ROV 및 AUV 수중 추진기 모터 테스트: 추력 매핑, 압력 밀봉, 및 부식 검증

수중 추진기에 전문적인 테스트 방법이 필요한 이유

수중 추진기의 중심에 있는 모터는 표준 전기 기계에 근본적으로 적대적인 환경에서 작동합니다.. 바닷물이나 기름에 잠긴다., 수백 미터의 물기둥에 해당하는 압력, 생물 오염 및 염분으로 인한 부식에 취약함, 한 번에 몇 달 동안 접근 가능한 유지 보수 없이 정확한 추력을 제공할 것으로 예상됩니다.. 원격으로 작동되는 차량 (ROV) 해양 석유 및 가스 검사에 사용, 자율 수중 차량 (AUV) 해양학 연구 및 방어를 위해 배치됨, 임무 성공을 위해 추진기 신뢰성에 의존. 2,000미터 깊이에서 고장나는 모터는 부품 비용뿐만 아니라 비용도 발생합니다, 그러나 잠재적으로 전체 차량과 임무 탑재량.

표준 베어링 윤활을 사용하여 대기압, 공기 중에서 작동하는 기존 모터 테스트 스탠드에서 이러한 모터를 테스트하면 수중 작동을 지배하는 고장 모드를 거의 포착할 수 없습니다.. 추력 매핑을 다루는 전문 테스트 프로토콜, 압력 내구성, IP 등급 검증, 바닷물 부식, 스러스터가 해저 배치에 적합하려면 침수된 환경에서의 열적 거동이 필수적입니다..

Thruster 아키텍처와 테스트에 미치는 영향

• 기름이 가득한 모터: 고정자와 회전자는 압력 보상 블래더를 통해 주변 물과 압력 평형을 유지하는 광유 또는 합성 오일에 잠겨 작동합니다.. 오일은 열을 효율적으로 전도하지만 시간이 지남에 따라 품질이 저하됩니다.; 오일 오염 테스트는 중요한 승인 기준입니다..
• 밀봉된 모터: 모터는 프로펠러 샤프트에 토크를 전달하는 샤프트 씰이 있는 내압 하우징에 캡슐화되어 있습니다.. 압력 순환 시 씰 마찰 손실과 씰 누출률은 주요 테스트 문제입니다..
• 습식 모터: 일부 소형 ROV 추진기는 권선에 직접 접촉하는 해수로 작동하도록 설계된 브러시리스 모터를 사용합니다., 폴리머 절연 전선 및 부식 방지 자석 사용. 전도성 매체의 권선 절연 저항 안정성이 주요 테스트 매개변수입니다..

핵심 테스트 항목

1. 추력 및 토크 매핑

보정된 힘 변환기는 모터 RPM 및 입력 전력의 함수로 프로펠러에서 생성된 축 추력을 측정합니다., 시험 깊이의 물 속에서. 결과 추력 계수 (KT) 토크 계수 (Kq) 전진 비율 대 프로펠러의 유체역학적 성능을 정의합니다.. 고정 피치 프로펠러의 일반적인 비대칭 특성을 특성화하기 위해 전진 및 후진 추력에서 테스트를 실행합니다..

주요 지표: 모든 작동 지점의 Kt 및 Kq, 정격 출력에서 ​​최대 추력, 전기 입력에서 추력 출력까지의 전체 효율, 전후 추력 비대칭 비율.

2. 압력 밀봉 및 깊이 내구성

모터 어셈블리는 고압 테스트 챔버에 배치되고 엔지니어링 마진을 더한 정격 깊이까지 가압됩니다., 일반적으로 인증을 위한 정격 깊이의 1.25배. 누출률 모니터링을 통한 24~72시간의 압력 유지 기간으로 씰 무결성 확인. 반복되는 압력 사이클링은 임무 ​​프로필 깊이 변화를 시뮬레이션하고 씰 피로를 연습합니다..

주요 지표: 정격 압력에서의 누출율(cc/min), 씰 압출 검사 후 테스트, 첫 번째 누출까지의 압력 사이클 수, 무부하 토크에 대한 샤프트 씰 마찰 기여.

3. 전도성 매체의 절연 저항

정격 압력에서 해수 또는 테스트와 동등한 식염수 용액에서 측정된 권선 절연 저항은 공기 중에서 보이지 않는 열화 메커니즘을 나타냅니다.. 습식 모터용, IR 값 100 담수의 MΩ은 해수에서 1~10MΩ으로 떨어질 수 있습니다. 모터 컨트롤러의 안전 임계값을 초과하는 경우에도 여전히 허용 가능합니다.. 테스트는 IR 대 침지 시간 및 온도를 추적합니다..

