КОРПУС АППАРАТУРЫ СВЯЗИ Российский патент 2002 года по МПК H05K7/18 

Предлагаемое изобретение относится к конструкциям корпусов прибора или стойки, предназначенных для размещения блоков аппаратуры связи, эксплуатируемой в условиях воздействия вибраций и ударов со стороны подвижного носителя, преимущественно наземного, авиационного и корабельного транспорта.

Известна стойка [1] для радиоэлектронной аппаратуры, содержащая корпус, установленный основанием на основные амортизаторы, и, как минимум, восемь съемных регулируемых по высоте винтовых пружин, и боковые амортизаторы, закрепленные в верхней части задней стенки корпуса. Направляющие стержни винтовых пружин установлены в сквозные пазы, выполненные по периметру основания корпуса, а пружины установлены в соосные пазам выемки опорной плиты, на которой в средней ее части закреплены также и основные амортизаторы, имеющие собственную резонансную частоту 3 - 4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки коэффициент жесткости.

Недостатками известной стойки являются сложность и нетехнологичность конструкции, а также повышенные угловые колебания ее при качке и ударах со стороны носителя.

Последний недостаток известного устройства особенно сильно проявляется в стойке для одноблочного прибора, когда боковые амортизаторы отсутствуют.

Известно амортизационное основание серии Finn [2], содержащее подблочную раму, на которую установлены четыре амортизатора типа TRM серии Finnflex и две крепежные планки, соединяющие между собой попарно амортизаторы и закрепленные на корпусе аппаратуры.

Недостатком известного устройства являются неудовлетворительные виброизолирующие свойства ее амортизационной системы, имеющей в диапазоне частот вибраций от 0 до 20 Гц дорезонансную, резонансную и зарезонансную зоны (частота собственных колебаний амортизатора типа TRM серии Finnflex около 10 Гц).

Кроме того, конструкции известного устройства и амортизаторов, использованных в нем, не предусматривают возможности регулирования нагрузочной способности устройства при установке приборов и блоков с разбросом положения центра масс (ЦМ) в пределах от 0,02 до 0,04 м. При этом центр жесткости (ЦЖ - точка приложения результирующей силы всех реакций амортизаторов) не совпадает с центром масс, что вызывает недопустимый перекос (неплоскостность) корпуса аппаратуры, резкое возрастание угловых колебаний и ухудшение виброизоляции системы амортизации, когда коэффициент динамичности достигает 3-5 единиц.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является корпус одноблочного прибора [3], состоящий из собственно корпуса, выполненного из соединенных сваркой металлических листов, образующих боковые и заднюю стенку, крышки и днища (основания) корпуса. Под основанием корпуса установлены четыре амортизатора, размещенных попарно на крепежных планках по углам корпуса.

Недостатком устройства-прототипа является неудовлетворительная виброизоляция в диапазоне частот от 5 до 30 Гц, когда коэффициенты динамичности согласно экспериментальным замерам достигают 3-4 единиц. Отсутствие в известном устройстве конструктивных средств, позволяющих совмещать центр масс, имеющий разброс в реальных конструкциях в пределах от 0,02 до 0,04 м от расчетного положения, с центром жесткости (ЦЖ), приводит к перекосам (неплоскостности) корпуса. При перекосе корпуса одна часть амортизаторов будет перегружена, а другая часть - недогружена, что в условиях нелинейного характера силовой характеристики амортизатора, близкой к гиперболической кривой, приводит к повышению собственной частоты амортизационной системы и расширению зоны неудовлетворительной виброизоляции от 5 до 50 Гц и повышению коэффициента динамичности до 5 единиц.

