Классификация ЭС по объекту установки

Существуют различные подходы к классификации электронных средств по объекту установки. Один из них базируется на понятии глобальной зоны использования: наземные, морские и бортовые ЭС. Внутри каждой категории проведено разбиение на группы, характеризующееся тактикой использования, условиями совместимости с объектом-носителем, требованиями надёжности, уровнем внешних воздействий и т.д.

Классификация электронных средств по объектам установки

 

           ЭС при эксплуатации могут испытывать различные механические воздействия.

Экстремальные значения ударных перегрузок до 200 – 400 g, характеризующие некоторые из объектов (гусеничный транспорт, морской транспорт) возникают, например, при попадании снаряда в танк или торпеды в корпус судна.

В соответствии с ГОСТ 16019-78, ГОСТ 17167-71 и ГОСТ 17785-72 различают следующие виды электронной аппаратуры: стационарная, портативная, транспортируемая.

 

Особенности конструкций стационарных ЭС

Стационарные ЭС располагаются, как правило, в помещениях, где созданы условия, обеспечивающие продолжительную и надежную эксплуатацию. Отдельные виды могут располагаться вне помещений на открытом воздухе (системы наблюдения, сигнализации и охраны, системы мониторинга окружающей среды и т.д.).

 

Система базовых несущих конструкций стационарных ЭС

 

Одним из основных требований, предъявляемых к стационарным ЭС, является требование высокой ремонтопригодности. Высокая ремонтопригодность – это быстрый доступ к любому блоку и узлу, возможность индикации неисправностей, наличие контрольных гнезд и точек. Оперативный доступ к блокам и узлам обеспечивается использованием таких конструктивных решений, как выдвижение блоков (в том числе на телескопических направляющих), их откидывание, разворот, использование кассетных и книжных конструкций блоков, что обеспечивает доступ к составным частям на уровне ячеек и узлов.

 

Обеспечение доступа к составным частям ЭС: а – выдвижение блока по П-образным направляющим; б – выдвижение на телескопических направляющих; в – выдвижение с поворотом относительно оси; г – выдвижение с поворотом на рычагах; д – выдвижение блоков с поворотом узлов; е – откидывание блока относительно корпуса; ж – откидывание крышки (панели) блока;

з – выдвижение блока и разворот ячеек.

 

Особенности конструкций носимых и переносных ЭС

Носимые ЭС должны обеспечивать свое функционирование на ходу, поэтому в своем составе обязательно имеют источники электропитания (гальванические элементы, аккумуляторы). Значительный уровень механических воздействий (частота вибрации до 2000 Гц) обусловлен тем, что человек как объект-носитель, в свою очередь, может перемещаться вместе с аппаратурой на различных транспортных средствах (как наземного, так и морского базирования, самолетах).

Носимые ЭС должны отвечать следующим требованиям:

- обладать защищенностью от значительных случайных ударов и вибрационных нагрузок при перемещении вместе с человеком на различных видах транспорта;

- иметь ограниченный вес (за плечами – не более 15 – 20 кг, на ремне через плечо – до 10 кг, в кармане – не более 1 кг) и приемлемые габариты;

- обеспечивать возможность работы с ЭС на ходу и на ощупь (в темное время суток);

- обеспечивать стойкость к циклическим сменам температуры (в холодное время года перемещение с открытого воздуха в помещение и обратно), к воздействию прямых солнечных лучей; корпус должен защищать от попадания пыли, влаги, конденсата;

- обладать надежными и емкими источниками питания (гальваническими батареями или аккумуляторами).

К переносным ЭС относятся отдельные виды лабораторной, медицинской, связной и измерительной аппаратуры. В отличие от носимых ЭС переносные в момент переноски находятся в отключенном (нерабочем) состоянии. Переноска может осуществляться как внутри зданий и сооружений, так и за их пределами, в том числе и на открытом воздухе и с использованием транспортных средств.

Основные требования к переносным ЭС:

- небольшой вес;

- удобство переноски (наличие ручек, подставок, ремней);

- стойкость к механическим воздействиям;

- возможность установки в различных рабочих положениях (на столе, на стеллаже, на полу);

- унификация габаритных размеров (что позволяет выполнять агрегатирование комплексов аппаратуры);

- наличие транспортной тары (футляра, чехла);

- стойкость к циклическим сменам температуры.

