ПРИБОРНАЯ СТОЙКА КОРАБЕЛЬНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 1999 года по МПК H05K7/18 

Предлагаемое изобретение относится к конструкции приборной стойки для размещения и эксплуатации приборов и блоков радиоэлектронной аппаратуры в условиях воздействия вибраций и ударов со стороны подвижного носителя, преимущественно водного транспортного средства.

Известна стойка [1] для радиоэлектронной аппаратуры, содержащая каркас с поэтажно установленными секциями, имеющими верхнее и нижнее основания с установочными фланцами, фиксирующими смежные секции между собой, и узлы соединения секций, выполненные в виде упругих стальных тросов переменного сечения, закрепленных посредством захватов на верхних основаниях смежных секций.

Указанная стойка обеспечивает защиту приборов и блоков в стойке без поломок и остаточной деформации от действия ударов с большим (до 1000g) ускорением и длительностью действия импульсов 1 - 2 мс, а также сейсмоударов с ускорением до 20g и длительностью действия импульсов 30 - 50 мс.

Недостатком известного устройства являются сложность и нетехнологичность конструкции и полное отсутствие защиты приборов и блоков, размещаемых в каркасе, от действия вибраций во всем диапазоне частот 1 - 600 Гц со стороны носителя.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является приборная стойка [2], содержащая корпус из соединенных сваркой металлических листов, образующих боковые и заднюю стенки, крышку и днище (основание) корпуса. С лицевой стороны стойки боковые стенки корпуса связаны между собой поперечными планками, разделяющими стойку на отсеки для размещения блоков радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), смонтированных на шасси унифицированного типа. Под основанием корпуса установлены четыре-восемь амортизаторов типа АКСС (амортизаторов корабельных со страховкой), расположенных попарно по углам стойки под основанием корпуса. Два амортизатора типа АКСС закреплены на задней стенке корпуса в ее верхней части.

Недостатком устройства-прототипа являются неудовлетворительные виброизолирующие свойства ее амортизационной системы, имеющей в диапазоне частот вибраций до 50 Гц дорезонансную и зарезонансную зоны ввиду значительной величины коэффициента жесткости, равного (3-5)•10⁴•m, н/м, где m - масса стойки с аппаратурой (здесь и далее коэффициенты и физические величины имеют размерности в соответствии с системой единиц СИ). Экспериментально определено также, что коэффициент динамичности в резонансной зоне достигает 3-5 единиц, что приводит к потере механической прочности и снижению надежности работы в процессе эксплуатации приборной стойки.

Неэффективность защиты приборов и блоков в стойке-прототипе от действия ударов вызвана значительной величиной коэффициента ударной жесткости, равного (6-10)•10⁴•m, н/м, и ростом коэффициента передачи ударов до 1 и более, когда нет ослабления ударов в конструкции.

Кроме того, конструкция известной стойки не предусматривает возможности регулирования ее нагрузочной способности при установке приборов и блоков с реальными весовыми характеристиками ввиду отсутствия регулировки амортизаторов по высоте и неплоскостности при изменении нагрузки стойки и изменении положения ее центра массы.

Задачей изобретения является повышение надежности работы приборной стойки в условиях воздействия вибраций и ударов со стороны подвижного носителя.

Для решения поставленной задачи в приборную стойку корабельной радиоэлектронной аппаратуры, включающую корпус, установленный основанием на основные амортизаторы, и боковые амортизаторы, закрепленные в верхней части задней стенки корпуса, дополнительно введены по меньшей мере восемь съемных регулируемых по высоте амортизаторов, выполненных в виде винтовых пружин, направляющие стержни которых установлены в сквозные пазы, выполненные по периметру основания корпуса, а пружины съемных амортизаторов установлены в соосные пазам выемки опорной плиты, на которой закреплены также и основные амортизаторы, которые имеют собственную резонансную частоту 3-4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки на стойку коэффициент жесткости.

При этом суммарный коэффициент жесткости амортизационной системы стойки при перемещении корпуса относительно опорной плиты в пределах (2-10)•10^-3 м составляет (5•10² - 10⁴)•m, н/м.

Кроме того, в предлагаемой стойке винтовые пружины съемных амортизаторов имеют коническую форму, а между фланцем направляющего стержня и верхним торцом винтовой пружины каждого съемного амортизатора установлен набор шайб.

Кроме этого, опорная плита стойки жестко закреплена на палубе носителя.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - приборная стойка, общий вид;
фиг. 2 - направляющий стержень съемного амортизатора;
фиг. 3 - чертеж фрагмента основания корпуса приборной стойки;
фиг. 4 - графики силовых характеристик системы амортизации предлагаемой приборной стойки и стойки-прототипа.

