En djupdykning inom EMC på Saab Kockums!

V Lbes Kt Medlemsm Te I Karlskrona

VI HADE ETT väldigt trevligt medlemsmöte 1 juni på Saab Kockums i Karlskrona. Här kommer en liten sammanfattning om detta. Medlemsmötet samlade hela 42 personer från både företag, myndigheter och högskola. Mötet inleddes under strikt säkerhet vid entrén till Saab Kockums där skyddsvakter kontrollerade vår identitet innan vi släpptes in genom grindarna till en pittoresk morgonfika i solskenet bland varvets lastpallar (detta kan bara upplevas på plats, då det råder strikt fotoförbud inom varvsområdet).

Efter promenad till gamla turbinverkstaden, numera möteslokal, inledde ordförande Lennart Hasselgren mötet med en redogörelse för planeringen framöver.

Efter dessa inledande ord tog Victor Lundqvist, kvalitetschef för Business Unit Submarines, över och gav en presentation över Kockums verksamhet med sina ca 2000 anställda inom produktion och utveckling av såväl stora som små ytstridsfartyg, samt ubåtar. Han underströk att EMC-kunskapen behövs, ca 100 km kablar i en ubåt är talande nog för behovet. Han noterade även att det är sällan som så många människor med ett specifikt kompetensområde är samlade på samma plats som denna dag.

NÄSTA PRESENTATÖR VAR Sabine Alexandersson från FMV som talade under titeln ”Att koka ner en militär systemmålsättning och CONOPS till ett örlogsfartyg som avskräcker och håller gränsen”. Utgångspunkten var, att när Försvarsmakten identifierar ett behov av ett nytt fartyg formuleras detta behov i en CONOPS - concept of operations – dvs. ett dokument på 3–4 sidor som beskriver vad fartyget ska klara av, t.ex. lång tid till sjöss, seglatser i arktiska vatten och kanske t.o.m. tropiska vatten, vilka stridsförmågor det ska ha m.m. När detta dokument landar hos FMV analyserar FMV detta utifrån ett EMC-perspektiv och identifierar om t.ex. ett kylbehov för tropiska vatten kan öka störnings-problem från fläktsystem. När förmågorna är identifierade utifrån behoven i CONOPS:en skrivs en mer detaljerad systembeskrivning på ca 100 sidor där drivsystem, sensortyper och vapensystem specificeras.

Efter lunchen tog mötesvärden Andreas Cremon från Saab Kockums över och höll presentationen ”EMC ombord på ytfartyg”.

Problemställningen, EMC-mässigt, är att ett normalt större ytfartyg ska ha ett antal HF-antenner, någon MF/HF-antenn, många VHF/UHF-antenner, satcom-domer (med paraboler som riktas med PWM-styrda motorer), X-bandradarantenner och möjligen även S-bandradarantenner. Allt detta ska helst placeras på samma mast – där även åskledaren ska sitta. Till det kommer en spaningsradar per pjäs (kanon), siktesradar med stora skyddsavstånd för personsäkerhet och kanske en electronic warfare-jammer med vad som uppgavs vara med ”tillräcklig effekt”. Lite trångt alltså, och många önskemål. Parallellt med dessa källor ska eventuellt även signalspaningsutrustning finnas ombord – och fungera.

De EMC-mässiga utmaningarna är uppenbara. Systematiken är att arbeta med zonindelning där zongenomgångar såsom kablar, rör eller rörliga axlar ansluts. Dörrar förses med pack- ningar/lister och fönster och öppningar (som luftintag och avgasrör) förses med metallfilm eller galler. Samtidigt får inte optiken hos fönsterna försämras för att leva upp till klassningssällskapets sjösäkerhetskrav. Med dessa föredrag övergick mötet till en mer mobil aktivitet då vår nestor från Kockums Jan-Olof Brink bjöd på en guidad vandring från möteslokalen genom varvsområdets 200-åriga torrdockor. Vandringen fortsatte ut från varvsområdet med initierade redogörelser kring de historiska byggnader och platser som passerades på vägen till Marinmuseum där vandringen avslutades.

PÅ MARINMUSEUM TOG medlemmar från Ubåtsklubben Hajen över för en guidning av ubåten Neptun. Sabine Alexandersson hade rekognoscerat på plats ett par veckor i förväg och under sin presentation pekat på EMC-intressanta installationer så att alla deltagare skulle veta vad de borde titta efter. Efter en inledande genomgång vid läktaren framför Neptuns för (se gruppfoto nedan), med egenupplevda erfarenheter som besättningsmän på Neptun, blev det guidning ombord i smågrupper.

