstelling zijn gerangschikt. Elk van de bewaakte componenten zal ertoe leiden dat het systeem wordt stopgezet, waardoor de uitvaltijd en de bijbehorende kosten toenemen.

Bedrijfsgeluid

Hydraulische actuatoren die in de technische ruimte worden gebruikt, zijn extreem stil met geluidsniveaus van minder dan 50 dbA. Van groot belang is de kwestie van het geluid van het hydraulische systeem dat verband houdt met de HPU. Dit wordt meestal verholpen door het op afstand van het bewegingsplatform te plaatsen. Dit is om twee hoofdredenen voordelig:minder geluid en gecontroleerde en verminderde warmteafvoer.

Platformsystemen met elektrische beweging kunnen luidruchtig zijn vanwege de vele kleine bewegende onderdelen in de actuatoren als gevolg van hun specifieke ontwerp. Er is een aanzienlijk "ruisend" geluid dat heel duidelijk is en al dan niet interfereert met de geprogrammeerde inhoud op het bewegende dek. Dit kan met name van belang zijn bij toepassingen voor "vluchtsimulatie".

Door J.F. Samicola en G.P. Kokalis