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Direkt-Spindel-Hubantrieb

Antrieb für weltweit größtes Radioteleskop

| Redakteur: Sandra Häuslein

Als Paradebeispiel für ingenieurtechnische Spitzenleistung wurde der servoelektrische Direkt-Spindel-Hubantrieb (DSH) von Staatssekretär Dr. Jürgen Ude bezeichnet. Der Antrieb ist künftig für die Elevationsbewegung des Parabolspiegels am weltweit größten, im Bau befindlichen Radioteleskops SKA zuständig. Nun wurde er vom Hersteller, der Inkoma Maschinenbau GmbH, an den Auftraggeber übergeben.

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Das SKA wird nach seiner Fertigstellung im Jahr 2024 das leistungsstärkste und empfindlichste Radioteleskop mit einer Antennenfläche von insgesamt 1.000.000 qm sein.
Das SKA wird nach seiner Fertigstellung im Jahr 2024 das leistungsstärkste und empfindlichste Radioteleskop mit einer Antennenfläche von insgesamt 1.000.000 qm sein.
(Bild: MT Mechatronics )

Die Inkoma Maschinenbau GmbH hat im Beisein von Dr. Jürgen Ude, Staatssekretär im Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitalisierung des Landes Sachsen-Anhalt, einen Elevationsantrieb für das weltweit größte, in Bau befindliche Radioteleskop – das Square Kilometre Arry (SKA) – übergeben. Der Antrieb soll nun nach erfolgreicher Abnahme in Südafrika installiert werden. Inkoma hatte den Antrieb im Auftrag des Mainzer Spezialisten für Teleskope und Antennen, MT Mechatronics GmbH, entwickelt und gefertigt.

„Wir gratulieren der gesamten Inkoma-Mannschaft. Dieser Antrieb ist ein Paradebeispiel für ingenieurtechnische Spitzenleistungen aus Sachsen-Anhalt. Sie zeigt, wozu Wirtschaft und Wissenschaft gemeinsam im Stande sind “, sagte Dr. Jürgen Ude.

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Manfred Obermeier, Vorsitzender des Vorstandes der Inkoma AG, betonte die enormen technischen Anforderungen in diesem Projekt: „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. Anhand der technischen Anforderungen an dieses Beobachtungssystem, entwickelte die Inkoma Maschinenbau GmbH das Herzstück des Systems, einen völlig neuen servoelektrischen Direkt-Spindel-Hubantrieb (DSH) für die Elevationsbewegung des Parabolspiegels. Das ist ein Quantensprung in Sachen Präzision.“ Trotz einer Gesamtlänge von ca. 6500 mm und einem Gewicht von ca. 3 t stelle der DSH-Antrieb ein kompaktes Antriebssystem mit hoher Leistungsdichte dar. Obermeier: „Solche Meisterstücke sind nur mit Menschen zu schaffen, die qualifiziert, engagiert, aufgeschlossen gegenüber technischen Neuerungen und immer auf der Suche nach der wirtschaftlichsten Lösung sind. Deshalb bin ich überzeugt davon, dass der Standort Osterweddingen noch viel Potenzial hat und wir hier dynamisch wachsen können.“

Erste wissenschaftliche Ergebnisse ab 2020

Die jetzt in Südafrika zu installierenden Parabolantennen mit einer Spannweite von 15 m, sind das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit unter der Führung es mittelständischen Unternehmens MT Mechatronics. Der erste SKA-Prototyp wurde feierlich in einem großen zeremoniellen Rahmen am 6. Februar 2018 der Öffentlichkeit vorgestellt.

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 u.a. geringe mechanische Verluste gewährleisten soll. Die Hubgeschwindigkeit des DSH- Antriebes ist stufenlos regelbar in einem Bereich von 0 mm/s 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 soll dabei hochpräzise Gleichlauf- und Positioniergenauigkeiten ermöglichen, womit sich am Parabolspiegel Schwenkwinkel bis auf eintausendstel Grad genau realisieren lassen.

Der DSH- Antrieb ist mit zusätzlichen Schutzeinrichtungen ausgestattet wie z.B. einer Not- und Haltebremse, integrierten Hardstops, Spindelschutz bis hin zu Sicherheitsendschaltern.

Hintergrund zum SKA-Projekt

Das SKA wird nach seiner Fertigstellung im Jahr 2024 das leistungsstärkste und empfindlichste Radioteleskop mit einer Antennenfläche von insgesamt 1.000.000 qm 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 wird neue Erkenntnisse zu vielen wissenschaftlichen Fragen ermöglichen, wie z.B. 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.

Das Projekt wird durch die SKA-Organisation am Jodrell Bank Observatory in der Nähe von Manchester geleitet. Mitgliedsstaaten der Organisation sind Australien, Kanada, China, Italien, Neuseeland, Südafrika, Schweden, die Niederlande, Indien und das Vereinigte Königreich. Weitere Unternehmen und Forschungseinrichtungen in mehr als 20 Ländern, auch in Deutschland, beteiligen sich an der Umsetzung dieses Projektes. (sh)

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