УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО БЛОКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ КРИТИЧЕСКОГО МЕХАНИЧЕСКОГО УДАРА
DEVICE AND METHOD FOR PROTECTION OF RADIO-ELECTRONIC BLOCK AGAINST ACTION OF CRITICAL MECHANICAL SHOCK

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для решения задач повышения эффективности защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех, повышения его надежности при возникновении критического механического удара, что достигается за счет повышения ударной прочности конструкции блока и преобразования энергии удара во вращательную энергию.
Известно техническое решение (Патент РФ №2257021, Н05К 1/00, Н05К 1/02, Н05К 7/02, Н05К 5/00, опубл. 2005.07.20), содержащее радиоэлектронный блок с пакетом печатных плат и с размещенными на них радиоэлементами и с выполненными в печатных платах радиальными пазами, электрические соединители печатных плат и разделяющие печатные платы арочные щиты с гнездами для корпусов радиоэлементов, соединенные с печатными платами обрамляющим креплением, центральной втулкой и стержнями, причем по периферии каждого арочного щита выполнены прорези, совмещенные с радиальными пазами каждой печатной платы, а электрические соединители печатных плат выполнены в виде изогнутых вокруг боковой поверхности щитов консольных отрезков печатных плат, токопроводящий рисунок которых выполнен в виде круговых секторов, расположенных между прорезями щитов. Недостатками этого технического решения является низкая ударная прочность блока, подвергшегося воздействию механического удара, т.к. в нем отсутствует возможность преобразования энергии удара в другой вид механической энергии, не предусмотрена защита от электромагнитных помех, что ведет к снижению надежности самого блока.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является радиоэлектронный блок (Патент РФ №2062001, Н05К 5/00, опубл. 1996.06.10), содержащий корпус с основанием и боковыми стенками, печатные платы с выпуклыми накладками, установленными на основании корпуса, монтажные планки и соединительную ленту, закрепленные с возможностью взаимодействия с печатными платами, причем соединительная лента выполнена с энергопоглощающим покрытием и закреплена на смежных поверхностях монтажных планок и выпуклых накладок. На боковых стенках корпуса выполнены пазы. Недостатками прототипа являются отсутствие возможности функционирования радиоэлектронного блока после воздействия на него критического механического удара, т.к. конструктивное решение прототипа не предусматривает преобразование энергии удара в другой вид механической энергии. При воздействии критического механического удара, например при ударе летательного аппарата о землю, блок теряет свои функциональные возможности. Также в нем не предусмотрена защита от воздействия электромагнитных помех, что ведет к снижению надежности блока.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех, повышение ударной прочности при воздействии на радиоэлектронный блок критического механического удара, что достигается за счет преобразования в блоке энергии удара в энергию вращательного движения.
Технический результат достигается тем, что устройство для защиты радиоэлектронного блока от воздействия критического механического удара содержит корпус с основанием и боковыми стенками, в которых выполнены пазы, печатные платы, установленные на основании корпуса, причем корпус выполнен в виде многослойной сферы, Н-образное основание расположено внутри корпуса, а боковые стенки представляют собой две полусферы, снабженные резьбой в местах стыка, каждый слой корпуса состоит из двух боковых стенок - полусфер со смещенным центром тяжести для возможности вращения одного слоя по отношению к другому слою при воздействии определенной критической ударной механической нагрузки; центры тяжести каждых слоев расположены равномерно в корпусе, причем пазы всех слоев совмещены, в пазах сформированы окна для охлаждения блока и/или размещены кабели для внешней электрической связи.
Кроме этого, в устройстве боковые стенки корпуса имеют токопроводящее покрытие.
Кроме этого, устройство дополнительно снабжено вентилятором; при отсутствии необходимости в вентиляторе внутренний объем блока заполнен компаундом.
Кроме этого, в устройстве окна дополнительно снабжены сетками с токопроводящим покрытием.
Технический результат достигается тем, что способ для защиты радиоэлектронного блока от воздействия критического механического удара предусматривает преобразование энергии удара в энергию вращательного движения каждого слоя за счет смещенного центра тяжести слоев; при этом в момент удара происходит срез втулки и кабеля блока за счет расположения центра масс каждого слоя в различных точках и вращения каждого слоя блока по определенному направлению.
Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от прототипа, где устройство имеет корпус, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, состоящий из основания, боковых стенок и монтажных планок и состоящего из одного слоя, в предложенном устройстве корпус выполнен в виде многослойной сферы, что способствует увеличению прочности и жесткости конструкции, а также повышению эффективности его защиты от воздействия электромагнитных помех.
В отличие от прототипа, в котором основанием является наружная часть корпуса, в предложенном устройстве Н-образное основание расположено внутри корпуса, что обеспечивает дополнительную защиту печатных плат при воздействии на блок ударной нагрузки.
В отличие от прототипа, в котором боковые стенки выполнены в виде пластин, в предложенном устройстве боковые стенки блока представляют собой две полусферы, снабженные резьбой в местах стыка, что приводит к увеличению жесткости конструкции.