В результате имеет место не только потеря механической прочности конструкции корпуса, но и снижение надежности работы в процессе эксплуатации аппаратуры связи в условиях воздействия вибраций и ударов, когда возможны отказы в работе аппаратуры (например, сбой печати).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности работы корпуса аппаратуры связи в условиях воздействия вибраций и ударов со стороны подвижного носителя.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, достигается тем, что корпус аппаратуры связи включает собственно корпус и основание корпуса, установленное на амортизаторы с основными крепежными планками под ними. Отличием предлагаемого корпуса аппаратуры связи от известных конструкций является то, что основание корпуса выполнено с набором дополнительных симметричных крепежных планок, установленных по периметру основания корпуса вдоль каждой из его сторон над основными симметричными крепежными планками, и каждый амортизатор, имеющий собственную резонансную частоту 3 - 4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки коэффициент жесткости, размещен между основной и дополнительной крепежными планками эксцентрично к ним, а основная и дополнительная крепежные планки выполнены с элементами крепления, симметричными относительно их геометрических центров.

Кроме того, в предлагаемом корпусе аппаратуры связи основные крепежные планки могут быть снабжены по центру направляющими стержнями, установленными в сквозные пазы, выполненные по периметру опорной плиты.

Заявляемая совокупность признаков устройства позволяет достичь цели за счет конструктивных решений.

При изучении технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявленный объект, не была выявлена.

Данное решение существенно отличается от известных.

Заявленное техническое решение явным образом не следует из уровня техники и, соответственно, имеет изобретательский уровень.

Так как заявляемое решение может быть реализовано на современных материалах и компонентах, то оно является промышленно применимым.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:
- фиг.1 - корпус аппаратуры связи, общий вид;
- фиг. 2 - варианты размещения четырех амортизаторов на основании предлагаемого корпуса, виды в плане;
- фиг.3, 4 - варианты размещения восьми амортизаторов на основании предлагаемого корпуса, виды в плане;
- фиг. 5 - схема размещения центров жесткости (ЦЖ) системы амортизации предлагаемого корпуса, включающей четыре и восемь нерегулируемых амортизаторов, вид в плане;
- фиг.6 - область размещения центров жесткости (ЦЖ) системы амортизации предлагаемого корпуса, включающих четыре и восемь регулируемых амортизаторов, вид в плане.

Согласно фиг. 1 корпус аппаратуры связи включает собственно корпус 1 и основание 2 корпуса, установленное на амортизаторы 3 с основными крепежными планками 4 под ними. Основание 2 корпуса 1 выполнено с набором дополнительных симметричных крепежных планок 5, установленных по периметру основания 2 корпуса 1 над основными симметричными крепежными планками 4. Число амортизаторов 3 может быть 4, 5, 6, 7 и 8 штук. Амортизаторы 3 имеют собственную резонансную частоту 3 - 4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки коэффициент жесткости. Каждый амортизатор 3 может быть выполнен в нерегулируемом или регулируемом исполнении (например, по типу амортизатора [4] ) с устройством регулирования 6 и размещен между основной 4 и дополнительной 5 симметричными крепежными планками эксцентрично к ним. Величина эксцентриситета Δ (расстояния между вертикальной осью амортизатора 3 и геометрическими центрами основной 4 и дополнительной 5 симметричными крепежными планками) рассчитывается исходя из величины ожидаемого разброса центра масс (ЦМ), характеризуемого радиусом R_o (0,01-0,02 м), и расстояний от вертикальной оси каждого из амортизаторов 3 до ЦМ.

Каждая основная крепежная планка 4 выполнена с отверстиями 7, симметричными относительно геометрического центра основной крепежной планки 4 и предназначенными для ее крепления к опорной плите 8.

Каждая дополнительная крепежная планка 5 выполнена с отверстиями 9, симметричными относительно геометрического центра дополнительной крепежной планки 5 и предназначенными для крепления дополнительной крепежной планки 5 к основанию 2 корпуса. 1.

Кроме этого, в каждой дополнительной крепежной планке 5 выполнено отверстие 10, обеспечивающее доступ к устройству регулирования 6 амортизатора 3.

В основании 2 корпуса 1 выполнены отверстия 11 для крепления дополнительных крепежных планок 5 и отверстия 12 для обеспечения регулировки амортизаторов 3.

В опорной плите 8 выполнены отверстия 13 для крепления основных крепежных планок 4.

Основные крепежные планки 4 могут быть снабжены по их геометрическому центру направляющими стержнями 14, установленными в сквозные пазы 15, выполненные по периметру опорной плиты 8.