Согласно фиг. 1-3 приборная стойка содержит корпус 1 с размещенными в нем приборами и блоками РЭА и основанием 2, под которым на опорной плите 3, жестко связанной с носителем (палубой судна), размещены основные амортизаторы 4, установленные попарно вдоль передней и задней сторон основания 2 и в ряд посередине опорной плиты 3, два боковых амортизатора 5, закрепленных в верхней части задней стенки 6 корпуса 1, и от восьми до двадцати съемных регулируемых по высоте амортизаторов 7, четыре из которых расположены по углам, а остальные равномерно распределены по периметру основания 2 стойки.

Основные и боковые амортизаторы 4, 5 имеют собственную резонансную частоту 3-4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки коэффициент жесткости. Амортизаторы 4, 5 могут быть выполнены в резинометаллическом или цельнометаллическом исполнении, например, по тиру амортизатора [3].

Съемные амортизаторы 7 выполнены в виде винтовых пружин 8 (цилиндрической или преимущественно конической формы), верхние торцы которых подперты фланцами 9 направляющих стержней 10, вставленных в винтовые пружины 8. Между фланцем 9 и торцом каждой пружины установлен набор шайб 11, позволяющих регулировать высоту амортизатора 7. Верхние концы направляющих стержней 10 вставлены в сквозные пазы 12, выполненные по периметру основания 2 корпуса. Соосно пазам 12 на опорной плите 3 выполнены выемки 13 для установки пружин 8. Винтовые пружины выполнены с коэффициентом жесткости, близким коэффициенту жесткости основных и боковых амортизаторов 4, 5. Суммарная величина коэффициента жесткости амортизационной системы приборной стойки составляет, в зависимости от нагрузки, от 5•10²•m до 10⁴•m, н/м. Доля винтовых пружин в суммарном коэффициенте жесткости составляет 25-50%.

Для обеспечения постоянной рабочей частоты пружины при различных направлениях ее деформации отношение высоты сжатой пружины к ее наружному диаметру должно быть не менее четыре. Частоты собственных колебаний предлагаемой стойки при этом будет лежать в пределах 3-4 Гц, что почти на порядок меньше, чем в известной стойке.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Закрепляют опорную плиту 3 на палубе судна и размещают на ней основные амортизаторы 4. Устанавливают корпус 1 стойки основанием 2 на амортизаторы 4 и закрепляют боковые амортизаторы 5 задней стенки 6 корпуса на переборке. Внутри корпуса 1 размещают приборы и блоки РЭА. Устанавливают съемные амортизаторы 7 по углам и посередине каждой стороны основания 2 корпуса, для чего вводят в отверстия пазов 12 направляющие стержни с пружинами 8. При большой массе аппаратуры увеличивают количество съемных амортизаторов 7, распределяя их по периметру основания 2. Осуществляют регулировку амортизационной системы стойки, принимая во внимание, что возможный разброс величины массы (до 10% от номинального значения) и положения центра массы в пределах 0,05-0,1 м от расчетного положения, а также разброс жесткости характеристик амортизаторов могут вызвать следующие линейные и угловые отклонения стойки от исходного ее положения, показанные на фиг. 3:
вниз на величину до 0,002 м (положение I),
вверх на величину до 0,002 м (положение II),
разворот по часовой стрелке на угол до 1^o (положение III),
разворот против часовой стрелке на угол до 1^o (положение IV).

Регулировка амортизационной системы предлагаемой стойки при ее перегрузке (положение I) обеспечивается постановкой необходимого числа шайб 11 на направляющие стержни 10, которые вместе с пружинами 8 легко снимаются вбок через сквозные пазы 12. В случае недогрузки амортизационной системы стойки (положение II) шайбы 11 снимают с направляющих стержней 10, а пружины 8 вместе со стержнями 10 устанавливают сбоку через сквозные пазы 12 на свое место под основание 2. При угловом развороте (неплоскостности) стойки по часовой стрелке (положение III) осуществляют перестановку шайб 11 с левого ряда пружин 8 под основанием 2 на правый ряд пружин 8 (фиг. 1, 3). При угловом развороте стойки против часовой стрелки шайбы 11 переставляют с правого ряда пружин 8 на левый ряд. В случае, когда угловой разворот стойки близок к предельному значению, регулировку обеспечивают путем перестановки одной-двух пружин 8 внутри каждого ряда на противоположный ряд или соседний ряд, используя дополнительные пазы 12 в основании 2 стойки, выполненные на каждой из четырех сторон основания.

При этом обеспечивается удобная и оперативная регулировка амортизационной системы предлагаемой приборной стойки с точностью до 0,01 м по высоте и неплоскостности (фиг. 3) без демонтажа стойки и снятия приборов, размещенных в корпусе стойки.

