РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК Российский патент 2005 года по МПК H05K1/00 H05K1/02 H05K7/02 H05K5/00 

Изобретение относится к области разработки конструкций радиоэлектронных блоков, которые могут использоваться в артиллерийских управляемых снарядах (УАС), а также в противотанковых комплексах (ПТУР) или зенитных управляемых ракетах (ЗУР). В современных УАС, ПТУР, ЗУР радиоэлектронные блоки находят широкое применение (например, в отечественных комплексах "Конкурс", "Корнет" и в зарубежных "ТОУ", "Копперхед").

К радиоэлектронным блокам предъявляются высокие требования по надежности, прочности, минимальным массам, небольшой материалоемкости, технологичности и экономичности их изготовления.

Известна конструкция электронного блока [1], состоящего из пакета печатных плат. Эти платы располагаются параллельно друг другу на фиксированном расстоянии при помощи полых распорных втулок, сквозь которые проходят винты, стягивающие весь пакет плат в единый блок. Крайняя нижняя плата пакета имеет концевые втулки с резьбой для стягивающих винтов, крепящих весь пакет плат в месте установки. Вдоль одной (предпочтительно продольной) кромки к каждой печатной плате снизу прикрепляется профильная деталь из электроизоляционного материала, служащая одновременно распорной деталью между платами и для закрепления гибкого плоского кабеля, соединяющего между собой все платы. Кроме того, у концов этих же кромок плат устанавливаются ленточные U-образные пружины, при помощи которых, предварительно сняв винты, стягивающие пакет плат, можно весь пакет раскрыть подобно книге и получить хороший доступ к каждой плате.

Недостаток конструкции состоит в том, что электронный блок не обладает прочностью при воздействии значительных перегрузок, которые приводят к прогибу плат, растрескиванию их диэлектрической подложки и обрыву печатных токопроводников, так как платы опираются локальной плоскостью на отдельные втулки, при этом вся плоскость плат, несущая радиоэлементы, не закрепляется. А зазор между платами, определяемый втулками, позволяет этим платам вибрировать вместе с радиоэлементами. Также не обеспечивает жесткость плат и профильная деталь, так как последняя закрепляет их только вдоль продольной кромки, а не по всей плоскости плат. Кроме того, наличие кабеля и пружин увеличивают массу блока, тем самым возникающие при ударах механические напряжения возрастают, что приводит к разрушению печатных плат.

Известна также конструкция радиоэлектронного блока [2], основой которой является гибкая печатная плата. С одной стороны гибкой платы нанесены печатные проводники, а с другой - приклеиваются платы с установленными на них радиоэлементами. Затем гибкая печатная плата изгибается на 180° таким образом, что платы с радиоэлементами оказываются одна против другой и образуют пакет, расстояние между наклеенными платами определяется высотой установленных на них радиоэлементов. С помощью печатных проводников гибкой печатной платы осуществляются соединения внутри плат и между ними. Для фиксации плат в заданном положении применяются распорки (втулки).

Достоинство конструкции состоит в том, что одна гибкая печатная плата обеспечивает электрическую связь между радиоэлементами, находящимися на отдельных вспомогательных платах, и между платами. Однако применение данной конструкции радиоэлектрического блока в ракете или снаряде, стартующих с помощью вышибного заряда, не представляется возможным из-за низкой ударной прочности, так как распорные втулки, скрепляющие платы по небольшим площадям, не обеспечивают требуемую жесткость.

Дополнительно следует отметить, что радиоэлектронный блок в ракете, как правило, сложен, потому что выполняет многочисленные функции и состоит из большого числа плотно размещенных радиоэлементов и печатных плат, так как объем ракеты ограничен. А такое плотное размещение радиоэлементов и печатных плат ведет при покрытии блока, например, заливочной смолой к незаполнению (непроливу) смолы во всем объеме блока. Образуются раковины внутри блока, в которых радиоэлементы, особенно малогабаритные, оказываются не закрепленными смолой и не обеспечивается их прочность.

Кроме того, полностью залитый блок сложен в настройке, проверке, ремонте.

Наиболее близким к предлагаемому радиоэлектронному блоку в конструктивном отношении является радиоэлектронный блок [3], содержащий пакет печатных плат с радиоэлементами, щиты, разделяющие печатные платы и соединенные с ними посредством обрамляющего крепления и стержней. Щиты выполнены в виде предварительно напряженных в направлении, противоположном действию перегрузок, арок с центральным отверстием и гнездами, выполненными на выпуклых поверхностях арок и предназначенных для установки в них с клеем корпусов радиоэлементов. Причем в платах между стержнями выполнены радиальные пазы и центральное отверстие, соосное отверстию в арках. А обрамляющее крепление снабжено втулкой, размещенной в центральном отверстии арок и плат. Электрическая связь между платами выполнена как выводами радиоэлементов, так и отдельным жгутом.

Недостаток конструкции состоит в том, что отдельные провода жгута присоединяются при монтаже к печатным платам с достаточным запасом, чтобы избежать их обрыва из-за натяжений, возникающих, например, при термоциклировании. Этот запас снижает прочность соединений при перемещении блока с большим ускорением и может привести к обрыву проводов. А дополнительные меры по закреплению проводов жгута увеличивают объем блока, массу, а следовательно, возрастает механическая нагрузка на элементы конструкции.

Кроме того, потребовалось усилить мощность вышибного заряда для увеличения дальности полета снаряда, а это вызвало возрастание перегрузки с 10000 g до 12000 g, и известная конструкция радиоэлектронного блока перестала удовлетворять прочностным характеристикам.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности за счет улучшения демпфирующих свойств с сохранением ремонтоспособности отдельных плат и объема блока.