Работает предлагаемое устройство (фиг.1-4) следующим образом.

Закрепляют опорную плиту 8 на носителе (наземном, авиационном или корабельном транспорте) и размещают на ней амортизаторы 3 с основными крепежными планками 4 под ними (фиг.1; фиг.2, а; фиг.3, а; фиг.4, а). Основные крепежные планки 4 могут иметь по их геометрическому центру направляющие стержни 14, установленные в сквозные пазы 15, выполненные по периметру опорной плиты 8.

На основании 2 корпуса 1 закрепляют набор дополнительных симметричных крепежных планок 5, установленных по периметру основания 2 корпуса 1 вдоль каждой из его сторон над основными крепежными планками 4. Каждый амортизатор 3 размещают между основной 4 и дополнительной 5 крепежными планками эксцентрично к ним (фиг.1 - 4). Осуществляют регулировку амортизационной системы предлагаемого корпуса, обеспечивая совмещение с реальным центром масс (ЦМ) центра жесткости (ЦЖ) амортизационной системы корпуса.

Регулировка амортизационной системы предлагаемого корпуса обеспечивается дискретно разворотом на угол α = 180^o основной крепежной планки 4 вместе с амортизатором 3 и дополнительной симметричной крепежной планкой 5 (фиг.2, б, в, г, д). При этом амортизатор 3 смещается на величину, равную 2Δ, в сторону расположения реального центра масс, а общий центр жесткости (ЦЖ) амортизационной системы (фиг.5) получает смещение, равное
В случае разворота на угол α = 180^o одной основной крепежной планки 4 совместно с амортизатором 3 и дополнительной симметричной планкой 5 в предлагаемом корпусе с восьмью амортизаторами 3 (фиг.4, б, в, г, д) общий центр жесткости (ЦЖ) амортизационной системы получает смещение, равное 0,5R (фиг. 5).

Наличие направляющего стержня 14 (фиг.1), установленного в геометрическом центре основной крепежной планки 4 и введенного в паз 15 опорной плиты 8, облегчает и ускоряет процессы разворота на угол α = 180^o основной крепежной планки 4 вместе с амортизатором 3 и дополнительной крепежной планкой 5 и совмещения крепежных отверстий 7 планки 4 и отверстий 13 опорной плиты 8, а также отверстий 9 дополнительной крепежной планки 5 и отверстий 11 основания 2 корпуса 1.

Возможен разворот на угол α = 180^o двух основных крепежных планок 4 совместно с амортизаторами 3 и дополнительными симметричными крепежными планками 5 (фиг. 2, е, ж, з, и; фиг.3, б, в, г, д; фиг.4, е, ж, з, и), а также четырех основных крепежных планок 4 совместно с амортизаторами 3 и дополнительными симметричными крепежными планками (фиг.3, е, ж, з, и).

При этом в предлагаемом устройстве достигается дискретное смещение центра жесткости (ЦЖ) относительно его исходного положения в горизонтальной плоскости ХОУ с шагом 0,5R, шагом 0,5R, шагом R или шагом R (фиг.5).

Регулируемые амортизаторы 3 позволяют обеспечивать плавную регулировку со смещением центра жесткости в пределах радиуса r(r=0,5R), что в реальных конструкциях корпуса составляет 0,004-0,008 м (фиг.6).

Сочетание дискретной и плавной регулировки позволяет достичь в предлагаемом устройстве практически полного совмещения центра масс (ЦМ) и центра жесткости (ЦЖ) и тем самым выполнить условия их размещения на одной вертикали:
X_ЦМ=Х_ЦЖ (1)
У_ЦМ=У_ЦЖ (2)
Координата Z_o (фиг.1) на неплоскостность (перекос) корпуса не влияет.

Площадь разброса центра масс (ЦМ), охватываемая регулировкой, на порядок больше в предлагаемом корпусе, чем в известных конструкциях, что расширяет возможность его применения в реальных разработках аппаратуры связи (фиг.6).