 

Особенности конструкций возимых ЭС

Возимые ЭС могут устанавливаться в кабине или кузове грузового или легкового автомобиля, в танке, на тракторе, в железнодорожном вагоне, локомотиве. В зависимости от конкретного объекта-носителя спектр механических нагрузок может существенно меняться. Наиболее жесткими условиями работы следует считать установку РЭС на транспорте с гусеничным ходом. При соприкосновении траков с поверхностью дороги возникают вибрационные нагрузки, частота которых при высоких скоростях движения может достигать 2000 Гц, неровности дороги являются причинами значительных ударных нагрузок. Передвижение такого транспортного средства сопровождается поднятием пыли, что также отрицательно сказывается на работе ЭС. К тому же подобные транспортные средства имеют ограниченный объем для размещения электронного оборудования, например, в танке располагается экипаж из 3 – 5 человек, боекомплекты снарядов и патронов, личное оружие и снаряжение.

При проектировании возимых ЭС следует учитывать их основные особенности:

- значительные механические воздействия во время эксплуатации;

- воздействия абразивной пыли, паров бензина, масла;

- жесткие климатические воздействия, в том числе многократные переходы через «0 °С», что вызывает образование конденсата, инея;

- конструкция ЭС должна быть легко расчленяемой, при этом вес каждой части не должен превышать 100 кг, что обеспечивает выполнение работы двумя операторами;

- вследствие ограниченных размеров проходов в аппаратных, кузовах (500 мм) необходимо заранее предусмотреть выбор максимальных габаритных размеров;

- высокая контроле- и ремонтопригодность, наличие ЗИП, обеспечивающего текущий ремонт РЭС на рабочем месте силами оператора;

- ограничение по рассеиваемой мощности (не более 0,5 кВт/м3 на объем аппаратуры) диктует необходимость использования эффективной системы кондиционирования, защищающей внутренний объем от воздействия пыли, влаги, радиации;

- возникновение проблемы электромагнитной совместимости сосредоточенных в ограниченном объеме различных по назначению РЭС (приемопередатчики и др.);

- требования травмобезопасности, надежного механического закрепления всех частей (стойки и блоки должны быть надежно прикреплены к кузову посредством амортизационных оснований, а все выступающие части – скруглены).

 

Особенности конструкций бытовых ЭС

Бытовые ЭС могут быть стационарными, носимыми, возимыми. Они выполняют самые разнообразные функции – связи, записи и воспроизведения звука, телевизионного изображения, средств вычислительной техники, измерительных приборов и т.д.

Особенностями бытовых ЭС являются:

- высокие требования к выходным параметрам (качеству изображения и звука) и внешнему оформлению;

- массовость выпуска, что требует хорошей отработки изделия на технологичность, применения высокопроизводительных методов изготовления;

- обеспечение достаточно высоких показателей надежности при сравнительно невысокой цене;

- подверженность внешнего оформления конструкции РЭА влиянию моды;

- значительное превышение времени физического износа над временем морального износа;

- приспособленность к эксплуатации практически неподготовленным человеком.

Для ускорения обновления продукции и повышения ее конкурентоспособности следует применять сквозное проектирование, включающее этапы схемотехнической, конструкторской и технологической разработки.

 

Особенности конструкций морских и буйковых ЭС

Объектами-носителями для морских ЭС выступают как крупнотоннажные суда гражданского (морские лайнеры, теплоходы), хозяйственного (танкеры, сейнеры) и военного назначения надводного и подводного плавания, так и маломерные суда (катера, яхты, сторожевые корабли), для которых характерно повышенное значение механических нагрузок (использование в качестве движителя высокооборотистых двигателей внутреннего сгорания, удары волн). Вибрация на судне вызывается работой винтов, собственно двигателей и гидродинамическими силами, возникающими при соприкосновении с водной поверхностью. Для крупных судов частота вибраций обычно не превышает 25 Гц, а для скоростных катеров может достигать в носовой части 1000 Гц с амплитудой до 1мм.

Конструкции морских ЭС должны обладать:

- высокой водозащищенностью и брызгозащищенностью;

- защищенностью от вибрационных и ударных нагрузок:

- защищенностью от радиационных и магнитных воздействий (суда могут осуществлять длительное плавание, где существенно может изменяться геомагнитная и радиационная обстановка);

- высоким уровнем типизации (в целях облегчения ремонта и уменьшения количества запасных частей);

- возможностью ремонта на месте установки при минимальном количестве обслуживающего персонала и ограниченных контрольно-измерительных средствах, ЗИПах;

- массогабаритными показателями, позволяющими их транспортировку к месту установки (размеры люков между отсеками до 600х600 мм);

- стойкостью защитных покрытий и конструкционных материалов к агрессивной среде;

- иметь надежное механическое закрепление, скругление выступающих частей, т.е. удовлетворять требованиям травмобезопасности.