Allt som allt en lärorik dag med människor på samma våglängd som knöt nya kontakter sinsemellan.

Ett stort tack till Saab Kockums och alla som bidrog till denna innehållsrika dag!

Kommande Aktiviteter

NÄSTA GÅNG KOMMER vi återigen att träffas i verkligheten, i början på hösten är det tänkt (planering pågår i skrivande stund). Den här gången träffas vi på Lunds universitet. Det innebär att vi blandar våra företagsbesök med ett inhopp i den akademiska miljön, vilket känns uppiggande!

Om ni är intresserade av exakt var, när och hur – lista er på utskicksmailet!

Dvs: ni som läser detta, men inte är med på våra utskick – maila till mig så lägger jag till er med en gång! Deltagande på möten är öppet för alla som är intresserade av EMC – man behöver alltså inte vara medlem i IEEE (även om vi självklart hälsar alla intresserade välkomna att även gå med i IEEE).

Lennart Hasselgren Ordf. Swedish Chapter IEEE EMC

RYMDOMRÅDET HAR GENOMGÅTT en snabb expansion de senaste åren och flera större projekt planeras det närmaste decenniet. Ingen människa har varit på månen sedan 1972 då Apolloprogrammet avslutades. Efter detta ominriktades ambitionerna till att bygga rymdfärjor för att betjäna rymdlaboratorier i nära omloppsbana runt jorden. Nu planeras det dock åter för att människor ska besöka månen. Programmet har fått namnet Artemis och har koppling till den grekiska mytologin då Artemis var tvillingsyster till Apollo. Den första obemannade flygningen Artemis I gjordes 2022. Det var ett test av Orionfarkosten och raketen Space Launch System (SLS). Artemis II har en planerad uppskjutning i november 2024. Då ska astronauter åka runt månen med hjälp av Orion. Artemis III syftar till att etablera en permanent månbas med människor. Detta ska sedan bli utgångspunkten för att kunna göra färder med människor till mars. Det är dock inte enbart månfärder som ligger i fokus för den ökade aktiviteten inom rymdtillämpningar. Under 2022 slogs nytt rekord i antalet raketuppskjutningar i syfte att placera utrustning i omloppsbana. Antal lyckade raketuppskjutningar blev 180 st, vilket var det största antalet raketuppskjutningar sedan rymdkapplöpningen startade i slutet av 1950-talet. Även antalet objekt utplacerade i rymden slog nytt rekord under 2022. I figur 1 visas antalet utplacerade objekt sedan 1957.

Huvuddelen av den stora ökningen stod det amerikanska företaget Space X samt den kinesiska staten och kinesisk industri för. Space X har i skrivande stund runt nästan 3700 satelliter i sitt program Starlink som erbjuder internetuppkopp - ling med hjälp av lågflygande mikrosatelliter. Starlinks satelliter utgör därmed ca 50% av alla aktiva satelliter i omloppsbana runt jorden.

Rymdverksamheten uppvisar idag en stor bredd av tillämpningar som exempelvis:

• Satellitverksamhet med olika funktioner,

• Vetenskapliga experiment som kan utföras i mikrogravitation på den internationella rymdstationen,

• Rymdteleskop som exempelvis Hubble, CHEOPS och James Webb, vikt att EMC-problem upptäcks innan uppskjutning då det annars kan vara mycket svårt eller helt omöjligt att åtgärda dem. EMC-problem som inte upptäckts innan uppskjutning i rymden kan i värsta fall orsaka systemstörningar och begränsad funktion. System för längre färder såsom mån- eller marsfärder måste vara säkerställda ur EMC-synpunkt då de ska fungera med hjälp av fjärrstyrning under lång tid och på mycket stora avstånd från jorden. Samtidigt innehåller en sådan expedition en rad avancerade system för det tekniskt/vetenskapliga uppdraginnehållet samtidigt som en rad system för människorna ombord måste finnas.

• Rymdsonder som skickas ut för att undersöka andra himlakroppar i vårt solsystem.

