АППАРАТУРА СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ ПОВЫШЕННОЙ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ

Полезная модель относится к области радиотехники, и, в частности радионавигации с использованием глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).
Предлагаемая полезная модель может быть использована в помехозащищенной навигационной аппаратуре потребителей ГНСС.
Отличительной чертой аппаратуры спутниковой навигации (АСН) повышенной помехозащищенности на базе антенной решетки является необходимость включения в ее состав не менее М радиоприемных трактов с увеличенным динамическим диапазоном, где М - число элементов антенной системы, а также дополнительных вычислительных узлов, в которых реализуется многоканальная обработка принимаемых сигналов. Это приводит к росту энергопотребления и, как следствие, тепловыделения в АСН повышенной помехозащищенности по сравнению со стандартной навигационной аппаратурой и требует конструктивных решений, обеспечивающих эффективный отвод тепла в окружающее пространство.
В качестве прототипа выбирается «Малогабаритная адаптивная антенная решетка» (МААР) по патенту RU 124517 [1], содержащая герметичный корпус, состоящий из металлического основания, боковые грани которого выполнены в виде радиаторов, и радиопрозрачной крышки, в котором размещены платы с электронными компонентами, в состав которых входят антенные элементы, аналоговая и цифровая части, разъемы внешних интерфейсов.
Существенный недостаток прототипа заключается в ограниченности диапазона его рабочих температур (до +60°С согласно техническим характеристикам прототипа), обусловленной исключительно пассивным охлаждением МААР. При этом актуальной технической задачей является размещение АСН повышенной помехозащищенности на высокодинамичных объектах-носителях, например, беспилотных летательных аппаратах (БЛА), движущихся со скоростями, превышающими скорость звука, вследствие чего поверхность корпуса БЛА может разогреваться до температур порядка 700°С.
Задачей, решаемой полезной моделью, является разработка АСН повышенной помехозащищенности надежной и стойкой к внешним воздействующим факторам в условиях воздействия высоких температур.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении надежности и стойкости АСН повышенной помехозащищенности к внешним воздействующим факторам в условиях воздействия высоких температур.
Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что устройство выполнено в виде моноблока, причем на задней грани металлического основания корпуса установлены радиатор с развитой поверхностью, а также два штуцера, обеспечивающие подключение устройства к бортовой системе охлаждения объекта-носителя и подачу охлаждающей смеси во внутреннюю полость задней грани металлического основания корпуса устройства и ее разбрызгивание через отверстия на ребра радиатора, обеспечивая эффективный отвод тепла от составных частей устройства, размещаемых внутри корпуса, в окружающее пространство.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
на фиг. 1 - общий вид корпуса АСН повышенной помехозащищенности спереди;
на фиг. 2 - общий вид металлического основания корпуса АСН повышенной помехозащищенности;
на фиг. 3 - внутренняя структура АСН повышенной помехозащищенности;
на фиг. 4 - общий вид корпуса АСН повышенной помехозащищенности сзади.
АСН повышенной помехозащищенности состоит из следующих составных частей:
герметичный корпус, включающий металлическое основание 1, боковые грани которого выполнены в виде радиаторов 2, и радиопрозрачную крышку 3;
металлические гребенки 4, обеспечивающие электрический контакт между корпусом АСН повышенной помехозащищенности и корпусом объекта-носителя;
разъемы внешних интерфейсов 5;
узел аналоговый 6, включающий антенную систему 7, малошумящий усилитель 8, модуль аналоговый 9, радиатор узла аналогового 10;
жгут межмодульных соединений 11;
узел цифровой 12, включающий модуль цифровой 13, модуль вторичных источников питания 14, радиатор узла цифрового 15;
переходник 16 для передачи сигналов от узла аналогового к узлу цифровому);
радиатор задней грани металлического корпуса АСН повышенной помехозащищенности 17, штуцеры 18, через которые на АСН повышенной помехозащищенности поступает охлаждающая смесь из системы охлаждения объекта-носителя, которая разбрызгивается через отверстия 19 на ребра радиатора 17.
