СУДОСТРОЕНИЕ 2'2000
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ НЕСУЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ, УЛУЧШАЮЩАЯ МАССОГАБАРИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
В. М. Бутылин, А. Н. Лелин (ГНЦ ЦНИИ «Электроприбор)
В последние годы корабельные радиоэлектронные системы проектируются, как правило, на основе разработанных в рамках межотраслевых программ «Просэм» и «Прогресс» базовых несущих конструкций (БНК) 2-го и 3-го уровней с кондуктивными видами охлаждения. Однако упомянутые конструктивы не обеспечивают высокой плотности компоновки изделий, отвечающей современным требованиям, особенно для небольших систем. Это связано с тем, что электронные модули М-2К с теплостоками (теплопроводящими пластинами из алюминиевого сплава) строятся на основе рамок БНК-2К, занимающих 15—25% объема модулей. Приборы же, выполненные на базе БНК-3, имеют связи между модулями М-2К не только сзади с помощью кроссплат, но и спереди через накидные соединители монтажного модуля, увеличивающего объем БНК-3 на 20%.
Вместе с тем высокая функциональная емкость современной элементной базы позволяет разрабатывать радиоэлектронные модули меньшего объема и меньшей массой. Это во многих случаях, например, в изделиях цифровой вычислительной техники и других, использующих достаточно миниатюрную элементную базу, позволяет отказаться от применения в таких модулях несущих рамок даже при жестких по механическим воздействиям условиях эксплуатации. Поэтому в отрасли все более широкое применение находят безрамочные конструкции радиоэлектронных модулей. Так, в работе [1] упоминается конструкция безрамочного модуля М-1, выполненного на основе теплостока, размерами по высоте, глубине и толщине соответственно 174 х 156 х 2 мм, на который с обеих сторон наклеиваются многослойные или двусторонние печатные платы (МПП и ДПП соответственно) размерами 160 х 145 мм. Шаг установки модулей — 15 мм, а шаг наращивания по ширине — 7,5 мм. В модулях использован соединитель типа ОПнВ на 112 контактов, установленный сзади. Другим примером безрамочных модулей на базе тепло-стока могут служить модули «Евромеханика-6и» (233,5 х 160 х 20,32 мм), применяемые в серии ЭВМ, разработанных по программе «Багет».
Благодаря использованию современной элементной базы и безрамочных конст-
рукций модулей при проектировании относительно небольших радиоэлектронных систем, таких как инерциальные навигационные системы, исключается необходимость в применении, например для приборов управления (ПУ), многоэтажных БНК-3. Но при этом становится актуальным вопрос о создании специализированных несущих конструкций 3-го уровня (СНК-3), которые обеспечили бы встраивание безрамочных модулей с высокой плотностью.
В связи с этим для специалистов в области разработки радиоэлектронных приборов и систем может представлять интерес СНК-3, предложенная при проектировании ПУ для инерциальной навигационной системы, которая позволила существенно улучшить массогабаритные характеристики этого прибора и могла бы найти применение при проектировании приборов цифровой вычислительной техники.
ПУ включает в свой состав универсальный цифровой вычислитель, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, устройства управления работой и термостабилизацией гироскопического прибора и другие, выполненные в конструктиве модулей М-1 [1]. Объем средств — 120 шагомест (под шагоместом будем понимать место, занимаемое модулем минимальной ширины 15 мм). Мощность, рассеиваемая прибором, — около 300 Вт.
При разработке СНК-3 был учтен ряд требований, основные из которых: обеспечение стойкости к механическим воздействиям, предусмотренным для изделий морской техники; возможность кондуктивно-естест-венного охлаждения при температуре окружающей среды до 40 оС; обеспечение минимального объема с размерами по высоте, ширине и глубине, близкими друг другу; возможность проноса в люк размерами 600 х 600 мм без разборки, а в люк диаметром 594 мм с частичной разборкой; необходимость верхнего (для связей с внешними устройствами) и нижнего (для связей с гироскопическим прибором)размещения соединителей внешних связей; обеспечение удобства эксплуатационного обслуживания с лицевой стороны прибора при легком доступе к модулям и кроссплатам.
Конструкция прибора на основе СНК-3 представлена на рисунке.
ЭМТРО- И РАДИООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ
СУДОСТРОЕНИЕ 2'2000
СНК-3 представляет собой приборный шкаф, состоящий из двух двухэтажных корпусов: неподвижного, крепящегося через амортизаторы к стенке объекта, и поворотного, прикрепленного к нему спереди с помощью петель и винтов и откидывающегося на угол 90о. Оба корпуса снабжены крышками: неподвижный — задней несъемной, а поворотный — передней съемной с наружным оребрением. При этом оребренные снаружи верхние и нижние основания и боковые стенки выполнены из литых механически обработанных деталей из сплава АК-12, а межэтажные перегородки — из плит сплава типа АМг-6. Все перечисленные корпусные детали соединены между собой винтами с использованием теплопроводящего клея ВК-9 с наполнителем из нитрида бора. В основаниях и межэтажных перегородках имеются направляющие пазы шириной 2,2 и глубиной 6,5 мм, по которым устанавливаются модули М-1.В передней части неподвижного корпуса его несущими деталями образована П-образная полость, в которой уложен внутриприборный электромонтаж. Сверху и снизу эти полости несколько развиты вверх и вниз и закрыты платами с соединителями внешних связей.
