ГЕРМЕТИЧНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК
SEALED ELECTRONIC UNIT

Изобретение относится к области измерительной техники, а также к приборам, работающим при высоких давлениях и в агрессивных средах, и предназначено для использования в технике освоения Мирового океана.
К герметичным электронным блокам с измерительной и радиоэлектронной аппаратурой, предназначенной для исследования морской среды и обеспечения функционирования подводных аппаратов, предъявляются специфические требования. Так, герметичные электронные блоки должны быть:
- максимально надежными против затекания морской воды;
- минимальных габаритов и веса при максимуме прочности и жесткости формы;
- удобооптекаемыми, т.е. иметь минимальное гидродинамическое сопротивление при продольном и поперечном обтеканиях;
- простыми конструктивно и технологически;
- легко и надежно стыкуемыми с датчиками и герметичными вводами;
- кроме того, конструкция герметичных электронных блоков должна обеспечивать возможность крепления на кабель - тросе или на несущей раме глубоководного •аппарата.
Требования к конструкциям герметичных электронных блоков зачастую взаимно противоречивы, что не позволяет их одновременно реализовать в одном конкретном исполнении блока.
Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является герметичный электронный блок излучателя системы слежения, модель 2480, фирмы Helle Engineering, США (проспект - каталог фирмы, 1988 г.). Прототип содержит прочный цилиндрический корпус, две крышки, собственно излучатель, гермоввод, соединительные и герметизирующие элементы. Внутри корпуса размещены блок питания и печатные платы. Блок питания состоит из нескольких никель-кадмиевых аккумуляторов, расположенных "в два этажа" и соединенных с помощью специальной рамы, имеющей продольные и поперечные силовые элементы. Силовая рама блока питания в своей верхней части имеет узел крепления к шасси плат. Шасси плат также имеет продольные силовые элементы и крепится нижней частью к раме блока питания, а верхней - к крышке корпуса. Рама блока питания нижней частью не крепится, а просто упирается в поверхность второй, крышки корпуса. Корпус и крышки соединены с помощью обычных винтов и герметизируются резиновыми кольцами круглого сечения. В цилиндрической стенке корпуса имеется отверстие, в котором с помощью гайки закреплен гермоввод.
Прототип содержит следующие признаки, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения: герметично соединенные корпус и крышка, расположенное внутри корпуса шасси, которое жестко соединено с крышкой, подвеска и гермоввод, закрепленный гайкой в установочном отверстии корпуса.
Недостатком прототипа является:
- низкие гидродинамические свойства из-за асимметричности, обусловленной местом установки и конструкцией гермоввода, что не позволяет использовать такой блок для измерителей направления и скорости потока. Искажение картины обтекания корпуса прибора и собственно датчика скорости в этом случае уменьшает достоверность измерений направления и скорости потока. Упомянутая асимметричность особенно ухудшает гидродинамические характеристики при установке такого блока на буксируемом аппарате;
- использование для соединения основных деталей блока (корпуса, крышек, шасси, блока питания) многочисленных винтов, что усложняет технологию изготовления и сборки, ослабляет стенки корпуса, следовательно, уменьшает глубину погружения излучателя;
- ослабление стенки прочного корпуса отверстием большого диаметра под гермоввод;
- сложность установки и обслуживания гермоввода, обусловленные местом установки (цилиндрическая поверхность), конструкцией и способом его крепления изнутри;
- низкий коэффициент заполнения внутреннего объема блока радиоэлектронной аппаратурой, поскольку часть этого объема занимает установка и крепление гермоввода;
- сложность обслуживания внутреннего оборудования, обусловленная способом крепления крышек к корпусу, шасси к блоку питания и т.п. Так, для проверки состояния блока питания необходимо снять нижнюю крышку, а для проверки плат или собственно акустического излучателя - верхнюю крышку.
В основу изобретения поставлена задача создания герметичного электронного блока, в котором за счет отличий, связанных с установкой в корпусе и взаимным закреплением гермоввода, шасси, гайки, а также за счет вновь введенных признаков, обеспечивается новое свойство - возможность соединить всю конструкцию блока единой связкой: крышка - силовые элементы шасси - внутренний конец герметичного ввода - дно стакана корпуса - гайка. Это новое свойство проявляется в том, что сборка (разборка) электронного блока с его надежной герметизацией осуществляется путем только вращения гайки. Это определяет достижение технического результата изобретения - упрощение технологии сборки (разборки) герметичного электронного блока. Указанный технический результат обеспечивает улучшение эксплуатационных свойств герметичного электронного блока при упрощении его конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в герметичном электронном блоке, содержащем корпус, герметично соединенную с ним крышку, расположенное внутри корпуса шасси, жестко соединенное с крыйшой, подвеску и гермоввод, закрепленный гайкой в установочном отверстии корпуса, особенность заключается в том, что корпус выполнен в виде стакана, установочное отверстие выполнено в дне стакана корпуса, гермоввод закреплен в установочном отверстии с внешней стороны дна стакана корпуса и жестко соединен с шасси, гайка размещена во втулке, жестко соединенной с корпусом, при этом втулка снабжена ограничительными элементами, устраняющими поступательное движение гайки.
