брой 8, ноември 2024 цена 8. 00 лв. www.tllmedia.bg ® ISSN 1311-0470 www.engineering-review.bg
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 1
2 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 3
4 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ в броя: ноември 2024 За абонамент в Разпространение на печата или Български пощи – каталожен номер 1364 ® ISSN 1311-0470 ® Действителни собственици на Ти Ел Ел Медиа ООД са Теодора Стоянова Иванова и Любен Георгиев Георгиев Ти Ел Ел Медиа ООД © Всички права запазени. Всички права върху графичното оформление и дизайн, статиите и използваните изображения, текстове и снимки, публикувани в изданието са обект на закрила по действащия Закон за авторското право и сродните му права. Нерегламентираното и ненадлежно документирано използване нарушава законите и правата на авторите им. Издателят не носи отговорност за съдържанието на публикуваните реклами, рекламни карета, рекламни публикации, фирмени и платени статии. Правата на всички споменати търговски марки, регистрирани търговски марки, запазени марки и т.н. принадлежат на съответните им собственици. Диляна Йорданова отговорен редактор (02) 818 3823 Пепа Петрунова (02) 818 3822 editors@tllmedia.bg редактори Теодора Иванова (02) 818 3818 dora@tllmedia.bg Любен Георгиев (02) 818 3808 lubo@tllmedia.bg издатели Теодора Бахарова Гергана Николова (02) 818 3830 prepress@tllmedia.bg дизайн Заряна Маркова (02)8183811 abonament@tllmedia.bg секретар бул. "Акад. Иван Ев. Гешов" 104, офис 9 1612 София, тел.: (02) 818 3838 office@tllmedia.bg www.tllmedia.bg издава Ти Ел Ел Медиа ООД reklama@tllmedia.bg Петя Найденова Гергана Николова Елена Димитрова Мария Кояджикова (02) 818 3810 0888 414 831 (02) 818 3813 0888 395 928 (02) 818 3815 0888 335 882 (02) 818 3813 0889 256 232 реклама Татяна Тодорова (02)8183844 t.todorova@tllmedia.bg администрация 6 Накратко 10Негорими полимери 16Електроника за космоса 22Иновации при индустриалните баркод четци 28Контактори за промишлени приложения 34Съображения при механична обработка на никелови сплави 38Избор на вертикален обработващ център 45Изпълнителни механизми за роботи 50Генератори за кислород и азот 54Измерване на височината на детайли
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 5
6 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ накратко Codkey Technologies участва в годишната среща на потребителите на Meusburger и Hermle Български стартъп спечели първото издание на South East European Innovators Challenge Codkey Technologies взе участие в традиционната годишна среща на потребителите, организирана от Meusburger и Hermle. Събитието се проведе на 14 ноември т. г. в пловдивския Хотел Империал. Семинарът започна с презентации на представители на Meusburger и Hermle, посветени на последните новости в предлаганите от двете компании продукти и услуги. В своята презентация Здравко Андреев, конструктор в Codkey Technologies, акцентира върху предимствата, които предоставя CAD/ CAM софтуерът за високоскоростни операции hyperMILL на германската компания OPEN MIND при производството и обработката на детайли. Той представи успешно реализирани проекти с внедряване на hyperMILL в редица фирми, сред които СИ ЕН СИ МАШИНИНГ ГРУП, Etem Gestamp, Nedschroef Bulgaria, ЗКУ и др. След това бяха разгледани практически примери с hyperMILL в действие – високопрецизна 3- и 5-осна механична обработка, високопроизводително рязане, механична обработка с високи подавания и финишна обработка с hyperMILL MAXX Machining. hyperMILL представлява модулно решение за компютърно асистирано проектиране и производство, съчетаващо CAM технологии от последно поколение със собствена разработка CAD платформа и обхващащо широк диапазон от технологични операции. Codkey Technologies е оторизиран дистрибутор на hyperMILL в България. Базираната в София Тех Парк българска компания Neuromorphica спечели първа награда в състезанието South East European Innovators Challenge (SEEIC), проведено в рамките на първия балкански форум, организиран от SEE Science & Technology Parks Alliance от 27 до 29 октомври 2024 г. Neuromorphica разработва иновативна система с двойно предназначение, базирана на чип с ядро и невроморфна мрежа за устройства с изкуствен интелект. Събитието събра стотици представители на стартиращи компании, предприемачи, инвеститори и учени от Югоизточна Европа, както и представители на държавни, общински институции и медии. Второто отличие спечели Pure Solutions – турска високотехнологична компания, която разработва софтуер и хардуер за анализ и дългосрочно отчитане за млекопроизводители. Третата награда и приза на медийното жури в категория „Социално въздействие“ спечели друг български стартъп – Enthela, който разработи биостимулатор, помагащ за намаляване употребата на азотни торове, като същевременно се запазва добивът и плодородието на почвата. До финала на състезанието достигнаха 16 стартиращи компании от организациите, участници в Алианса. Победителите бяха определени от международно жури от инвеститори, професионалисти с богат опит и медии, пред което компаниите презентираха своите продукти и услуги.