В обоих корпусах установлены модули М-1, коммутируемые сзади с помощью кроссплат с печатным, объемным или комбинированным электромонтажом. Электрическая связь между кроссплатами обоих корпусов осуществляется через электромонтаж, уложенный в полостях передней части неподвижного корпуса с помощью накидных соединителей,
Конструкция прибора на основе СНК-3: 1 — неподвижный корпус; 2 — поворотный корпус; 3 — модуль 1 -го уровня; 4 — накидной соединитель; 5 — внутриприборный электромонтаж; 6 — кроссплата; 7 — соединитель внешних связей; 8 — кронштейн крепления
стыкуемых со специально выделенными для этого розетками на кросс-платах. Розетки размещаются на одном—двух шагоместах в обоих корпусах со стороны оси поворота. В неподвижном корпусе в необходимых случаях или для сокращения длины электрических связей между кроссплатами могут использоваться и шагоместа со стороны, противоположной стороне оси поворота переднего корпуса. Всего на связи кроссплат между собой и с внутри-приборным электромонтажом используется, как правило, от четырех до восьми шагомест.
Описанная выше СНК-3 имеет 128 пар направляющих пазов, т. е. по 32 пары на каждом из этажей. Таким образом, шкаф может быть заполнен модулями в объеме 124— 120 шагомест.
Габаритные размеры СНК-3 по высоте, ширине и глубине соответст-
Таблица 1 Основные конструктивно-технические характеристики несущей конструкции СНК-3 с кондуктивно-естественным охлаждением
Наименование и обозначение Объем, дм3 Масса, кг Объем встраиваемых модулей, дм3 Максимальная площадь ПП модулей, дм2 Максимальная рассеивающая тепловая мощность, Вт Трудоемкость изготовления, нормо-ч
физический габаритный СНК-3 прибора
Шкаф КА4.100.255-01 75,6 300 18 56 30 228 170* —
Шкаф 1 60 51 1 55 119 60 457 280* 2001**
ДНИЯ.301442.010
СНК-3 112 402 50 103 55 594 300* 700
*При температуре корпусов ИМС 70 оС и окружающей среды 40 оС.
Включая трудоемкость изготовления шкафа, рамок и теплосъемников, соответственно
составляющих 497, 768 и 736 нормо-ч.
венно 500 х 566 х 455 мм. СНК-3 проносится в люк диаметром 594 мм после снятия кронштейнов крепления неподвижного корпуса.
СНК-3 обеспечивает возможность кондуктивно-естественного охлаждения встраиваемых модулей. При этом тепло с корпусов интегральных микросхем или других элек-трорадиоизделий модулей передается через электроизоляционные прокладки и МПП (ДПП) на теплостоки, стекая с последних на корпусные детали через направляющие пазы. С оребренных поверхностей тепло рассеивается естественной конвекцией в окружающую среду. По межэтажным перегородкам тепло кон-дуктивно разносится на их концы, с которых стекает на боковые оребренные стенки. Поскольку основания и межэтажные перегородки скреплены с боковыми стенками с помощью винтоклеевого соединения, последние достаточно активно участвуют в рассеивании тепла.
Благодаря тому, что оба корпуса скреплены друг с другом через достаточно широкие фланцевые части и плотно сжаты винтами, возможна кондуктивная связь корпусов между собой и, следовательно, перераспределение тепловой нагрузки между корпусами. В поворотном корпусе в рассеивании тепла определенное участие принимает передняя оребренная крышка.
Доступ к модулям М-1 поворотного корпуса обеспечивается после снятия передней крышки. Для доступа к кроссплатам и модулям неподвижного корпуса поворотный корпус откидывается на угол 90о. Конструкция СНК-3 позволяет извлекать с помощью несложных манипуляций и кроссплаты неподвижного корпуса после съема модулей М-1.
Рассмотренная СНК-3, отличаясь высокой плотностью встраивания модулей М-1 при удобном эксплуатационном обслуживании, вместе с тем имеет некоторый недостаток, заключающийся в необходимости небольшого дополнительного объема на объекте размещения с ее боковой стороны для расположения откинутого поворотного корпуса. Однако это частично компенсируется тем, что со стороны поворота переднего корпуса при размещении прибора на объекте уже нет необходимости предусматривать амортизационные зазоры между СНК-3 и смежным прибором.
СУДОСТРОЕНИЕ 2'WV
ЭЛ1КТР0- И РАДИООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ
Предложенная СНК-3 может быть использована для встраивания модулей «Евромеханика» форматов 3 или 6U. СНК-3 при этом будет иметь другие размеры, конфигурацию направляющих пазов и способ крепления модулей, соответствующие стандарту IEEE 1101.2, устанавливающего требования к конструкции модулей, охлаждаемых кондук-тивно.
Для того, чтобы оценить качества разработанной СНК-3, рассмотрим ее конструктивно-технические характеристики и сравним их с аналогичными параметрами близких по размерам БНК-3 или СНК-3.
В качестве объектов для сопоставл
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.