Поставленная задача достигается тем, что в радиоэлектронном блоке, содержащем пакет печатных плат с размещенными на них радиоэлементами и с выполненными в них 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, новым является то, что 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. Это позволяет, при хорошей прочности механических деталей и недостаточной прочности электрических соединителей и печатных плат, значительно повысить прочность блока в целом при одновременном сохранении ремонтоспособности отдельных печатных плат с определенными функциональными свойствами и без увеличения объема блока за счет перераспределения напряжений от щитов с радиоэлементами и печатными платами в места пониженной жесткости щитов (без радиоэлементов в районе прорезей), но достаточной для предотвращения от разрушения.

На фиг.1 изображен общий вид конструкции описываемого радиоэлектронного блока, на фиг.2 - сечение (по А-А на фиг.1), где 1 - щит, 2 - печатная плата, 3 - радиоэлемент, 4 - паз, 5 - прорезь, 6 - консольный отрезок, 7 - рисунок из токопроводников, 8 - часть кругового кольца, 9 - стержень,10 - обрамляющее крепление, 11 - втулка.

Предлагаемая конструкция радиоэлектронного блока выполнена следующим образом.

На вогнутых поверхностях, выполненных в виде арок щитов 1, расположены гибкие печатные платы 2. На выпуклых поверхностях щитов 1, направленных в сторону полета ракеты, размещены с клеем корпуса радиоэлементов 3, выводы которых соединены с печатными платами 2.

В печатных платах 2 выполнены радиальные пазы 4, а в щитах 1 прорези 5, которые совмещены с пазами 4 плат 2. Для обеспечения электрической связи между радиоэлементами 3 в печатных платах 2 выполнены выступающие консольные отрезки 6 из самих плат 2, боковые стороны которых ограничены пазами 4. На консольных отрезках 6 рисунок из токопроводников 7 выполнен в виде частей кругового кольца 8. Консольные отрезки 6 изогнуты вокруг щитов 1 с защемлением их свободных концов щитами 1 и платами 2, с которыми осуществляется электрическая связь, при этом круговые кольца 8 консольных отрезков 6 соединяются с токопроводниками 7 плат 2 и контактируют тем сильнее, чем больше перегрузка. Щиты 1 с платами 2 и радиоэлементами 3, собранными в пакет, скреплены по краям стержнями 9 и обрамляющим креплением 10, а в центре блока - втулкой 11.

Предложенная конструкция радиоэлектронного блока работает следующим образом.

При воздействии на блок больших ускорений в течение короткого времени щиты 1 в районе прорезей 5 работают как рессоры. Концы щитов 1, которые прогибаются от нагрузки, сдвигают консольные отрезки 6 и их круговые кольца 8, выполненные тем же методом, что и токопроводники 7, с трением по поверхности токопроводников 7 плат 2, и тем самым погашают энергию удара.

Кроме того, площадь частей круговых колец 8 больше площади взаимодействующих с ними токовроводников 7, поэтому ни допуск на их изготовление, ни изгиб, ни смещение относительно друг друга не нарушат электрические связи, которые выполнены простыми средствами.

Предложенная конструкция радиоэлектронного блока по сравнению с прототипом отличается:

- повышенной ударной прочностью из-за наличия прорезей в щитах, которые позволяют всей конструкции при значительном ударе, в момент пуска снаряда, (проседать) в направлении действия перегрузки, причем за счет перемещения к периферии блока частей щитов, разделенных прорезями и ослабленные ими. Т.е. эти части в щитах, образованные радиальными прорезями, прогибаются и являются своеобразным демпфером (амортизатором) всего блока, поглощающим энергию удара, чем снижается амплитуда прогиба щитов и плат в местах расположения радиоэлементов сверх заданной величины;

- технологичностью с обеспечением ремонтопригодности, простотой конструкции и малой массой за счет не введения в блок дополнительных деталей и материалов.

- значительной вибропрочностью, особенно при использовании радиоэлектронных блоков в сверхзвуковых ракетах, вращающихся с большой угловой скоростью, за счет того что дополнительные механические напряжения, возникающие от кориолисового ускорения, направленного перпендикулярно стенкам корпуса ракеты, поджимают круговые секторы к токопроводникам печатных плат, потому что масса арочный щитов больше массы консольных отрезков печатных плат. При этом поворот консольных участков от воздействия угловой скорости ракеты не разъединяет токопроводящий рисунок с круговым сектором.

Источники информации

1. Патент США, №3376479, Н. Кл. 317-101 от 30.04.65 г., аналог.

2. Патент ГДР, №115286, Н. Кл. 21 а⁴ 75 (Н 05 К 1/14) от 27.11.74 г., аналог.

3. Заявка Российской Федерации №2001129646, Н 05 К 1/00, 1/02, 7/02, 7/06, 5/00 от 1.11.2001 г., прототип.

Изобретение относится к области разработки конструкций радиоэлектронных блоков, которые могут использоваться в артиллерийских управляемых снарядах (УАС), а также в противотанковых комплексах (ПТУР) или в зенитных управляемых ракетах (ЗУР). Технический результат - повышение ударной прочности конструкции блока. Радиоэлектронный блок содержит пакет печатных плат с размещенными на них радиоэлементами и с выполненными в них 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. 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. 2 ил.

Радиоэлектронный блок, содержащий пакет печатных плат с размещенными на них радиоэлементами и с выполненными в них 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, отличающийся тем, что 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.