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 7
8 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ накратко Стартира изграждането на Дунавски индустриален технологичен парк в Свищов На 6 ноември 2024 г. с официална церемония бе даден старт на изграждането на Дунавски индустриален технологичен парк в Свищов. На събитието присъстваха служебният министър на иновациите и растежа доц. Росен Карадимов, кметът на Свищов д-р Генчо Генчев, председателят на Надзорния съвет на Българската банка за развитие (ББР) Деляна Иванова, изпълнителният директор на Фонд ФЛАГ Надя Данкинова, представители на индустриалния парк, местната власт, академичната общност и бизнеса. Финансирането за изграждане на парка е осигурено от държавата в лицето на Министерството на иновациите и растежа (МИР), ББР и Фонд ФЛАГ. МИР отпусна близо 27 млн. лв. по процедурата за развитие на индустриалните зони и паркове от Националния план за възстановяване и устойчивост (НБВУ), а ББР осигури 25,5 млн. лв. мостово финансиране. Средства за реализирането на проекта са осигурени и от Фонд ФЛАГ. Допълнителна подкрепа за инвеститорите, които ще разкрият производства в Свищов, може да бъде предоставена от Българската агенция за инвестиции (БАИ) по Закона за насърчаване на инвестициите (ЗНИ), посочват от МИР. Министър Карадимов съобщи, че осем компании вече са заявили намерение за инвестиции за над 150 млн. евро в новия индустриален и технологичен парк в Свищов. Предприятия в Ямбол и Шумен получиха сертификати за инвестиция клас А В края на октомври т. г. Българската агенция за инвестиции (БАИ) връчи сертификати за инвестиция клас „А“ на Папас Олио и Сар Макина България. Представители на двете компании получиха сертификатите от изпълнителния директор на БАИ Мила Ненова на специални церемонии в офиса на Агенцията в София. Папас Олио ще строи силозно стопанство и плоски складове за съхранение на зърнени култури в Ямбол. Благодарение на инвестицията фирмата смята да изгради модерна база с високопроизводителни машини за прием, почистване, складиране и калибриране на зърнени и маслодайни продукти. Сар Макина България пък планира да произвежда машини и резервни части в Шумен. Произведените от предприятието машини ще са предназначени за новоразвиващите се и действащите предприятия за преработка на мед и алуминий и ще се пласират на европейския пазар, включително в съседни държави, като Северна Македония и Сърбия. Компанията е дъщерно дружество на Сар Макина Санайи Ве Тиджарет Аноним Ширкети и е част от групата на турския холдинг Sarkuysan, който е сред големите преработватели на мед и производители на медни жици, тръби и шини.