В отличие от прототипа, в котором механический удар воспринимают платы блока через соединительную ленту, выполненную с энергопоглощающим покрытием и закрепленную на смежных поверхностях монтажных планок и выпуклых накладок, в предложенном устройстве каждый слой корпуса блока состоит из двух боковых стенок - полусфер со смещенным центром тяжести для возможности вращения каждого слоя по отношению к другому слою при воздействии определенной критической ударной механической нагрузки, центры тяжести каждых слоев блока расположены равномерно в корпусе, причем пазы всех слоев совмещены, в пазах сформированы окна для охлаждения блока и/или размещены кабели для внешней электрической связи. Если в прототипе при воздействии критического механического удара радиоэлектронный блок подвержен разрушению, например, при столкновении летательного аппарата с препятствием, то в представленном техническом решении пакет печатных плат радиоэлектронного блока приобретет вращательное движение, таким образом, пакет печатных плат предохраняется от разрушения.
В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве боковые стенки блока имеют токопроводящее покрытие, что повышает эффективность защиты блока от электромагнитных помех.
В отличие от прототипа предлагаемое устройство дополнительно снабжено вентилятором, обеспечивающим надежное функционирование блока; при отсутствии необходимости в вентиляторе внутренний объем блока заполнен компаундом, что дополнительно ведет к увеличению прочности конструкции.
В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве окна в корпусе блока дополнительно снабжены сетками с токопроводящим покрытием, что приводит к повышению эффективности защиты блока от воздействия электромагнитных помех.
В отличие от прототипа, в котором не предусмотрено преобразование энергии удара в другой вид механической энергии, в предложенном способе для защиты радиоэлектронного блока от воздействия критического механического удара предусмотрено преобразование энергии удара в энергию вращательного движения каждого слоя за счет смещенных центров тяжести слоев блока; при ударе происходит срез втулки и кабеля за счет расположения центра масс каждого слоя в разных точках и вращения каждого слоя по определенному направлению.
На предлагаемом чертеже представлен поперечный разрез устройства для защиты радиоэлектронного блока от воздействия критического механического удара, где
1 - корпус;
2 - основание;
3 - боковые стенки;
4 - пазы в боковых стенках;
5 - печатные платы;
6 - окна в корпусе;
7 - полусфера;
8 - резьба в полусфере;
9 - слои корпуса;
10 - смазка ЦИАТИМ-221;
11 - стальные накладки;
12 - кабель;
13 - втулка;
14 - токопроводящее покрытие;
15 - вентилятор;
16 - колонка;
17 - крепежной элемент;
18 - электрический разъем;
19 - сквозной паз основания;
20 - первая полусфера первого слоя;
21 - вторая полусфера первого слоя;
22 - первая полусфера второго слоя;
23 - вторая полусфера второго слоя;
24 - первая полусфера третьего слоя;
25 - вторая полусфера третьего слоя;
26 - первая полусфера четвертого слоя;
27 - вторая полусфера четвертого слоя;
28 - первый слой;
29 - второй слой;
30 - третий слой;
31 - четвертый слой;
32 - заклепка с потайной головкой;
33 - глухой паз;
34 - внешняя поверхность первого слоя;
35 - внешняя поверхность второго слоя;
36 - внешняя поверхность третьего слоя;
37 - препятствие;
38 - точка удара;
39 - направление вращения;
40 - поток холодного воздуха;
41 - поток нагретого воздуха;
42 - направление удара;
43 - сетка.
Устройство содержит корпус 1, основание 2 и боковые стенки 3. В боковых стенках 3 выполнены пазы 4. Печатные платы 5 установлены на основании 2 корпуса 1. Корпус 1 выполнен в виде многослойной сферы с окнами 6. Н-образное основание 2 расположено внутри корпуса 1. Корпус 1 состоит из четырех слоев 9, где каждый слой 9 корпуса 1 состоит из двух боковых стенок 3 - полусфер 7, изготовленных, например, из дюралюминия и снабженных в местах стыка резьбой 8. Между слоями 9 имеется смазка 10, например ЦИАТИМ - 221. Каждый слой 9 имеет смещенный центр тяжести, например, посредством стальных накладок 11, с возможностью вращения каждого слоя 9 по отношению к другим слоям 9 при воздействии определенной критической ударной механической нагрузки. Центры тяжести каждых слоев 9 расположены равномерно в корпусе 1, причем пазы 4 всех слоев 9 совмещены. В пазах 4 сформированы окна 6 для охлаждения устройства. В одном из окон 6 размещен кабель 12 для внешней электрической связи, кабель 12 внутри окна 6 снабжен втулкой 13.
Кроме этого, в устройстве боковые стенки 3 корпуса имеют токопроводящее покрытие 14.
Кроме этого, устройство дополнительно снабжено вентилятором 15; при отсутствии необходимости в вентиляторе внутренний объем устройства заполнен компаундом.
Кроме этого, в устройстве окна 6 для охлаждения блока снабжены сетками 43.