Работа амортизационной системы предлагаемой приборной стойки иллюстрируется экспериментальным графиком силовой характеристики P = f(y), кривая а) на фиг. 4, на котором для наглядности приведен также график силовой характеристики стойки-прототипа (кривая б)). P - нагрузка на стойку, y - относительное перемещение основания 2 корпуса и опорной плиты 3 (деформация амортизаторов).

При воздействии со стороны носителя вибраций с амплитудами перемещений 0,002-0,003 м и частотами до 600 Гц в предлагаемой стойке деформируются винтовые пружины 8 съемных амортизаторов 7 и упругие элементы (пружины) амортизаторов 4, 5, суммарный коэффициент вибрационной жесткости которых на участке деформаций 0-0,003 м составляет (5-10)•10²•m, н/м. При частоте собственных колебаний амортизационной системы стойки 3-4 Гц ее коэффициент динамичности не превышает 0,1-0,2 во всем диапазоне действующих частот вибраций со стороны носителя.

Воздействие ударных нагрузок со стороны носителя с ускорениями до 40g и длительностью действия импульсов до 15 мс (многократных ударов) и одиночных ударов с ускорениями до 1000g и длительностью 1-2 мс приводит к деформации винтовых пружин 8 и амортизаторов 5 и 4 на величину до 0,01 м и более. Ударная жесткость амортизационной системы при этом постепенно возрастает от 10³•m до (5-10)•10³•m, н/м, (участок деформации 0,003-0,01 м кривой а)) за счет возрастания жесткости основных и боковых амортизаторов 4, 5. Энергоемкость системы амортизации существенно повышается, что обеспечивает эффективное гашение энергии ударов. Коэффициент передачи не превышает 0,05 при ускорении 40g и 0,002 при ускорении 1000g.

При бортовой и килевой качке деформация амортизаторов 4, 5, и 7 не будет превышать 0,005-0,007 м, что соответствует нормальному режиму работы амортизационной системы стойки.

Таким образом, предлагаемая конструкция приборной стойки РЭА обеспечивает высоконадежное функционирование аппаратуры благодаря возможности регулировки нагрузочной способности стойки, регулировки амортизационной системы по высоте и неплоскостности, а также эффективной защиты аппаратуры от воздействия вибраций, ударов и качки носителя. Эффективность предлагаемой стойки подтверждается испытанием образцов стойки по стандартной методике, проведенным на предприятии.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что приборная стойка может быть изготовлена на основании приведенного описания и чертежей при использовании обычных конструкционных материалов и известной технологии их обработки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авторское свидетельство N 951767, МПК H 05 K 5/00, E 04 B 1/8, публикация 1982 г.

2. К. П. Поляков. Приборные корпуса радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Госэнергоиздат. - 1963. - С. 121, рис. 47, прототип.

3. Авторское свидетельство N 507724, МПК F 16 F 7/08, публикация 1976 г.

Изобретение относится к конструкции приборной стойки для размещения и эксплуатации приборов и блоков радиоэлектронной аппаратуры в условиях воздействий вибраций и ударов со стороны подвижного носителя, преимущественно водного транспортного средства. Техническим результатом является повышение надежности работы приборной стойки в условиях воздействия вибраций и ударов со стороны подвижного носителя. Для решения поставленной задачи в приборную стойку корабельной радиоэлектронной аппаратуры, включающую корпус, установленный основанием на основные амортизаторы, и боковые амортизаторы, закрепленные в верхней части задней стенки корпуса, дополнительно введены по меньшей мере восемь съемных регулируемых по высоте амортизаторов, выполненных в виде винтовых пружин, направляющие стержни которых установлены в сквозные пазы, выполненные по периметру основания корпуса, а пружины съемных амортизаторов установлены в соосные пазам выемки опорной плиты, на которой закреплены также и основные амортизаторы, которые имеют собственную резонансную частоту 3 - 4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки на стойку коэффициент жесткости. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Приборная стойка корабельной радиоэлектронной аппаратуры, включающая корпус, установленный основанием на основные амортизаторы, и боковые амортизаторы, закрепленные в верхней части задней стенки корпуса, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены по меньшей мере восемь съемных регулируемых по высоте амортизаторов, выполненных в виде винтовых пружин, направляющие стержни которых установлены в сквозные пазы, выполненные по периметру основания корпуса, а винтовые пружины съемных регулируемых по высоте амортизаторов установлены в соосные сквозным пазам выемки опорной плиты, на которой закреплены также и основные амортизаторы, имеющие собственную резонансную частоту 3 - 4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки коэффициент жесткости. 2. Стойка по п.1, отличающаяся тем, что винтовые пружины съемных регулируемых по высоте амортизаторов имеют коническую форму, а между фланцем направляющего стержня и верхним торцом винтовой пружины каждого съемного регулируемого по высоте амортизатора установлен набор шайб. 3. Стойка по п.1, отличающаяся тем, что опорная плита приборной стойки жестко закреплена на палубе корабля.