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 9 фирмена публикация Искрен Горнишки, създател и собственик на PACS Solutions, пред сп. Инженеринг ревю Как оценявате готовността на българската индустрия да възприема нови технологии? Какво възпрепятства по-категоричните инвестиции в дигитализация? От гледна точка на техника и технологии българската индустрия има готовност за по-ускорена дигитализация и автоматизация на производствените процеси. Проблемът е в темповете, с които това се прави. Според ежегодните проучвания на ЕС предприятията у нас все още сериозно изостават от средноевропейските нива и още повече от целите до 2030 г. Основна причина за това е прекаленият консерватизъм от страна на мениджъри и собственици. Той може би е продиктуван от неразбирането, че в съвременния свят конкурентно предимство не може да се постигне само с нови технологии и модерно оборудване. Губи им се значението на пълната дигитализация и автоматизация на производството – от входа на суровината до експедирането на готовия продукт. При равни други условия това редуцира разходите, намалява престоите, гарантира постоянно качество и осигурява пълна информация за всички етапи, носеща още допълнителни ползи. Какви подходи използвате, за да убеждавате в ползите от автоматизацията? И с какви методи измервате ефективността на внедрените системи? Най-добрият подход да се покажат ползите е чрез цифри. Разходите за автоматизация в едно малко или средно предприятие (каквито са близо 95% от фирмите в България) се изплащат в рамките на 6 до 18 месеца. Всеки собственик или мениджър може да направи лесно предварителна сметка какъв би бил икономическият ефект за следващите 5 години например. По-важното обаче е, че така се намалява себестойността на продукцията, а компанията запазва и/или подобрява позициите си на пазара. А ефективността лесно може да бъде измерена, като се погледнат резултатите за даден период при равни други условия – обемите готова продукция и брак, разходите за енергия и труд. Ако технологичният процес е правилно „подреден“ и „изчистен“, то въпросът е не дали има ефект, а колко голям е той. И обратното – ако самият процес не е оптимизиран, никакви усилия за дигитализация и автоматизация няма да могат да го подобрят. Същевременно цифровизираните производствени системи изискват качествено друго и по-високо ниво на познания и умения у служителите, които следва да се поддържат и опресняват периодично. Колкото и добре да е проектирана и внедрена една модерна производствена система, без висококвалифициран персонал от инженери, техници и оператори тя никога не би могла да постигне заложените цели. В контекста на бързата възвръщаемост на разходите за автоматизация – към кои актуални възможности за европейско финансиране бихте насочил фирмите? Добър пример е процедурата за въвеждане на технологии от областта на Индустрия 4.0 в предприятията, по която фирмите могат да кандидатстват за безвъзмездна финансова помощ до 500 хил. лева. Европейските програми и процедури, насочени към стимулиране на дигитализацията и повишаване на степента на автоматизация в МСП, са мощни инструменти, които от една страна подпомагат постигането на заложените цели в това направление на ниво ЕС, а от друга значително подобряват конкурентоспособността на бизнеса на национално ниво. Нещо повече – привличат все повече внимание към Индустрия 4.0, където България спешно трябва да навакса. Ето защо приканваме предприятията да проучат и да се възползват от наличните възможности, както и да направят първоначален одит на степента си на автоматизация и дигитализация, какъвто PACS Solutions предлага безплатно. Така ще могат навреме да идентифицират силните и слабите места и максимално целенасочено и ефективно да оползотворят разполагаемите средства. В навечерието на коледно-новогодишните празници бихме искали да пожелаем на всички настоящи и бъдещи наши партньори и клиенти да следват и постигат целите си, винаги да търсят най-подходящите решения за преодоляване на предизвикателствата и да жънат много успехи! Парадоксът на българската индустрия - предприятията са технологично готови, но твърде консервативни за дигитализация www.pacs-solutions.com Разходите за автоматизация в МСП се възвръщат средно за под 12 месеца
10 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ във фокус Някои полимерни материали са самогасящи се (негорими) по природа и не се нуждаят от добавки, за да отговорят на това изискване Необходимостта от негорими полимерни материали в голяма степен е резултат от развитието на електрониката, по-специално сегментът на потребителските стоки Основната функция на негоримите или пожароустойчивите корпуси не е да се защити оборудването в тях, а да се предотврати разпространението на всякакви вътрешни пожари в околната среда ри обсъждането на пожарната безопасност на пластмаси трябва да се използва правилната терминология. Нито един полимерен материал не е напълно незапалим и не може да бъде направен такъв. Вместо това пластмасовите материали могат да бъдат третирани до постигането на достатъчно