Изобретение обеспечивает дополнительный технический результат - удобство вращения гайки за счет того, что гайка с подвеской жестко связаны друг с другом, т.е. выполнены как единое целое. Указанный дополнительный технический результат обеспечивает улучшение эксплуатационных свойств герметичного электронного блока.
На фиг. 1 представлен общий вид герметичного электронного блока. В данном случае - используемого в виде зонда с грузонесущим кабелем при работе в море или скважине. При использовании в самодвижущихся глубоководных аппаратах герметичный электронный блок крепится к несущей раме аппарата, например, хомутами.
Герметичный электронный блок содержит прочный корпус 1 в виде стакана, съемную крышку 2, к которой болтами 3 закреплено шасси 4. Шасси выполнено в виде пакета пластин для крепления радиоэлементов, изоляционных проставок и содержит два основания. Одним основанием шасси соединено со съемной крышкой 2, а другим основанием - с внутренним концом гермоввода 5 посредством крепежа 6 (гайкой). Гермоввод закреплен в установочном отверстии дна стакана корпуса с внешней его стороны посредством гайки 7. Гайка жестко соединена (приварена) с подвеской 8, которая выполнена, например, в виде стоек. Гайка 7 размещена во втулке 9, которая приварена к корпусу 1. Для облегчения вращения гайки с подвеской установлена шайба 10. Для герметизации ввода 5 установлено кольцо 11, а для герметизации крышки 2 - кольцо 12. Внешний конец гермоввода может быть закрыт заглушкой 13. Втулка 9 выполнена с ограничительными элементами в виде заплечиков, с которыми взаимодействует гайка. В качестве ограничительных элементов могут быть использованы болты 14, ввинченные в стенку втулки, и выступающие в наружную проточку гайки, что представлено на фиг. 2.
Герметичный электронный блок собирают следующим образом.
К одному из оснований шасси 4 болтами 3 жестко крепится крышка 2 с уплот-нительным резиновым кольцом 12. К другому основанию шасси 4 посредством крепежа 6 (гайки) жестко присоединяют гермоввод 5 без заглушки 13. Проводники с гермоввода 5 распаиваются на первую же печатную плату шасси 4. Гермоввод 5 устанавливают в отверстие дна стакана -корпуса^ · при этом резьбовая-часть гермоввода выходит наружу и на нее навинчивается гайка 7 с подвеской 8. Гайка размещена во втулке 9, выполненной с ограничительными элементами, например, заплечиками, которые не позволяют гайке при вращении совершать поступательное движение по резьбе. Таким образом вращением гайки 7 по часовой стрелке производится втягивание внутрь прочного корпуса 1 жесткой конструкции: гермоввод 5 - шасси 4 - крышка 2, и одновременно с этим осуществляется герметизация блока с помощью колец 11 и 12.
Разбирается герметичный электронный блок вращением гайки 7 против часовой, стрелки. При этом гайка 7 упирается в заплечики втулки 9 и выталкивает из корпуса жесткую связку: гермоввод - шасси - крышка.
Если ограничительные элементы выполнены в виде болтов 14, то при вращении гайка 7 опирается на эти болты верхней или нижней поверхностями своей проточки, при разборке и сборке соответственно.
При необходимости шасси может содержать специальные датчики, например, компас, кренодифферентометр, акселерометр или блок питания с аккумуляторами на сухих батареях. Эти элементы шасси также набираются в пакет вместе с печатными платами и изоляционными проставками. Все платы соединяются между собой проводами, собранными в единый жгут, протянутый вдоль шасси.
Устройство работает следующим образом.
На герметичный электронный блок в рабочем режиме, зондировании или буксировки, воздействует высокое наружное давление, а также знакопеременные нагрузки (рывки, толчки, тряска). При этом шасси электронного блока нагружается растягивающей силой, что при вибрациях, испытываемых прибором в рабочем состоянии, уменьшает амплитуду его колебаний и, следовательно, шасси и установленные на платах радиоэлементы работают в лучших условиях по сравнению с известными герметичными электронными блоками. Внешнее гидростатическое давление, воспринимаемое гермовводом 5, через его резьбовое соединение гайкой 7 передается на днище герметичного корпуса - крышку 2.
Герметизация электронного блока осуществляется одной гайкой 7, а шасси, закрепленное с обеих сторон, может воспринимать большие вибрационные нагрузки по сравнению с известными устройствами, что повышает надежность блока.
Герметичный электронный блок прост по конструкции, обладает улучшенными гидродинамическими характеристиками.
Для удобства вращения гайки с ней жестко соединяют подвеску, например, сваркой. Выполнение гайки 7 и подвески 8 как единого целого повышает эксплуатационные характеристики устройства.
Герметичный электронный блок может быть использован в качестве буксируемого или телеуправляемого аппарата, а также выполнять функции обтекаемого измерителя скорости и направления течения или свободно падающего зонда для изучения микроструктуры океана.