Анализ механических и климатических требований к проектированию гермитичной радиоэлектронной аппаратуры гидроакустических комплексов и разработка блока коммутации гермоприбора
|
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИЗ МЕХАНИЧЕСКИХ И КЛИМАТИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ АППАРАТУРЕ ГАК ПОДВОДНЫХ ЛОДОК 7
1.1 Механические и климатические требования 11
1.2 Общие требования 12
Выводы 25
2 АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ ГЕРМЕТИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ
ПРИБОРОВ ПРОЧНОГО КОРПУСА И КАПСУЛЫ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 27
2.1 Выбор и установка амортизаторов 27
2.2 Анализ и применение амортизаторов 30
2.3 Способы монтажа амортизаторов 31
2.4 Виды эксплуатации и обслуживания амортизирующих креплений 33
2.5 Размещение приборов в капсуле ПЛ 33
Выводы 39
3 ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЕРМЕТИЧНОГО
ПРИБОРА И ЕГО СОСТАВНЫХ
ЧАСТЕЙ 41
3.1 Разработка и конструирование модуля 1 уровня 41
3.2 Расчет показателей надежности 48
3.3 Разработка сборочных чертежей: модуля 1, крейта, гермошкафа 58
Выводы 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 73
ПРИЛОЖЕНИЯ 76
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИЗ МЕХАНИЧЕСКИХ И КЛИМАТИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ АППАРАТУРЕ ГАК ПОДВОДНЫХ ЛОДОК 7
1.1 Механические и климатические требования 11
1.2 Общие требования 12
Выводы 25
2 АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ ГЕРМЕТИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ
ПРИБОРОВ ПРОЧНОГО КОРПУСА И КАПСУЛЫ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 27
2.1 Выбор и установка амортизаторов 27
2.2 Анализ и применение амортизаторов 30
2.3 Способы монтажа амортизаторов 31
2.4 Виды эксплуатации и обслуживания амортизирующих креплений 33
2.5 Размещение приборов в капсуле ПЛ 33
Выводы 39
3 ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЕРМЕТИЧНОГО
ПРИБОРА И ЕГО СОСТАВНЫХ
ЧАСТЕЙ 41
3.1 Разработка и конструирование модуля 1 уровня 41
3.2 Расчет показателей надежности 48
3.3 Разработка сборочных чертежей: модуля 1, крейта, гермошкафа 58
Выводы 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 73
ПРИЛОЖЕНИЯ 76
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Как известно, большинство российских/советских подводных лодок строились именно по двухкорпусной схеме: прочный (внутренний) корпус, содержащий все основные системы и устройства; лёгкий (внешний) корпус, охватывающий по всей длине прочный, там находится всё вспомогательное глубоководное оборудование (кабеля, антенны, буксируемые ГАС). Ребра жесткости прочного корпуса также располагаются с наружной стороны, экономя драгоценный объем внутренних помещений. И, если прочный корпус разделён водонепроницаемыми переборками на отсеки, что обеспечивает ему полную герметичность, то лёгкий корпус водонепроницаемости не обеспечивает, именно поэтому в нем используют герметичную капсулу для радиоэлектронной аппаратуры, которая нуждается в специальных условиях эксплуатации.
Важнейшими характеристиками в ходе конструирования морского электротехнического оборудования подводной лодки, является его защита от возможных внешних воздействующих факторов (проникновения воды, пыли, температуры, от ударов, вибраций, посторонних твёрдых предметов, качки). Каждый электротехнический прибор имеет свою степень защищённости, обеспечиваемую оболочкой (код IP). Существует классификация защиты, которая исходит от набора механо-климатических условий, предъявляемых к этому прибору. По ней присваивается степень защиты оболочки, которую различают с помощью записи в коде IP.
В данной работе проводится анализ и разработка герметичных конструкций радиоэлектронной аппаратуры гидроакустических комплексов (ГАК) установленных в капсуле подводных лодок. Данная аппаратура относится к области гидроакустики и может быть использована в качестве гидроакустического вооружения подводных лодок различного назначения, а также при проведении подводных геологических и гидротехнических работ и в исследованиях Мирового океана.
Главная задача ГАК - обнаружить сигналы на фоне собственных шумов, шумов обтекания при движении лодки, морских шумов, мешающих целей, и еще массы факторов, маскирующих полезный сигнал. Поэтому практической частью дипломной работы стал, анализ требований к приборам установленным в герметичной капсуле ПЛ. Гермпорибор является важным элементом комплекса, к нему предъявляются специальные требования, так как при создании подобных приборов решаются не только научно-технические, но и эргономические, психологические проблемы - недостаточно принять сигнал из внешней среды, необходимо чтобы операторы комплекса (а это минимальное количество человек) в каждый момент времени имели полное представление об окружающей обстановке, контролируя и безопасность корабля, и перемещение множества целей, надводных, подводных, воздушных, представляющих потенциальную угрозу или интерес для подводной лодки. По тому же можно говорить об очевидной актуальности выбранной темы.