Det finns en rad EMC-relaterade incidenter dokumenterade och som visar vikten av ett mycket noggrant EMC-arbete i rymdtillämpningar. Några exempel finns i [1]. Spacelab var ett modulbaserat laboratorium som betjänades av rymdskyttlar. I samband med uppdrag STS-47 togs en civil dator med till rymdlaboratoriet. Denna dator visade sig störa det interna kommunikationssystemet och annan utrustning. Satellitexperimentet STS-37 fick problem då den utplacerade satellitens mottagning för styrsignaler blockerades av en störningssignal från jorden, samtidigt som ett fel i satellitens konstruktion fanns. Vädersatelliten NOAA-12 stördes varje gång den passerade över Europa. Störningarna yttrade sig som falska styrkommandon.

KRAVEN PÅ TILLFÖRLITLIGHET på system som ingår i rymdprogram är mycket höga vilket bland annat innebär att ett gediget EMC-arbete måste utföras innan systemen skjuts upp. Det är av största

I RYMDTILLÄMPNINGAR UTSÄTTS alla utrustningar inklusive olika EMC-komponenter för mycket hårda mekaniska påfrestningar under uppskjutningsfasen. EMC-komponenter såsom packningar, kabelskärmsanslutningar och avstörande komponenter måste klara dessa vibrationer utan att EMC-funktionen degraderas. Väl uppe i rymden väntar en tuff elektromagnetisk miljö med strålning och partiklar med hög energi. Statisk elektricitet genom elektrisk uppladdning av ytor är en utmaning att ha kontroll på. Uppladdning kan ske exempelvis genom laddade partiklar från utbrott på solen, laddade partiklar vid passage genom jonosfären, fotoelektrisk effekt från solbelysning samt gasutblås vid förbränning i raketmotorer. Designkraven för att hantera statisk elektricitet är därför mycket rigorösa i rymdtillämpningar.

Ett annat fenomen som uppstår i rymdtillämpningar är oönskade materialeffekter av den låga gravitationen i kombination med vacuum och stora temperaturvariationer. Denna kombination gör att vissa material bildar elektriskt ledande kristallstrukturer som påminner om tunna hårstrån (eng. whiskers) och som växer på ytan av vissa material. Dessa utväxter kan orsaka kortslutningar, gnistbildning och andra icke önskvärda elektroniska problem. Av det skälet så får exempelvis rent tenn, zink och kadmium inte användas i elektronik för rymdtillämpningar.

System för rymdtillämpningar innehåller typisk en rad system med trådlösa sändare och mottagare för kommunikation, navigering och styrning. Här måste det säkerställas dels att de inte stör varandra, dels att de inte störs av elek- tromagnetiska fält från den övriga elektroniken ombord. Systemen måste även ha skydd mot direkta och indirekta effekter av blixturladdningar från åska som kan inträffa från start och under den första delen av uppskjutningsfasen.

I EN RYMDSTATION som exempelvis International Space Station (ISS) har forskare med en stor mängd nyttolast med olika system som ska användas för experiment ombord. Dessa system genomgår kvalificerad testning för att uppfylla olika EMC-krav så att de kan kopplas in ombord utan att EMC-problem uppstår [2]. Dessutom finns en rad servicesystem för besättningen och dessa system måste fungera utan att generera EMC-problem. Skärmning och jordning måste överlag utföras enligt noggrant föreskrivna principer.

I en rymdstation har man också en stor temperaturskillnad dels mellan insidan och utsidan men även mellan den solbelysta delen och delen som är i skugga. Yttemperaturen på den solbelysta delen kan bli upp till ca 120 °C, medan ytan på skuggsidan kan ha en temperatur ned till ca -160 °C. Detta ger en stor temperaturgradient över farkostens yta. En sådan temperaturskillnad i yttemperatur uppstår aldrig inom system som används på jordytan. Mellan antenner och andra sensorer på utsidan som kopplas till system på insidan på en rymdstation finns det också en stor temperaturgradient som kan vara svår att testa för i ett EMC-laboratorium på jorden. Innertemperaturen på ISS är typiskt 24 °C.

Sammantaget innebär rymdtillämpningar stora krav på kvalificerat EMC-arbete och när vi nu ser en storsatsning på rymdområdet så är det sannolikt att även EMC-området kommer att fortsätta utvecklas på samma gång.

[1] ”Electronic Svsterns Failures and Anomalies Attributed t'o Electromagnetic Interference”, NASA Reference Publication 1374, July 1995.

[2] M. McCollum, L. Kim and C. Lowe, "Electromagnetic Compatibility Considerations for International Space Station Payload Developers," 2020 IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, USA, 2020, pp. 1-9.

Peter Stenumgaard EMC-redaktör