ниво на пожароустойчивост, за да се отговори на изискванията на стандартите за безопасност на продуктите. Пожарната устойчивост означава, че материалът се самозагася – ако пластмасата се запали, тя се гаси самостоятелно малко след като източникът на топлина се отстрани. Някои пластмасови материали са самогасящи се (негорими) по природа и не се нуждаят от добавки, за да отговорят на това изискване. За придаването на самогасящи се свойства на повечето пластмаси обаче е необходимо използването на добавки. Приложения на негоримите полимери Необходимостта от негорими полимерни материали в голяма степен е резултат от развитието на електрониката, по-специално сегментът на потребителските стоки. Използването на самогасящи се Негорими полимери материали става разпространено заради безбройните пожари, възникнали от домакински уреди или устройства за домашно забавление, например телевизори. Превозните средства също са натоварени с електронно оборудване, което налага употребата на негорими материали за изработката на техните корпуси и капаци. Основната функция на негоримите или пожароустойчивите корпуси не е да се защити оборудването в тях, а да се предотврати разпространението на всякакви вътрешни пожари в околната среда. Едно от ключовите изисквания – в допълнение към относително бързото потушаване на пламъците, е че от устройството не може да капе горяща пластмаса, тъй като това може да доведе до възпламеняването на материали в заобикалящата среда. Използваните в строителната индустрия материали имат своя П
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 11 във фокус собствена система за класификация в зависимост от пожарната устойчивост. Сред приложенията, изискващи използването на негорими пластмаси, са комутационната апаратура и контактите, например. Постигането на съответствие със стандартите е особено важно на места като летища, които са обхванати от нови строги изисквания. Системи за класификация на пожарната устойчивост За да се класифицират различните степени на пожароустойчивост, е необходима система за оценяване. Най-позната от съществуващите такива системи е тази, създадена от базираната в САЩ сертификационна организация Underwriters Laboratories (UL), която се нарича стандарт UL 94. Класификацията на стандарта се основава на изпитване на продължителността на горене, запалването на памучен индикатор, изгарянето на вертикален образец до определена точка и общата продължителност на гасене в рамките на многократни тестове. Класовете по вертикалния тест са V-0, V-1 и V-2. Друг добре познат клас на горимост – HB, се определя чрез изпитването за хоризонтално горене съгласно UL 94. При него образецът се поставя хоризонтално и се възпламенява в единия край. Материалът се класифицира като HB, ако скоростта му на горене е по-малко от 76 mm/min за образци с дебелина 3 mm и ако се самозагася преди достигането на 100 или повече милиметра. В допълнение към гореописаното стандартът UL 94 включва и класовете 5VA и 5VB. Тъй като дебелината на материала оказва влияние при изпитванията за горимост, класът на горимост се присъжда само за определената дебелина, използвана по време на теста. Негорими по природа полимери Макар да са направени от човека, тези полимери се отличават с химична структура, която затруднява възпламеняването и горенето им. Полифенил сулфонът (PPS) се характеризира с отлично забавяне на горенето при високи температури, т.е. той не се топи лесно. Обикновено този материал се използва в електрически компоненти и за взискателни приложения в авиокосмическия сектор. Политетрафлуороетиленът (PTFE), познат още като тефлон, не гори бързо и дори спомага за потушаване на пламъците. Той се използва за изолация на електрически проводници, както и за съдове за готвене. Полиимидът (PI) предлага изключителна пожароустойчивост и топлинна стабилност. Поради тези си свойства този материал се използва широко в тежки условия, например самолетни двигатели и космически совалки. Пластмаси със забавители на горенето На пазара се предлагат множество пожароустойчиви полимери с уникални свойства за забавяне на горенето. Два много разпространени вида такива пластмаси са набъбващите и халогенираните.
12 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ във фокус Пожароустойчивостта на набъбващите полимери се осигурява чрез химикали като фосфорна киселина и пентаеритритол. При експозиция на топлина тези химикали набъбват, формирайки дебел овъглен слой. Този слой покрива пластмасата под него и забавя разпространението на пламъците. Примери за такива пластмаси са полифенилен сулфид (PPS), полиамид-имид (PAI), етилен винилов ацетат (EVA) и ненаситени полиестерни смоли. Халогенираните пластмаси използват добавки или реактивни забавители на горенето. Сред тях са химични елементи като бром или хлор, които се използват широко за увеличаване на пожарната устойчивост. По време на пожар тези пластмаси отделят хлогенирани въглеводороди, които възпрепятстват протичащите в огъня химични реакции. Това затруднява по-нататъшното горене. Халогенирани пластмаси, като поликарбонат (PC) и ABS, често се използват в електронни компоненти или авиокосмически части. За да се повиши пожарната им устойчивост, те се третират с халогенирани забавители на горенето. И забавителите с халогени, и тези без халогени се избират спрямо желаната безопасност, издръжливостта и рентабилността. Стандарти за безопасност на продуктите и изисквания за пожароустойчивост Международната електротехническа комисия (IEC) е интернационална организация, дефинираща стандартите за безопасност на електрическото оборудване. Стандартите на IEC се използват от всички страни, членуващи в организацията, и се прилагат в оригиналната си форма, но има и някои допълнения на национално ниво. Когато се търси валидация на дадено електрическо устройство, това може да се постигне чрез пряко сравнение със стандартите на IEC или техните национални варианти. За различните продуктови групи има специфични стандарти. За едно устройство може да са приложими няколко стандарта, като тези стандарти дефинират минималните изисквания. Те също предоставят дефиниции за свързаните с устройствата концепции, например за пожароустойчиви корпуси, които предотвратяват разпространението в околната среда на вътрешни за устройството пожари, както и за корпуси за електроапаратура, които осигуряват защита срещу токов удар. За пожароустойчивите корпуси обикновено се изисква клас UL 94 V1 или по-висок. Устройството може да получи одобрение без да се провежда отделен тест за горимост, ако материалът, от който е изграден пожароустойчивият му корпус има минимална дебелина, равна или по-голяма от тази, регистрирана от UL в рамките на тяхното изпитване. Класовете на пожароустойчивост се използват и извън стандартите за електрически устройства. Американските стандарти за безопасност на моторни превозни средства например дефинират допустимите степени на горимост на превозните средства в съответствие с изпитването за UL 94 HB, но индустрията има и някои свои собствени стандарти. Стандартите за класовете по UL 94 за материали и за цели структури или устройства са много различни едни от други. Стандартите за цели устройства и структурни единици не специфицират свойствата на материалите, а целят да определят количеството, токсичността и плътността на дима, генери-
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 13 във фокус ран от горенето на цялата структура, както и количеството на отделената топлина или времето, необходимо за изгаряне на цялото устройство. Например, съответствието на един пластмасов лист, използван като преграда за изпарения, не може да бъде определено без да се вземат предвид фактори като материала, от който е изработена изолацията на стената. Съответно, при определяне на класа на обект, като мебел например, резултатът се влияе от фактори като това дали части от тях са запалими. В тези случаи почти винаги се налага изпитване за съответствие на продукта или структурата чрез различни тестове за горимост. Ползи от негоримите пластмаси Пожароустойчивите пластмаси не се възпламеняват лесно за разлика от конвенционалните полимери. Ако все пак се възпламенят, те горят много по-бавно, давайки възможност за евакуация в случай на пожар. Това се дължи на добавените забавители на горенето, които блокират кислорода и отделят водни пари или незапалими газове, за да отблъснат пламъците от пластмасата. Конвенционалните пластмаси генерират потенциално опасен дим при горене – плътен и черен. Този дим ограничава видимостта и възпрепятства дишането по време на пожар. В резултат бързата евакуация става почти невъзможна. За разлика от това, негоримите пластмаси генерират много малко дим, а понякога и никакъв. Това осигурява ясна видимост за евакуация на хората в сгради и съоръжения, като улеснява и работата на пожарникарите. Използването на негорими полимери в строителните материали и други приложения помага за предотвратяване на щетите при пожар, благодарение на факта, че те горят постепенно и разпространението на пламъците е забавено.
14 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ фирмена публикация Тайванската компания Microtest, основана през 1993 г., e специализирана в производството на инструменти, предназначени за тестване на устройства и вериги в производствени линии, при контрол на качеството, в отдели за научноизследователска и развойна дейност и в измервателни лаборатории. Продукти на доказания азиатски доставчик вече са част от офертата на TME. В каталога ни можете да намерите мостове RLC, анализатори на импеданс и тестери за безопасност с марката Microtest. За тези повече от три десетилетия от създаването си до днес тайванската фирма е извоювала силни позиции на много пазари. Решенията й са предназначени за професионални потребители, основно производители на електрически и електронни уреди (бяла и черна техника), машини и др. По-долу представяме първите продукти на Microtest, които можете да откриете в портфолиото ни, като Ви уверяваме, че офертата на бранда със сигурност ще бъде разширявана в бъдеще. Мостове RLC и анализатори на импеданс Мостовете RLC и анализаторите на импеданс