Система виробництва спірально намотаних надпровідних кабелів
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.2.87Ключові слова:
спiральна обмотка, спiрально намотанi надпровiднi кабелi, кабелi високої потужностi, точне виробництво, надпровiднi кабелiАнотація
Це дослiдження представляє передову систему виробництва спiрально намотаних надпровiдних кабелiв. Розроблена система вирiшує критичнi проблеми у високострумових застосуваннях (таких як передача енергiї, термоядернi реактори та космiчнi технологiї), поєднуючи модульну конструкцiю з досягненнями точного машинобудування. Вона безпосередньо застосовна для виробництва надпровiдних магнiтiв, необхiдних для прискорювачiв частинок та систем детектування високоенергетичних частинок. Ключовi iнновацiї системи включають регульований механiзм керування натягом (з дiапазоном 10–20 Н · м), багатоосьову синхронiзацiю (семиосьове керування рухом) та налаштовуванi параметри намотування (кут спiралi вiд 10∘ до 75∘, дiапазон дiаметрiв 6–25 мм). Виробнича платформа iнтеґрує до 16 незалежних натяжних блокiв та забезпечує точне керування натягом за допомогою адаптивного механiзму керування. Результати тестування пристрою пiдтверджують здатнiсть системи виробляти надпровiднi кабелi промислової якостi, мiнiмiзуючи механiчну деформацiю. Цi технологiчнi досягнення забезпечують мiцну основу для iнтеграцiї системи у великомасштабнi iнфраструктурнi проекти в фiзицi високих енергiй.
Посилання
1. M. Tinkham. Introduction to Superconductivity (Dover Publications, 2004).
2. C. Kittel, P. McEuen. Introduction to Solid State Physic (John Wiley & Sons, 2018).
3. B.G. Marchionini, Y. Yamada, L. Martini, H. Ohsaki. High-temperature superconductivity: A roadmap for electric power sector applications, 2015-2030. IEEE Trans. Appl. Supercond. 27 (4), 1 (2017).
https://doi.org/10.1109/TASC.2017.2671680
4. IMARC Group. Cable Management Market - Industry Trends. Size 2033 (Industry Report, 2024).
5. Market Research Future. Superconducting Wire Market Size, Growth Report, 2035 (Industry Report, 2024).
6. CIGRE Working Group B1.31. Recommendations for testing of superconducting cables. Technical Brochure 538 (2013).
7. W. Lee, D. Park, J. Bascu˜n'an, Y. Iwasa. Construction and test result of an all-REBCO conduction-cooled 23.5 T magnet prototype towards a benchtop 1 GHz NMR spectroscopy. Supercond. Sci. Technol. 35 (10), 105007 (2022).
https://doi.org/10.1088/1361-6668/ac8773
8. E. Moser, E. Laistler, F. Schmitt, G. Kontaxis. Ultra-high field NMR and MRI-the role of magnet technology to increase sensitivity and specificity. Front. Phys. 5, 33 (2017).
https://doi.org/10.3389/fphy.2017.00033
9. K. Sawada. Outlook of the superconducting maglev. Proc. IEEE 97 (11), 1881 (2009).
https://doi.org/10.1109/JPROC.2009.2030246
10. D. Uglietti. A review of commercial high temperature superconducting materials for large magnets: From wires and tapes to cables and conductors. Supercond. Sci. Technol. 32 (5), 053001 (2019).
https://doi.org/10.1088/1361-6668/ab06a2
11. D.C. van der Laan, P.N. Barnes. Development of CORC® cables for high-field magnet and power transmission applications. Supercond. Sci. Technol. 24 (4), 042001 (2011).
https://doi.org/10.1088/0953-2048/24/4/042001
12. X. Wang, S. Caspi, D.R. Dietderich et al. A viable dipole magnet concept with REBCO CORC® wires and further development needs for high-field magnet applications. Supercond. Sci. Technol. 31 (4), 045007 (2018).
https://doi.org/10.1088/1361-6668/aaad8f
13. D.C. Van der Laan, J.D. Weiss, D.M. McRae. Status of CORC® cables and wires for use in high-field magnets and power systems a decade after their introduction. Supercond. Sci. Technol. 32 (3), 033001 (2019).
https://doi.org/10.1088/1361-6668/aafc82
14. S. Tang, H. Yong, Y. Zhou. Mechanical behavior of HTS tape in highly flexible REBCO cable under tensile and torsional loads. arXiv preprint arXiv:2408.10617 (2024).
https://doi.org/10.1088/1361-6668/ada832
15. J.S. Lu, M.Y. Cheng, K.H. Su, M.C. Tsai. Wire tension control of an automatic motor winding machine - An iterative learning sliding mode control approach. Robot. Comput.-Integr. Manuf. 50, 50 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.rcim.2017.09.003
16. S. Fang, D. Franitza, M. Torlo et al. Motion control of a tendon-based parallel manipulator using optimal tension distribution. IEEE/ASME Trans. Mechatron. 9 (3), 561 (2004).
https://doi.org/10.1109/TMECH.2004.835336
17. X.M. Xu, W.X. Zhang, X.L. Ding, M. Zhang, S.H. Wei. Design and analysis of a novel tension control method for winding machine. Chinese J. Mech. Eng. 31 (1), 101 (2018).
https://doi.org/10.1186/s10033-018-0304-8
18. X. Xu, X. Song, Z. Qi. ATKB-PID: An adaptive control method for micro tension under complex hot rolling conditions. Sci. Rep. 15 (1), 2050 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41598-025-85960-w
19. F. He, S. Wang, C. Wang. Inhibition of tension vibration for winding tension control system. In: Proc. 2018 37th Chinese Control Conference (CCC) (2018), p. 3725.
https://doi.org/10.23919/ChiCC.2018.8482580
20. L. Deng, H. Suo, H. Ren. Design of insulation tape tension control system of transformer winding machine based on fuzzy PID. Sensors 21 (19), 6512 (2021).
https://doi.org/10.3390/s21196512
21. F. Meng, S. Liu, K. Liu. Design of an optimal fractional order PID for constant tension control system. IEEE Access 8, 58933 (2020).
https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2983059
22. Espressif Systems, ESP32 Series Datasheet - Dual-core MCU with Wi-Fi & Bluetooth. Technical Specification v3.8 (2025).
23. P. Boonmeeruk, P. Palrat, K. Wongsopanakul. Costeffective IIoT gateway development using ESP32 for industrial applications. Eng. J. 28 (10), 93 (2024).
https://doi.org/10.4186/ej.2024.28.10.93
24. Y. Karan, S. Kahveci. Wireless measurement of thermocouple with microcontroller. In: Proc. 2015 23nd Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU) (2015), p. 120.
https://doi.org/10.1109/SIU.2015.7129867
25. P. Folt'ynek, M. Babiuch, P. ˇSur'anek. Measurement and data processing from Internet of Things modules by dualcore application using ESP32 board. Meas. Control 52 (7-8), 970 (2019).
https://doi.org/10.1177/0020294019857748
26. Y. Karan, E. Yıldız, S. Dizman, S. Tok¸calar. Zırhlı ¨ol¸c¨um odasına sahip radyasyon dedekt¨orleri i¸sin uzaktan kontroll¨u numune de˘gi¸stiricisinin tasarlanması ve geli¸stirilmesi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 13 (4), 1824 (2023).
https://doi.org/10.31466/kfbd.1356337
27. L. Tu, M. Guo, J. Wang, W. Gao. Warp yarn tension coupling models and fuzzy PID control for enhancing warp beam unwinding tension stability in sizing machines. J. Indust. Text. 54, 15280837241301709 (2024).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