Сборка устройства производится в следующей последовательности. Печатные платы 5 собирают в пакет при помощи колонок 16. В центральной части блока устанавливают основание 2, к которому с двух сторон закрепляют платы 5. Крайние платы 5 фиксируют крепежными элементами 17. Межплатное электрическое соединение производят сквозными электрическими разъемами 18, где с одной стороны платы 5 расположены гнезда, а с другой стороны платы - штыри, вставляя поочередно электрические разъемы 18 каждой платы 5 друг в друга и фиксируя платы колонками 16 и крепежными элементами 17, собирают пакет плат 5. Далее фиксируют вентилятор 15 в сквозном пазе 19 основания 2. Пакет печатных плат 5 с основанием 2 и вентилятором 15 устанавливают на первую полусферу 20 первого слоя 28 крепежными элементами 17. При этом кабель 12 для внешней связи выводят наружу через паз 4, причем первая полусфера 20 первого слоя 28 имеет стальные накладки 11, зафиксированные заклепками 32 с потайной головкой в глухих пазах 33 полусферы 21. Далее вворачивают вторую полусферу 21 первого слоя 28 на первую полусферу 20 первого слоя 28. Таким образом, создают первый слой 28 со смещенным центром тяжести. После сборки первого слоя 28 фиксируют окончательно основание 2 крепежными элементами 17 за вторую полусферу 21 первого слоя 28. Внешнюю поверхность 34 первого слоя 28 смазывают смазкой 10, например ЦИАТИМ - 221. Далее собирают второй слой 29, при этом первую полусферу 22 второго слоя 29 совмещают с пазами 4 первого слоя 28, при этом выводят кабель 12 через паз 4 второго слоя 29 наружу, затем вворачивают вторую полусферу 23 второго слоя 29 со стальными накладками 11. При этом второй слой 29 должен без заеданий повернуться на определенный угол, величина которого зависит от диаметра паза 4 и диаметра кабеля 12. Внешнюю поверхность 35 второго слоя 29 смазывают смазкой 10, например ЦИАТИМ - 221. Далее собирают третий слой 30, при этом первую полусферу 24 третьего слоя 30 совмещают с пазами 4 первого слоя 28 и второго слоя 29, при этом выводят кабель 12 через паз 4 третьего слоя 30 наружу, затем вворачивают вторую полусферу 25 третьего слоя 30 со стальными накладками 11. При этом третий слой 30 должен без заеданий повернуться на определенный угол. Внешнюю поверхность 36 третьего слоя 30 смазывают смазкой 10, например ЦИАТИМ - 221. Далее собирают четвертый слой 31, при этом первую полусферу 26 четвертого слоя 31, со стальными накладками 11 совмещают с пазами 4 первого слоя 28, второго слоя 29 и третьего слоя 30, при этом выводят кабель 12 через паз 4 четвертого слоя 31 наружу, затем вворачивают вторую полусферу 27 четвертого слоя. При этом четвертый слой 31 должен без заеданий повернутся на определенный угол. Последней операцией является установка втулки 13 в окно 6, где размещен кабель 12. Втулка 13 представляет собой деталь из упругого материала. Втулка 13 рассчитывается с учетом воздействующей на нее критической ударной нагрузки, при которой происходит срез втулки 13 с кабелем 12 каждым слоем 8 корпуса 1 устройства. Если необходимость в вентиляторе 15 отсутствует, то блок дополнительно заполняется компаундом. В окнах 6 устанавливают сетки 43 с токопроводящим покрытием.
Работает устройство следующим способом. Под действием вентилятора 15 через входное окно 6 поступает поток 40 холодного воздуха, а поток 41 нагретого воздуха выходит через выходное окно 6 блока, тем самым охлаждая радиоэлектронный блок. При допустимой величине действующей на блок механической нагрузки все слои 9 корпуса 1 радиоэлектронного блока находятся в неподвижном состоянии за счет наличия втулки 13, которая фиксирует все слои 9 корпуса 1. При воздействии на блок критического механического удара 42, например при столкновении летательного аппарата с препятствием 37, происходит срез втулки 13 и кабеля 12 за счет расположения центра масс каждого слоя 9 в различных точках. При этом каждый слой 9 начинает вращаться по определенному направлению 39, таким образом, энергия удара превращается в энергию вращательного движения, при этом окна 6 перекрываются. Основание 2 с пакетом печатных плат 5 под действием удара начинает в определенном направлении 39 вращаться с первым слоем 28 корпуса 1 устройства, предохраняя пакет печатных плат 5 от разрушения.
Применение многослойного корпуса 1 сферической формы и многослойного токопроводящего покрытия 14, например никель - медь - никель (Н3.М9.Н6.), способствует эффективному отражению электромагнитного излучения каждым слоем корпуса.
При отсутствии необходимости в вентиляторе внутренний объем блока заполняют компаундом.
Из вышеизложенного следует, что данное изобретение решает поставленную задачу: повышает эффективность защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех, повышает ударную прочность блока при воздействии на радиоэлектронный блок критического механического удара за счет преобразования энергии удара в энергию вращательного движения. Заявленное изобретение может быть использовано в системах автоматической регистрации параметров полета - САРПП ("черный ящик"), радиомаяках.