- •VI. Несущие конструкции первого уровня.
- •6.1. Выбор варианта базовой конструкции ячейки.
- •6.2. Выбор типоразмеров пп базовых н.К. Первого уровня.
- •6.3. Правила установки корпусных микросхем и мсб на пп.
- •6.4. Элементы электрических соединений и фиксаций.
- •6.5. Базовые несущие конструкции ячеек.
- •6.6. Унифицированные базовые несущие конструкции первого уровня бнк 1.
- •VII. Несущие конструкции второго уровня (нк 2).
- •7.1. Общие требования к компоновке блоков.
- •7.2. Компоновочные схемы и конструкции блоков.
- •VIII. Эстетические основы конструирования приборов и устройств.
- •Панели управления - компоновка.
- •IX. Базовые несущие конструкции третьего уровня.
- •X. Обеспечение тепловых режимов радио электронной аппаратуры.
- •XI. Покрытия в производстве радиоаппаратуры.
- •11.1. Классификация и выбор покрытий .
- •??????????????????
6.5. Базовые несущие конструкции ячеек.
Базовые несущие конструкции ячеек - предусматривают межвидовую унификацию для различных видов аппаратуры. Чтобы осуществить правильный выбор БНК установлена следующая классификация:
Рис. Система обозначения БНК первого уровня (ячейки) .
В случае принадлежности БНК 1 к определенной аппаратуре вместо "У" проставляется обозначение соответствующего вида аппаратуры.
Обозначение видов аппаратуры:
1- стационарные ЭВМ;
2- аппаратура дискретной автоматики;
3- аппаратура стационарная (кроме ЭВМ);
4- аппаратура стационарная, устанавливаемая на колесные шасси;
5- аппаратура стационарная устанавливаемая на самоходные шасси;
6- морская аппаратура;
7- самолетная аппаратура;
Типы конструкций:
1 - безрамочные;
2 - рамочное исполнение; различные конструкции рамок теплоотвод шин и т.д.
Типоразмер: различие только в линейных размерах с сохранением конструктивного.
6.6. Унифицированные базовые несущие конструкции первого уровня бнк 1.
Регламентированные ОСТ 4Г0.410.224-84
Здесь устанавливается шаг для установки в блок 17,5; 15 мм. Расстояние между основной и дополнительной планкой (4 мм). Экранированные ячейки и т.д.
VII. Несущие конструкции второго уровня (нк 2).
7.1. Общие требования к компоновке блоков.
Выбор варианта конструкции блока и компоновка ячеек в блоке, а также взаимное расположение других конструктивных зон должны осуществляться исходя из технических требований, анализа основных определяющих факторов, специфичных для разрабатываемой ЭВА (надежность, долговечность, ремонтопригодность, тепловые режимы и т.д.).
В основном блоки конструируются прямоугольной формы.
Наиболее трудоемкими в процессе проектирования блоков являются:
1) выбор рационального варианта компоновки ячеек в блоке;
2) обеспечение минимальной длины цепей электрической коммуникации;
3) нормальных тепловых режимов блоков;
4) разработка или выбор БНК блока, которая обеспечивает в сою очередь два первых требования.
Следует отметить, что БНК 2 блоков предназначаются для размещения, механического крепления, защиты от механических перегрузок и внешних воздействий ячеек, а также блоков в шкафах, стойках, стеллажах. Элементы НК должны обеспечивать надежное крепление ячеек, а также минимальную массу, максимальное использование однотипных деталей и их унификацию.
Материалы и покрытия должны выбираться в зависимости от назначения и условий эксплуатации аппаратуры. Элементы БНК изготавливаются литьем под давлением, штамповкой, прессованием и сваркой профильных материалов. В последнее время широкое применение получают профильно-сборные конструкции, что обуславливается ростом номенклатуры прессованных профилей и их низкой себестоимостью.
7.2. Компоновочные схемы и конструкции блоков.
Под компоновкой блоков следует понимать взаимную ориентацию ячеек или других конструктивных зон (электрической коммуникации, механических элементов и т.п.) в заданном объеме блока.
По эксплуатационному назначению всю РЭА можно разбить на три основных класса:
а) аэрокосмическая;
б) морская;
в) наземная.
Каждый класс делится на группы, характеризующие место установки (носитель) для конкретной аппаратуры.
Требования по механическим воздействиям влияют на выбор зазоров между ячейками с учетом деформаций ПП ячеек, элементов НК (рамки, ребра жесткости и т.д.), элементов крепления (приливы, кронштейны, шарниры и т.д.), элементов конструкции корпуса блока и элементов крепления блоков в стойке, шкафу и т.д.
По климатическим требованиям условия эксплуатации оказывают влияние на вариант исполнения корпуса блока:
1) герметичный;
2) негерметичный.
Повышение требований по механическим и климатическим воздействиям на аппаратуру приводит к увеличению вспомогательного объема блока, что в свою очередь влечет за собой увеличение полного объема блока.
Следующим фактором (основным), влияющим на габариты блока, является применяемая элементная база и число элементов, размещаемых в блоке.
Элементы электрических соединений в блоках влияют на размеры зон электрической коммуникации, которые делятся на межблочные и внутриблочные.
Внутриблочная зона - образуется элементами электрической коммуникации между ячейками внутри блока.
Межблочная зона - образуется элементами электрической коммутации между блоками в шкафу, стойке и т.д. с учетом объемов, занимаемых частью межблочных электрических соединителей, входящих в полный объем блоков.
Межблочные соединения могут осуществляться: жгутовыми соединениями с помощью объемных проводов, разъемами, соединителями, ГПШ или ГПК и коммутационной ПП.