на Microtest се предлагат във версии, които се различават предимно по честотния обхват, който може да бъде oт 10 Hz до 1…50 MHz (в зависимост от модела) с основна точност до ±0,05%. Това са стационарни устройства, предназначени за професионални приложения в лаборатории и при производството на електронни вериги. Във връзка с това мостовете RLC имат редица функционалности, улесняващи работата: автоматичен контрол на нивото (ALC), възможност за свързване с компютър и анализиращ софтуер (интерфейси RS232, GPIB, LAN, USB), едновременно измерване на съпротивлението и индуктивността. По едно и също време могат да бъдат тествани до четири параметъра на компонента, като си заслужава да се отбележи, че времето за измерване може да бъде помалко от 3 ms. Анализаторите на импеданс от серия 6632 имат подобни качества, включително вградено напрежение на поляризация DC ±12 V. Ключова функция е опционалният анализ на еквивалентна верига, който позволява на конструкторите да симулират компоненти на веригата преди да ги изберат. Възможностите им включват още тестване на адмитанс, Q фактор, фазов ъгъл и, проводимост, магнитна проницаемост, реактивно съпротивление, реактивна проводимост, коефициент на загуби D, относителна диелектрична проницаемост, както и индуктивност, импеданс DCR (DC съпротивление) и еквивалентно серийно съпротивление (ESR). Всички тези функции са достъпни в удобния потребителски интерфейс (устИнструменти на доказания тайвански бранд Microtest вече са част от офертата на TME www.tme.eu ройствата са оборудвани със 7-инчови цветни дисплеи). Измерванията могат да се извършват последователно или паралелно, с компенсация на кабела (0…2 m). Тестери за безопасност Тестерите за безопасност при високо напрежение (т. нар. HiPot Tester) се използват за проверка на изолацията на различни устройства и електрически вериги. Те служат за проверка на издръжливостта на диелектрични покрития и други елементи, предназначени за защита на потребителите, както и за проверка на конструкцията на устройства, инсталации и компоненти в това отношение. Моделите MCT-7630/7631 на Microtest са тестери, предназначени за извършване на тестове в индустриални и лабораторни условия. В зависимост от модела те имат 1 или 8 канала, обслужват измервания до 5000 VAC, 6000 VDC (измервателно напрежение 10…1000 VDC) и съпротивление на изолация в диапазона до 12 GЩ. Техните възможности включват също измерване на стойности True RMS, откриване на микродъга (откриване на преходни състояния), редица ръчни и автоматизирани тестове – с регулируема скорост на нарастване (от 0,1 s до 10 s) и във времето от 0,1 s до 999 s. Подобно на оборудването, описано по-горе, тестерите могат да се управляват дистанционно (чрез цифрови интерфейси), както и локално (опция с педал за управление).
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 15
16 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ електроника кспоненциалният ръст в космическите приложения през последните години води до динамично технологично развитие и множество иновации при електронните компоненти и устройства за космически апарати и мисии. С фокус върху по-компактните, олекотени и издръжливи конструкции, високата радиационна, температурна и електромагнитна устойчивост и други ключови подобрения водещите производители в сегмента непрекъснато представят все по-усъвършенствани версии на продуктите си, преминали щателни предварителни тестове и отговарящи на най-строгите действащи стандарти за качество, надеждност и безопасност. Съвременната електроника за космоса е еволюирала значително в сравнение с пионерските разработки в сектора от миналия век, а вгражданите в космическо оборудване компоненти днес са милиони пъти помощни и ефективни в сравнение с предшествениците си, използвани например за кацането на човек на Луната. Технологично развитие Интересен факт е, че космическите изследвания са един от основните двигатели за развитието на съвременната електроника, а КосмиЕлектроника за космоса Експоненциалният ръст в космическите приложения през последните години води до множество иновации при електронните компоненти и устройства за сектора Фокусът е върху по-компактните, олекотени и издръжливи конструкции, високата радиационна, температурна и електромагнитна устойчивост Вгражданите в космическо оборудване компоненти днес са милиони пъти по-мощни от тези, използвани за кацането на човек на Луната ческата надпревара между САЩ и СССР дава тласък за създаването на основополагащ компонент, като интегралната схема (ИС). Днес мащабни проекти, като Международната космическа станция, продължават да финансират разработването и внедряването на нови концепции в дизайна и производството на електронни елементи, прибори и системи. Същевременно космическите мисии и приложения стават все повече на брой и все по-достъпни за бизнеса и обикновения човек. Ето защо непрекъснато се множат и производителите на електроника, които разработват продукти за космоса и ги сертифицират съгласно изискванията на големите космически агенции – NASA, ESA и т. н. Въпреки впечатляващия напредък на технологиите през последните десетилетия сериозни предизвикателства пред производителите на електронни елементи, прибори и системи за космически приложения продължават да са налице. Те са свързани основно с агресивните експлоатационни условия в космоса. Все по-високи са изискванията както към компонентите, конструкциите и корпусите, така и към материалите, производствените методи и интегрираните технологии. Е
ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ ноември 2024 17
18 ноември 2024 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ електроника В продуктовите каталози на доставчиците в сегмента обикновено е обособен специален клас електроника за космически приложения (space grade), който обхваща т. нар. „ruggedized“ или високоиздръжливи компоненти и устройства, както и „radiation-hardened“ (rad-hard, RH) или „radiation-tolerant“ (rad-tolerant, RT) продукти. Те са съответно „издръжливи/усилени“ срещу радиация (специално проектирани да устояват на високи радиационни нива) и „устойчиви/толерантни“ към радиация (междинен сегмент между стандартната електроника и високоустойчивите компоненти), чийто дизайн е сравнително издръжлив в среди с наличие на радиация, но не и при толкова продължително излагане и високи нива (измервани като обща доза йонизиращо лъчение – TID, или ефект на единично събитие – SEE), колкото при първата категория. Електрониката за авиокосмическия сектор често намира приложение и в отбранителната промишленост, където също са налице специфични експлоатационни условия, което е причина голяма част от водещите производители да обединяват офертите си за тези два сектора в общи каталози. Електронните компоненти и устройства за космически приложения все по-масово са базирани на т. нар. комерсиални стандартизирани технологии (COTS), което улеснява извършването на детайлни предварителни изпитвания. Сред водещите приложения на продуктите от последно поколение в сегмента са комуникационни и навигационни спътници, сателитни съзвездия в ниска околоземна орбита (LEO), нови космически програми, мисии до Луната и Марс, в т. ч. използващи ракети носители, спускаеми/кацащи апарати, луно-/марсоходи, космически совалки и т. н. Големият брой спътници в т. нар. LEO съзвездия налагат допълнително изискване за висока разходна ефективност на компонентите. Според данни на Правителствената служба за отчетност на САЩ (GAO) през 2022 г. в земната орбита има над 6900 активни сателита, като до 2030 г. се очаква да бъдат изстреляни още около 58 000. Актуални прогнози на глобалната маркетингова агенция Stratview Research пък сочат, че с тези темпове пазарът на космическа електроника ще надхвърли 5,3 млрд. щатски долара още до 2028 г. Предизвикателствата в космоса В продуктовите листи на водещите производители в сегмента фигурира широк асортимент от специализирани активни, пасивни и електромеханични компоненти, прибори, устройства и аксесоари, включително резистори, кондензатори, индуктори/дросели, магнитни компоненти, полупроводникови и хибридни интегрални схеми, таймери, часовници, микроконтролери, сензори, приемо-предаватели, памети, радари, антени, конектори, кабели и проводници, релета, контактори, електромагнити, превключватели и други компоненти, които се вграждат в компютри, дисплеи, радиостанции, комуникационни и навигационни системи, захранващи модули и т. н. Електрониката за космически приложения се проектира така, че да издържа на едни от най-тежките възможни експлоатационни условия, включително екстремни температури (с разлики от порядъка на 270° между горната и долната граница), силно радиационно облъчване, интензивни вибрации, електромагнитни смущения и др. Нещо повече – популярните методи за охлаждане се оказват неприложими в космоса поради условията на вакуум. Друго съществено ограничение е свързано с материалите, които не трябва да позволяват отделяне на газове. Това в продължение на дълги години означаваше използване основно на керамика при корпусирането/капсуловането вместо пластмаса. Предизвикателство представляват и технологиите за свързване и механичен монтаж, особено при компоненти, устройства или системи, чиято подмяна е необходимо да бъде извършвана в космически условия, а неправилна инсталация може да доведе до тежка повреда или дори да коства успеха на цяла мисия с многомилиарден бюджет. Космическите изследвания поначало са изключително скъпо начинание, а извеждането на хора в космоса е и високорисково за всеки астронавт. Ето защо поправянето на неизправна или дефектирала електронна система не е нито финансово изгодно и практично, нито желано с оглед на безопасността на екипажите на пилотираните космически апарати. За тази цел космическите компании се стремят да предвидят и елиминират възможно най-голям процент от рисковете предварително – още във фазите на проектиране, конструиране и изпитване. За предпазване на електронните компоненти, които са ключови на практика във всички групи системи в космическото оборудване, и за гарантиране на тяхната висока издръжливост и надеждност
RkJQdWJsaXNoZXIy Mzc3Mjk=