Такое конструктивное исполнение корпуса аппаратуры связи существенно отличается от конструкции известного корпуса и обеспечивает повышение надежности его работы в условиях воздействия вибраций и ударов со стороны подвижного носителя.

Таким образом, предлагаемая конструкция корпуса аппаратуры связи обеспечивает высоконадежное функционирование аппаратуры благодаря возможности регулировки амортизационной системы по неплоскостности, а также эффективной работы применяемых в корпусе амортизаторов, имеющих собственную резонансную частоту 3-4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки коэффициент жесткости.

Эффективность предлагаемого корпуса состоит также в том, что существенно снижена металлоемкость конструкции (на 35-40%), так как коэффициент динамичности не превышает 0,1-0,2 во всем диапазоне действующих вибраций (с ускорением до 15 g в диапазоне частот 5 - 2000 Гц) со стороны носителя. При воздействии ударных нагрузок со стороны носителя коэффициент передачи не превышает 0,05 при ускорении 40 g и длительности действия импульсов до 15 мс и 0,002 при ускорении 1000 g с длительностью действия импульсов 1-2 мс.

Преимущества предлагаемого корпуса подтверждаются испытанием образцов по стандартной методике, проведенным на предприятии.

Промышленная применимость предложенного корпуса определяется тем, что корпус аппаратуры связи может быть изготовлен на основании приведенного описания и чертежей при использовании обычных конструкционных материалов и известной технологии их обработки.

Список литературы
1. Патент на изобретение 2132117, Приборная стойка корабельной радиоэлектронной аппаратуры, МПК 6 Н 05 К 7/18, публикация 20 июня 1999 г.

2. Ю. А. Суровцев. Амортизация радиоэлектронной аппаратуры. - М. "Советское радио" - 1974 - с.153, рис. 8.6 и с.129, рис. 7.17.

3. К. П. Поляков. Приборные корпуса радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Госэнергоиздат. - 1963 - с.133, 134, рис. 56 и с.121, рис. 47 а - прототип.

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

Корпус аппаратуры связи, относящийся к конструкции корпусов прибора или стойки, может быть использован для размещения блоков аппаратуры связи в условиях ее эксплуатации на подвижных носителях (преимущественно наземного, авиационного и корабельного транспорта). Техническим результатом является повышение надежности работы корпуса аппаратуры связи в условиях воздействия вибраций и ударов со стороны подвижного носителя. Корпус аппаратуры связи содержит собственно корпус и основание корпуса, установленное на амортизаторы с основными крепежными планками под ними. Особенностью корпуса аппаратуры связи является то, что в нем основание корпуса выполнено с набором дополнительных симметричных крепежных планок, установленных по периметру основания корпуса вдоль каждой из его сторон над основными крепежными планками. Каждый амортизатор имеет собственную резонансную частоту 3-4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки коэффициент жесткости. Амортизатор размещен между основной и дополнительной крепежными планками эксцентрично с ним. Основная и дополнительная крепежные планки выполнены с элементами крепления, симметричными относительно их геометрических центров и предназначенными для крепления планок к основанию корпуса и опорной плите. Основные крепежные планки могут быть снабжены по их геометрическому центру направляющими стержнями, установленными в сквозные пазы, выполненные по периметру опорной плиты. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Корпус аппаратуры связи, включающий собственно корпус и основание корпуса, установленное на амортизаторы с основными крепежными планками под ними, отличающийся тем, что основание корпуса выполнено с набором дополнительных симметричных крепежных планок, установленных по периметру основания корпуса вдоль каждой из его сторон над основными крепежными планками, и каждый амортизатор, имеющий собственную резонансную частоту 3-4 Гц и возрастающий при увеличении нагрузки коэффициент жесткости, размещен между основной и дополнительной крепежными планками эксцентрично к ним, а основная и дополнительная крепежные планки выполнены с элементами крепления, симметричными относительно их геометрических центров и предназначенными для крепления планок к основанию корпуса и опорной плите. 2. Корпус аппаратуры связи по п.1, отличающийся тем, что основные крепежные планки снабжены по их геометрическому центру направляющими стержнями, установленными в сквозные пазы, выполненные по периметру опорной плиты.