Аварийные средства связи и навигации должны обладать плавучестью и быть полностью герметичными, иметь надежные источники питания.

Буйковые ЭС служат целям навигации, научным исследованиям, а также применяются в качестве аварийных средств связи. Могут эксплуатироваться в полупогруженном или погруженном состоянии. Отдельные элементы (антенны, сигнальные фонари, система датчиков) располагаются вне объема буйка и требуют использования герметичных вводов.

Буйковые ЭС характеризуются:

- особой продолжительностью необслуживаемой эксплуатации (отсюда – высокие требования по надежности, минимизации энергопотребления);

- воздействием сильных ударов (волнение, удары о корпус судна, льдины, установка путем сбрасывания на воду с высоты до 10 м);

- воздействием на корпус агрессивной среды (поэтому корпус буя должен быть изготовлен из материалов, не подверженных коррозии в воде, например, латуни, титана, нержавеющей стали, высокопрочных пластиков);

- необходимостью обеспечения надежной герметизации;

- ограниченным внутренним объемом буйка;

- округлой конфигурацией буйка (цилиндр, шар, конус), что требует использовать конструктивы ЭС в форме круга, сегмента, цилиндра.

 

Лекция 4

Особенности конструкций самолетных и вертолетных ЭС

На ЭС, расположенные на борту самолета, возлагаются очень сложные и разнообразные задачи: обеспечение радиосвязи и радионавигации, радионаблюдение, радиопротиводействие, контроль за функционированием и управлением системами самолета, обеспечение функций автопилота и т.д. В то же время к ЭС предъявляются самые жесткие требования по надежности, массе и габаритам.

Особенности бортовых ЭС:

- жесткие требования по габаритам и массе;

- требования высокой надежности;

- допустимость применения новейших комплектующих, материалов повышенной стоимости с высокими физико-механическими характеристиками;

- возникновение термоударов (+50, –50, +150 ºС);

- возможность работы при пониженном давлении;

- воздействие значительных механических нагрузок (вибрации, удары, линейные ускорения, акустический шум);

- высокая ремонтопригодность в предстартовый период (легкосъемность, типизация, наличие контрольных точек);

- необходимость использования развитых конструкционных систем, позволяющих варьировать основные размеры (Н, В и L) в широких пределах, что позволяет компактно размещать комплексы устройств в фюзеляжах с малым радиусом кривизны;

- необходимость дистанционного контроля и управления (разнесеность составных частей ЭС по фюзеляжу);

- необходимость тщательной отработки лицевых панелей из-за высокой загруженности оператора (пилота).

Особо жесткие требования предъявляют к конструкции аварийных ЭС, например, так называемых «черных ящиков» (на самом деле для хорошей различимости они имеют ярко оранжевый цвет), которые должны гарантировать сохранение записей о техническом состоянии самолета и переговорах экипажа.

 

Особенности конструкций ракетных и космических ЭС

Данный класс ЭС включает в себя достаточно разнообразные объекты-носители: сравнительно небольшие ракеты как военного, так и гражданского назначения (противотанковые управляемые ракеты, ракеты для стрельбы по воздушным целям, ракеты метеорологического назначения – противоградовые и другие); ракеты, способные выводить полезную нагрузку на околоземную орбиту; орбитальные станции.

Основными особенностями данного класса ЭС являются:

- значительные механические нагрузки при запуске;

- очень жесткие требования к массогабаритным показателям;

- для ракет малого размера конструкции РЭС должны обеспечивать хорошую сопрягаемость с отсеком для размещения, имеющего цилиндрическую форму;

- требования чрезвычайно высокой надежности (отсюда – оправданность всех мероприятий, ведущих к повышению надежности);

- очень короткое время работы по назначению (минуты, часы) и длительное время хранения (годы) – ракетные ЭС;

- отсутствие гравитации и сложность обеспечения необходимого теплового режима для космических ЭС (изменение температуры от –250 ºС до +200 ºС);

- длительный период работы в необслуживаемом режиме (для космических ЭС);

- значительный уровень радиации, включая жесткое рентгеновское и гамма-излучение.

 

Лекция 5