海洋エネルギー開発、深海探査、海洋科学研究が進展する今、水中環境で高い信頼性を発揮する機械への需要が急速に拡大しています。エンジニアは、塩分濃度の高い環境、予測不能な条件、極限的な水圧といった、従来の技術の限界に挑戦する環境下で使用される機器を設計する際、特有の課題に直面します。牽引力を確保するためのソリューションの一つは、エアモーターの採用です。これはもともと安全でシンプルで堅牢性が高いという性質があることから、水中での利用には、電気式や油圧式システムに代わる有力な選択肢として注目されています。
水中での課題
水中環境は過酷です。このような条件下で稼働する機械は、腐食性の海水、メンテナンスのためのアクセスの制限、強力な外部圧力に耐える必要があります。これらの条件を確実に遵守することは、水中機械の信頼性と耐用年数にとって非常に重要です。効果的な設計は、機能性を維持するために、モーターへの水の侵入も防ぐ必要があります。さらに、信頼性の高いエネルギー供給を確保することはやはり大きな課題です。
従来の電気モータは、浸水しやすく、密封要件が複雑であるため、これらの要因に苦労することがよくあります。油圧システムは強力ですが、海洋生物に害を及ぼす可能性のある液漏れのリスクがあります。ここでは、エアモータが実現可能なソリューションを提供し、これらの課題の多くを克服する堅牢で効率的な技術を提供します。
水中用エアモータの主な利点
エアモータは、圧縮空気をロータまたはピストンシステムを介して機械的エネルギーに変換します。水中に浸しても、適切に密封され、加圧されている限り、動作はほとんど変わりません。圧縮空気は、水面またはオンボードタンクから供給され、電気や油圧に依存することなくモータに動力を供給するため、エアモータは特に海中環境に適応します。
安全性の向上
安全性は、洋上および海中工学において最優先事項です。American Petroleum Institute (API) 、 Det Norske Veritas (DNV) 、 ATEX、 IECEx などの規制機関は、過酷な条件下で機器を安全に操作できるように厳格なガイドラインを確立しています。エアモータは、電気機器に関連するリスクを排除するため、これらの多くの規格に当然準拠しています。電気スパークを回避することで、爆発性雰囲気の発火の可能性を低減します。これは、揮発性炭化水素が存在する可能性のあるオフショア設備で重要な懸念事項です。
材料の耐久性と耐腐食性
エアモータを水中システムに組み込むには、慎重なエンジニアリングが必要です。主な課題は、モータのコンポーネントが過酷な海中環境に耐えられるようにすることです。高品質ステンレススチール、チタン、特殊コーティング合金は、高圧下で構造的完全性を維持しながら腐食に耐えるために一般的に使用されています。
シーリングソリューションも同様に重要です。ダブルリップシールや堅牢なOリング配列などの効果的なシーリングメカニズムにより、繊細な部品への水の侵入を防ぎます。ISO 13628 などの規格は、圧力管理と材料選択に関するガイダンスを提供し、機器が海上で見られる過酷な条件に耐えられることを保証します。
圧力管理と構造的完全性
深水での用途では、極端な外圧がモーターハウジングと内部コンポーネントにストレスを与える可能性があります。エンジニアは、変形を防ぐために圧力補償技術を採用したり、強化ハウジングを設計したりすることがよくあります。これらの設計機能を組み込むことで、エアモータは大きな圧力差下でも性能を維持します。
制御システムとのシームレスな統合
現代の洋上および水中設備は、性能と安全性を最適化するために、遠隔モニタリングと自動化にますます依存しています。予測可能な動作と機械的なシンプルさを備えたエアモータは、これらのシステムに簡単に統合できます。シンプルな制御ロジックと最小限の機械的複雑さにより、大規模なエンジニアリングプロジェクトへのシームレスな統合が容易になり、操作と安全基準の両方を満たします。
アトラスコプコのエアモータ:水中でのパフォーマンスを考えた設計
アトラスコプコの標準エアモータは、水中用途に適した機能を備えています。耐久性に優れたステンレススチール製の本体とモータセルで構成されたこれらのモータは、過酷な環境でも長寿命で高い信頼性があります。潤滑油不要のベーンとビトンシールを使用することで、潤滑剤と粒子の放出を最小限に抑え、海洋での使用において重大な懸念事項となる水質汚染を抑制します。
持続可能な選択
エアモータは、水中用途に持続可能な代替品を提供し、電気モータや油圧モータよりも環境に優れています。圧縮空気で作動するため、海洋生態系に害を及ぼす可能性のあるオイル漏れや電気故障のリスクがなくなります。有害な液体を使用せず、最小限のメンテナンス要件で、エアモータは長寿命で効率的に動作します。シンプルでありながら耐久性に優れた設計により、資源消費を削減し、海中ツールや機械にとってよりクリーンで信頼性の高い選択肢となります。
過酷な条件下でのエンジニアリングの信頼性
過酷な水中環境では、エアモータが大きな利点を提供し、従来の電気および油圧システムが直面する多くの制限に対処します。非電気式の操作により、火花や電気故障のリスクを軽減することで安全性が向上し、シンプルな設計によりメンテナンスの必要性が低減され、全体的な信頼性が向上します。API、DNV、ATEX、IECEx、ISO 13628 などの確立された規格に準拠した適切な材料を選択し、効果的なシーリングと圧力管理システムを実装することで、エンジニアは水中用途におけるエアモータの可能性を最大限に引き出すことができます。
複雑な海中での設計を進めるエンジニアにとって、エアモータは単なる技術的ソリューションではなく、新しい課題を克服する上で実証済みの技術の適応性の証です。
“アトラスコプコには、お客様のアプリケーションの成功を促進するためにカスタマイズされたエアモータソリューションを開発する専任の研究開発チームがあります。”
Damien Feller グローバルプロダクトマネジャー
弊社のエアモーターの詳細をご覧ください
- Atlas Copco Industrial Air Motors Light Catalogue 13 MB, PDF
- Stainless Steel Air Motors 8.4 MB, PDF