АСН повышенной помехозащищенности конструктивно представляет собой моноблок (фиг. 1). Основной несущей конструкцией служит металлическое основание корпуса 1, которое для обеспечения жесткости выполнено в виде одной цельной детали (фиг. 2). Конструкция корпуса устройства обеспечивает требуемый тепловой режим электронной компонентной базы внутренних узлов АСН повышенной помехозащищенности при высокой температуре окружающей среды. Для этого предназначены утолщенные стенки металлического основания корпуса и радиаторы 2 с горизонтальными полками на его боковых гранях.
Крышка 3 антенной системы изготовлена из фторопласта-4, имеющего высокую химическую и тепловую стойкость, а также хорошую радиопрозрачность. Радиопрозрачная крышка закрывает верхнюю поверхность корпуса для уменьшения его нагрева.
Для устранения краевых эффектов и минимизации искажения диаграммы направленности элементов антенной системы АСН повышенной помехозащищенности из-за неоднородности конструкции необходим надежный электрический контакт подстилающей поверхности антенных элементов (верхней плоскости корпуса АСН повышенной помехозащищенности) и металлического корпуса объекта-носителя. Это достигается применением металлических гребенок 4, закрепляемых по периметру верхней части основания корпуса 1 устройства, покрытие которого в этом месте выбрано токопроводящим, а с другой стороны прижимаемых к металлической окантовке отверстия корпуса объекта-носителя (фиг. 1).
На передней грани металлического основания корпуса устройства размещены ВЧ- и НЧ-разъемы внешних интерфейсов 5, служащие для связи с устройствами объекта-носителя (фиг. 1).
Внутри корпуса размещены узел аналоговый 6, состоящий из антенной системы 7, малошумящего усилителя 8, модуля аналогового 9 и радиатора узла аналогового 10; жгут межмодульных соединений 11; узел цифровой 12, состоящий из модуля цифрового 13, модуля вторичных источников питания 14 и радиатора узла цифрового 15; переходник 16, обеспечивающий передачу сигналов от узла аналогового к узлу цифровому (фиг. 3). Радиаторы 10 и 15, входящие соответственно в состав узла аналогового и узла цифрового, обеспечивают отвод тепла от внутренних элементов АСН повышенной помехозащищенности на металлическое основание корпуса 1.
На задней грани металлического основания корпуса 1 установлены радиатор 17 с развитой поверхностью, а также два штуцера 18, с помощью которых АСН повышенной помехозащищенности подключается к бортовой системе охлаждения объекта-носителя (фиг. 4).
Через штуцеры 18 охлаждающая смесь подается во внутреннюю полость задней грани металлического основания корпуса 1 устройства, а затем через отверстия 19 разбрызгивается на ребра радиатора 17. Эффективное охлаждение задней стенки и хорошая теплопередача утолщенных боковых стенок металлического основания корпуса позволяют обеспечить эффективный отвод тепла от составных частей АСН повышенной помехозащищенности, размещаемых внутри корпуса, в окружающее пространство.
Отвод тепла от радиатора 17, прикрепленного к задней грани металлического основания корпуса устройства, влечет за собой необходимость сохранять боковые стенки моноблока достаточной толщины для отвода тепла на заднюю стенку. Для уменьшения массы применяется дополнительная фрезеровка и высверливание объема металла, не ухудшающие эффективности системы охлаждения и сохраняющие достаточную прочность корпуса.
Металлические детали корпуса выполнены из алюминиевого сплава, что обеспечивает небольшой вес корпуса и его хорошую теплопроводность. На детали корпуса наносится анодно-окисное покрытие черного цвета, защищающее его от воздействия росы, инея, статической пыли, повышающее надежность устройства в целом.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает работоспособность и надежность АСН повышенной помехозащищенности в условиях воздействия высокой температуры окружающей среды и внешних воздействующих факторов (росы, инея, статической пыли), и может быть использована, в частности на высокодинамичных БЛА, движущихся со сверхзвуковыми скоростями.
На предприятии-заявителе были разработаны и изготовлены экспериментальные образцы предлагаемой полезной модели. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили достижение заявленного технического результата.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемое устройство может быть изготовлено на основании приведенного описания и чертежей.
Источники информации
1. Малогабаритная адаптивная антенная решетка: пат. 124517 Рос. Федерация: МПК H01Q 23/00 / Харисов В.Н., Ефименко B.C., Пастухов А.В., Головин П.М., Павлов B.C.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «ВНИИР-Прогресс». - №2012133898/08; заявл. 07.08.2012; опубл. 27.01.2013, Бюл. №3.