Электрические соединители в ячейках занимают в блоках зону, равную 25...35 мм, что увеличивает одну из сторон блока в зависимости от выбранного варианта компоновки. Жгутовые соединения, ГПК и коммутационные платы увеличивают габариты корпуса блока на 15...20 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Для обеспечения в блоках РЭА нормального теплового режима применяются различные системы охлаждения в зависимости от температуры окружающей среды, максимально допустимой температуры РЭА, варианта исполнения корпуса блока и варианта конструкции и компоновки ячеек в блоке.
Воздушная система охлаждения при естественной конвекции вызывает необходимость выполнения зазоров между ячейками 6...8 мм, для обеспечения теплового режима внутри блока. При принудительном охлаждении зазор уменьшается до 2 мм, но объем блока увеличивается на 10...15% за счет установки вентилятора или воздуховодов.
Применение кондуктивных теплостоков (радиаторов, теплоотводящих шин и т.д.) увеличивает габариты блоков на 20...25%.
Особое внимание следует обратить на габариты блоков и конструктивное исполнение вариантов компоновок ячеек и зоны внутриблочной электрической коммутации в полезном объеме блока.
Как видно из рисунка, полезный объем блока можно условно представить в виде двух объемов.
V1 - объем, занимаемый функциональными ячейками;
V2 - объем, занимаемый под элементы электрического соединения и их электрический монтаж;
Для вариантов I и II эти объемы можно выразить:
V1 = L×H×(B-Bk);
V2 = L×H×Bk; (7.1)
Для вариантов III иIV:
V1 = L×(H-Hk)×B;
V2 = L×Hk×B; (7.2)
Для вариантов V иVI:
V1 = (K-Lk)×H×B;
V2 = Lk×H×B; (7.3)
Из данных формул видно, что наиболее рациональней использовать варианты компоновки VиVIи менее рационально вариантыI и II т.к. в блоках РЭА, как правило:
L > H; L > B иH ³ B (7.4)
Отсюда получаем следующие неравенства:
;
; (7.5)
Однако практика конструирования блоков РЭА показала, что варианты компоновок IIиIVне применяются, так как имеют очень плохие условия как для естественной конвекции, так и при принудительном охлаждении, из-за перекрытия зоны прохождения потока.
Варианты компоновки IиIIIпозволяют установить значительно большее число ячеек, по сравнению с вариантамиIV,V, с учетом условия (7.4). Это следует из равенства:
;где-шаг установки ячеек. (7.6)
При рассмотрении вариантов компоновок I,III,V,VIследует отметить, что для книжных конструкций предпочтительнее вариантыIVиV, так как данные конструкции должны иметь относительно небольшое количество ПП, по сравнению с разъемными конструкциями, что связано с невозможностью достаточного раскрыва ячеек.
При естественной конвекции для блоков разъемной конструкции применяют вариант компоновки I.
При необходимости использования принудительного охлаждения в разъемных конструкциях применяется вариант компоновки III.
Рис. Схема компоновки блоков.
L, H, B - длина, высота , ширина.
Lk, Hk, Bk - части блока занимаемые элементами внутриблочного электрического соединителя (коммутации).
При естественной конвекции в книжных конструкциях используются вариант компоновки V. При необходимости принудительного охлаждения с условием установки вентилятора на заднюю или лицевую панель блока для вариантаII,IVи при обеспечении воздушного потока снизу для вариантаV.
На выбор варианта компоновки оказывает влияние число выходных контактов с ПП ячейки. С этой точки зрения для разъемной конструкции предпочтительным является вариант Iи для книжной конструкции -V. При использовании вариантов компоновкиIиVуменьшается полезный объем, поэтому на данном этапе проектирования блоков РЭА следует идти на компромисс.
Следующим фактором влияющим на выбор варианта компоновки блока является соотношение его линейных размеров: длины, ширины, высоты.
Например: по варианту компоновки Vимеем максимальную плотность компоновки в блоке, но здесь недостаточно рациональное соотношение сторон ПП приводит к определенным трудностям при проектировании печатного монтажа. Поэтому печатные проводники становятся длинными, что ведет к увеличению паразитных емкостей и шага установки ИС на ПП, по сравнению с вариантомI.
Минимальная ширина блоков книжных конструкций должна быть не более 120 мм. Для блоков разъемной конструкции минимальные размеры высоты и ширины должны быть для:
I - Hmin ³ 180 мм;Bmin ³ 120 мм;
III- Hmin ³ 180 мм; Bmin ³ 180 мм.
Таким образом, все рассмотренные факторы так или иначе влияют на выбор варианта конструкции блоков и соответственно на его габариты и правильность выбранной конструкции в процессе эскизной проработке абсолютных (объем, масса блока, надежность и т.д.) и относительных (коэффициент использования полезной площади, объема, массы) конструктивных показателей, а также коэффициента плотности упаковки.
Методику расчета таких показателей можно посмотреть: Овсищер П.И., Лившец и др. "Компоновка и конструкция МЭА" Радио и связь 1982г.
Выполнение требований, предъявляемых к блокам в отношении их конструктивного исполнения, габаритов и других параметров, учитывающих внешние воздействия (климатические, механические и т.д.), обеспечивает возможность создания аппаратуры с межвидовой унификацией на уровне блоков.
В основу унифицированной БНК 2 второго уровня заложена универсальная часть корпуса, применяемая в блоках всех видов аппаратуры.
Рис. Условная классификация БНК второго уровня.
Классификация аналогична классификации ячеек.