устройство для защиты от механических воздействий

Формула изобретения

Устройство для защиты от механических воздействий, содержащее корпус, внутри которого размещен пакет печатных плат, отличающееся тем, что пакет печатных плат установлен на амортизирующих прокладках внутри одного корпуса, заполненного дискретными рабочими средами, при этом корпус выполнен деформируемым и размещен в дополнительно введенном другом жестком корпусе, пространство между которыми заполнено полимерным компаундом, на боковых поверхностях жесткого корпуса выполнен кольцевой фланец с крешерами, при этом фланец расположен на одной плоскости с центром масс устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам защиты от механических воздействий, а именно к конструированию радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использовано в аппаратуре, которая эксплуатируется в условиях воздействия интенсивных механических нагрузок.

Известно устройство "Радиоэлектронный блок" (см. а.с. №1594714 от 06.05.88 г., опубликовано в бюллетене "Изобретения" №35 от 23.09.90), содержащее корпус в виде основания со стенками, в котором установлены печатные платы и прокладки из вибропоглощающего материала. Платы установлены таким образом, что соотношение частот собственных колебаний смежных плат, а также крайней платы и основания больше или равно двум.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является то, что данный радиоэлектронный блок защищен только от воздействия вибрационных нагрузок. Как правило, в реальных условиях нагрузки на РЭА носят интегральный характер - вибрация, удары и линейное ускорение. Причем с увеличением скоростей носителей РЭА (ракет, самолетов) растут и уровни механических нагрузок.

Решаемая задача - создание виброударостойкого радиоэлектронного блока с повышенной надежностью работы в условиях воздействия интенсивных механических нагрузок. Технический результат - повышение виброударостойкости радиоэлектронного блока.

Устройство для защиты от механических воздействий, содержащее корпус, внутри которого размещен пакет печатных плат.

Новым является то, что пакет печатных плат установлен на амортизирующих прокладках внутри одного корпуса, заполненного дискретными рабочими средами (ДРС), при этом корпус выполнен деформируемым и размещен в дополнительно введенном другом жестком корпусе, пространство между которыми заполнено полимерным компаундом, на боковых поверхностях жесткого корпуса выполнен кольцевой фланец с крешерами, при этом фланец расположен в одной плоскости с центром масс радиоэлектронного блока.

На чертеже представлен общий вид конструкции устройства. Устройство содержит пакет печатных плат 1, установленный на амортизирующих прокладках 2, внутри первого деформируемого корпуса 3, который заполнен ДРС 8. Пакет печатных плат 1 предварительно залит (герметизирован) компаундом для исключения влияния ДРС на электрорадиоизделия. Деформируемый корпус 3 установлен во второй жесткий (недеформируемый) корпус 5, пространство между которыми заполнено полимерным компаундом 4. На боковых поверхностях жесткого корпуса 5 выполнен кольцевой фланец с крешерами 6, при этом фланец расположен в одной плоскости с центром масс (ЦМ) устройства. Крепление устройства осуществляется посредством шпилек 7 и гаек 10 к основанию 9.

Конструкция устройства включает в себя следующие уровни защиты от интегральных механических воздействий.

Первый уровень - размещение пакета печатных плат 1 на резиновых прокладках 2 в объеме, заполненном ДРС 8. За счет разнообразных физических процессов, протекающих в ДРС при воздействии механической энергии, в них идет интенсивное рассеивание последней. Корпус 3 выполняется из деформируемых сплавов и может при воздействии удара деформироваться, поглощая таким образом часть энергии удара.

Второй уровень защиты сформирован специальной заливкой устройства полимерным компаундом 4.

Третий уровень представлен крешерами 6, конструкции крешеров могут быть различные, например, просто тонкостенные втулки. Часть механической энергии ударного воздействия поглощается крешерами при их смятии. Система крешерной защиты рассчитана на одно ударное воздействие. При этом учитывается, что ударное воздействие, как правило, имеет три составляющих - основное направление и два боковых. Последние обычно менее интенсивные. Поэтому крешеры 6 предназначены для поглощения энергии основной составляющей ударного воздействия. Энергия боковых составляющих ударного воздействия поглощается другими уровнями защиты устройства. При достаточно высоких уровнях боковых составляющих ударного воздействия крешеры 6 обеспечивают защиту устройства при смятии их боковых поверхностей. Для этого во фланце второго корпуса 5 выполнены пазы Б.

Конструкция второго жесткого корпуса 5 и способ крепления блока также снижает динамичность устройства. На боковых поверхностях второго корпуса выполнен кольцевой фланец с крешерами 6, при этом фланец расположен на одной плоскости с центром масс устройства. Это исключает появление дополнительных опрокидывающих моментов.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии на устройство интегральной виброударной нагрузки большой интенсивности часть ее энергии, теоретически приблизительно 20-30%, поглощается крешерами 6 за счет их пластической деформации, при этом происходит завал фронта ударного импульса. В этом заключается основной метод защиты РЭА от ударных воздействий большой интенсивности - искусственное увеличение времени нарастания ударного ускорения. Часть вибрационных нагрузок рассеивается в слое полимерного компаунда 4 за счет его упругой деформации и сил трения.

Первый корпус 3 и слой ДРС 8 за счет своих упругих свойств предохраняют пакет печатных плат 1 от деформаций. Первый корпус 3 при возрастании уровня механических нагрузок поглощает часть их энергии (теоретически около 10-15%) за счет пластических деформаций. Слой ДРС 8 и амортизирующие прокладки 2 создают вокруг пакета печатных плат вязко-упругую защиту, предохраняя его от местных деформаций и ударов. Кроме того, конструкция второго жесткого корпуса 5 предохранит устройство от разрушения при попадании в него различных посторонних тел (например, крепежных и других деталей, сорванных при механическом воздействии, с других элементов конструкции объекта-носителя). Конструкция крепежа устройства предохраняет его от срыва с места установки на объекте-носителе при ударном воздействии. Это достигается совмещением плоскости крепления и плоскости центра масс радиоэлектронного блока и применением крешеров 6, за счет чего снижается вероятность возникновения при ударном воздействии дополнительных опрокидывающих и других моментов, которые могут привести к нежелательным смещениям и деформациям элементов конструкции устройства и элементов его крепления.

Изготовлен макет устройства. Имитатор пакета печатных плат устанавливается в первый деформируемый корпус, а его полость после установки в него имитатора пакета печатных плат заполняется ДРС. В качестве ДРС был выбран гранулированный полистирол ПСВ-С. Заполнение проводится на вибростенде при частоте 100 Гц с виброускорением 1g. После заполнения первого корпуса ДРС он устанавливается во второй жесткий корпус, который одновременно является и контейнером, специально сконструированным для ударных испытаний. Монтаж производится на крешеры. Для измерения амплитуд ударного импульса на контейнере и на макете пакета печатных плат установлены акселерометры.