Antriebe für die Erforschung des Weltalls
Auf die Spindel wirken Zug- und Druckkräfte von mehr als 130 kN im Fahrbetrieb und bis zu 300 kN im Stillstand, die aus den Eigen- und Windlasten des Parabolspiegels entstehen. Bild: Inkoma
Die Inkoma Maschinenbau hat einen Elevationsantrieb für das weltweit größte, in Bau befindliche Radioteleskop, das Square Kilometre Array (SKA) nach erfolgreicher Abnahme zur Installation in Südafrika übergeben. Das Unternehmen hat den Antrieb im Auftrag des Mainzer Spezialisten für Teleskope und Antennen, MT Mechatronics GmbH, entwickelt und gefertigt.
„Die Antenne besteht im Wesentlichen aus dem Parabolspiegel, den Antrieben für die horizontale Bewegung (Azimut) und vertikale Bewegung (Elevation), dem Tragwerk und den elektronischen Geräten“, erläutert Manfred Obermeier, Vorsitzender des Vorstandes der Inkoma AG. „Anhand der technischen Anforderungen an dieses Beobachtungssystem, wurde das Herzstück des Systems, ein völlig neuer servoelektrischen Direkt-Spindel-Hubantrieb (DSH) für die Elevationsbewegung des Parabolspiegels entwickelt“. Das sei ein Quantensprung in Sachen Präzision. Trotz einer Gesamtlänge von etwa 6.500 mm und einem Gewicht von circa drei Tonnen stelle der DSH-Antrieb ein kompaktes Antriebssystem mit hoher Leistungsdichte dar.
Die jetzt in Südafrika zu installierenden Parabolantennen mit einer Spannweite von 15 Metern, sind das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit unter der Führung es mittelständischen Unternehmens MT Mechatronics. Ein zweiter Prototyp, finanziert durch die Max Planck Gesellschaft, befindet sicher derzeit im Bau und wird Anfang April 2018 zum letztendlichen Standort in die südafrikanische Karoo Wüste gebracht. Nach einer Testphase des Antriebes und der Prototypenantenne in Südafrika werden erste wissenschaftliche Ergebnisse ab 2020 erwartet.
Hintergrund zum DSH-Antrieb
Kernstück des getriebelosen Antriebes ist ein integrierter Gewindetrieb, der direkt und spielfrei von einem Torquemotor angetrieben wird, was beispielsweise geringste mechanische Verluste gewährleistet. Die Hubgeschwindigkeit des DSH- Antriebes ist stufenlos regelbar in einem Bereich von 0 bis 62 mm/s. Der maximale Spindelhubweg beträgt etwas über 3600 mm.
Auf die Spindel wirken Zug- und Druckkräfte von mehr als 130 kN im Fahrbetrieb und bis zu 300 kN im Stillstand, die aus den Eigen- und Windlasten des Parabolspiegels entstehen. Die Kräfte werden durch entsprechend abgestimmte Axiallagerungen aufgenommen und über die kardanische Antriebslagerung in die Befestigungskonsole abgeleitet. Ein integriertes Messsystem ermöglicht dabei hochpräzise Gleichlauf- und Positioniergenauigkeiten, womit sich am Parabolspiegel Schwenkwinkel bis auf eintausendstel Grad genau realisieren lassen. Der DSH-Antrieb ist mit zusätzlichen Schutzeinrichtungen ausgestattet wie beispielswese einer Not- und Haltebremse, integrierten Hard-Stopps, Spindelschutz bis hin zu Sicherheitsendschaltern.
Leistungsstärkstes Radioteleskop
Das SKA wird nach seiner Fertigstellung im Jahr 2024 das leistungsstärkste und empfindlichste Radioteleskop mit einer Antennenfläche von insgesamt 1.000.000 Quadratmetern sein. Dabei handelt es sich nicht um ein Einzelteleskop, sondern um eine Vernetzung von bis zu tausenden Einzelantennen. Hauptstandorte sind die südafrikanische Karoo Wüste und die westaustralische Region Murchis.
Das SKA dient der Erforschung des Universums und soll neue Erkenntnisse zu vielen wissenschaftlichen Fragen ermöglichen, wie beispielsweise. zur Entstehung der ersten Sterne und Galaxien nach dem Urknall, zu unserer Vorstellung von Raum und Zeit und möglicherweise auf die Frage nach außerirdischem Leben. (ig)