주요 지표: IR 시간 500 식염수 용액의 VDC, IR 안정성 이상 500 시간 몰입, IR 대 수온 곡선.

4. 부식 및 재료 호환성

IEC에 따른 염수 분무 테스트 60068-2-11 스러스터 어셈블리의 이종 금속 간의 갈바닉 부식 특성을 나타냅니다.. 스테인레스 스틸 패스너가 있는 알루미늄 하우징, 티타늄 샤프트에 인접한 구리 도체, 표면 코팅이 되어 있지 않은 희토류 자석과 희토류 자석은 일반적인 고장 원인입니다.. 합금 선택 및 코팅 시스템을 선별하기 위해 고온에서 인공 해수에 대한 가속 침지 테스트가 500~2,000시간 동안 실행됩니다..

주요 지표: 테스트 후 부식 침투 깊이, 각 금속 인터페이스의 갈바니 전류 밀도, 베어링 레이스의 표면 마감 저하, 부식 노출 후 자석 상태.

5. 침수된 환경에서의 열 관리

물이나 기름은 공기보다 훨씬 더 나은 대류 냉각을 제공합니다., 그러나 모터 내부의 열 구배는 높은 전력 밀도에서 여전히 중요합니다.. 테스트 벤치는 연속 정격 추력에서 권선 온도 상승을 측정합니다., 열 설계로 인해 오일 품질이 저하되지 않는지 확인, 씰 연화, 또는 베어링 윤활유 고장. 권선과 모터 하우징에 내장된 온도 센서는 열 시뮬레이션 모델을 검증하는 데 필요한 데이터를 제공합니다..

주요 지표: 권선 온도 100% 정격추력 연속운전, 하우징 외부 온도, 오일 침수 설계의 오일 온도 상승, 열저항 모터-물.

6. 어쿠스틱 시그니처

군용 및 연구용 AUV는 음향 센서의 감지 또는 간섭을 피하기 위해 낮은 음향 신호가 필요합니다.. 테스트 탱크의 수중청음기 측정을 통해 모터에서 발생하는 음조 소음을 특성화합니다. (베어링 주파수, 전기 고조파) 그리고 광대역 소음 (프로펠러 위의 난류 흐름). 조용한 작동은 차량 통합 전 벤치에서 검증된 특정 폴-슬롯 조합 및 베어링 예압 수준을 결정하는 경우가 많습니다..

주요 지표: 정격 추력에서의 음압 레벨, 지배적인 음조 주파수와 진폭, 광대역 노이즈 플로어 대 RPM, 장치 전반에 걸친 음향 신호 반복성.

7. 작동 듀티 사이클의 내구성

대표적인 임무 프로필 - 최대 추력 기간, 감소된 추력에서 스테이션 유지, 휴식 - 정격 수심의 압력 탱크에서 수백 시간에서 수천 시간 동안 재생됩니다.. 벤치는 누적 작업 시간을 기록합니다., 베어링 진동 추세, 모터 효율의 변화. 수명 종료 기준에는 효율성 저하가 포함됩니다. 3% 초기값 또는 경고 임계값을 초과하는 베어링 진동으로부터.

주요 지표: 효율성 저하 임계값까지의 작동 시간, 수명에 따른 베어링 진동 추세, 프로펠러 샤프트 런아웃 진화, 씰 누출 시작 시간.

해저 모터 자격을 위한 테스트 인프라

완전한 ROV/AUV 스러스터 테스트 시설은 전체 해양 깊이에 해당하는 300-600bar 등급의 고압 압력 탱크를 결합합니다., 로드 셀이 있는 보정된 수중 추력 스탠드, 침수 등급의 온도 및 압력 계측기, 전기 입력을 캡처하는 정확한 파형 전력 분석기. 염수 관리 - 펌핑, 여과법, 및 폐기는 중요한 시설 설계 요소입니다.. 테스트 탱크는 종종 실제 추력이 전기 매개변수와 동시에 측정되는 기능성 추진기 벤치로도 사용됩니다..

테스트 벤치 선택에 있어 이것이 의미하는 바

ROV 및 AUV 스러스터 테스트는 전기 기계 테스트와 수압/압력 테스트 엔지니어링의 교차점에 있습니다.. 특정 깊이 등급, 스러스터 아키텍처, 및 차량 임무 프로필은 모두 필수 테스트 항목과 위험을 수용할 수 있는 테스트 항목을 결정합니다.. 귀하의 팀이 수중 차량 배치를 위한 스러스터 자격을 갖춘 경우, 우리 엔지니어링 팀은 귀하의 깊이 등급에 맞는 테스트 프로그램을 구성하는 데 도움을 드릴 수 있습니다, 추력 수준, 내구성 요구 사항. 우리 팀에 문의하세요 당신의 프로젝트에 대해.