Объект исследований - гидроакустический комплекс.
Предмет исследований - блок коммутации гермоприбора.
Целью работы, является:
- Исследование и разработка герметичных конструкций приборов капсульной группы ГАК подводных лодок в соответствии с механо- климатическими требованиями.
В работе решены следующие задачи:
- Анализ механических и климатических требований предъявляемых аппаратуре ГАК подводных лодок;
- Анализ различных герметичных конструкций для приборов прочного корпуса и капсулы подводной лодки;
- Выбор конструкции и проектирование герметичного прибора и его составных частей;
Научная новизна и практическая значимость исследования заключается в решении ряда задач, для аппаратуры ГАК находящейся в герметичной капсуле ПЛ:
- В ГАК, оборудование для предварительной обработки сигналов, частично перенесено в капсулу ПЛ
- Стала применяться более мощная и функциональная электронная аппаратура, устанавливаемая в капсуле ПЛ
- Изменено формирование ЗИП, заменив гермоблок в котором установлены модули на модули 1 уровня, устанавливаемые при ремонте в гермошкаф.
Важнейшими характеристиками в ходе конструирования морского электротехнического оборудования подводной лодки, является его защита от возможных внешних воздействующих факторов (проникновения воды, пыли, температуры, от ударов, вибраций, посторонних твёрдых предметов, качки). Каждый электротехнический прибор имеет свою степень защищённости, обеспечиваемую оболочкой (код IP). Существует классификация защиты, которая исходит от набора механо-климатических условий, предъявляемых к этому прибору. По ней присваивается степень защиты оболочки, которую различают с помощью записи в коде IP.
В данной работе проводится анализ и разработка герметичных конструкций радиоэлектронной аппаратуры гидроакустических комплексов (ГАК) установленных в капсуле подводных лодок. Данная аппаратура относится к области гидроакустики и может быть использована в качестве гидроакустического вооружения подводных лодок различного назначения, а также при проведении подводных геологических и гидротехнических работ и в исследованиях Мирового океана.
Главная задача ГАК - обнаружить сигналы на фоне собственных шумов, шумов обтекания при движении лодки, морских шумов, мешающих целей, и еще массы факторов, маскирующих полезный сигнал. Поэтому практической частью дипломной работы стал, анализ требований к приборам установленным в герметичной капсуле ПЛ. Гермпорибор является важным элементом комплекса, к нему предъявляются специальные требования, так как при создании подобных приборов решаются не только научно-технические, но и эргономические, психологические проблемы - недостаточно принять сигнал из внешней среды, необходимо чтобы операторы комплекса (а это минимальное количество человек) в каждый момент времени имели полное представление об окружающей обстановке, контролируя и безопасность корабля, и перемещение множества целей, надводных, подводных, воздушных, представляющих потенциальную угрозу или интерес для подводной лодки. По тому же можно говорить об очевидной актуальности выбранной темы.
Объект исследований - гидроакустический комплекс.
Предмет исследований - блок коммутации гермоприбора.
Целью работы, является:
- Исследование и разработка герметичных конструкций приборов капсульной группы ГАК подводных лодок в соответствии с механо- климатическими требованиями.
В работе решены следующие задачи:
- Анализ механических и климатических требований предъявляемых аппаратуре ГАК подводных лодок;
- Анализ различных герметичных конструкций для приборов прочного корпуса и капсулы подводной лодки;
- Выбор конструкции и проектирование герметичного прибора и его составных частей;
Научная новизна и практическая значимость исследования заключается в решении ряда задач, для аппаратуры ГАК находящейся в герметичной капсуле ПЛ:
- В ГАК, оборудование для предварительной обработки сигналов, частично перенесено в капсулу ПЛ
- Стала применяться более мощная и функциональная электронная аппаратура, устанавливаемая в капсуле ПЛ
- Изменено формирование ЗИП, заменив гермоблок в котором установлены модули на модули 1 уровня, устанавливаемые при ремонте в гермошкаф.
Цели работы - исследование и разработка герметичных конструкций приборов капсульной группы ГАК подводных лодок в соответствии с механо- климатическими требованиями.
В процессе достижения поставленной цели получены следующие результаты.
1. Выполнен анализ механо-климатических требований к проектированию герметичной аппаратуры.
На основании проделанного анализа, можно сказать, что в зависимости от назначения, условий размещения и эксплуатации аппаратуры, а именно размещение ее в герметичной необслуживаемой капсуле ПЛ, аппаратура морской техники должна быть стойкой, прочной и устойчивой к внешним воздействующим факторам, поэтому к ней предъявляются механо- климатические требования, такие как: устойчивость к вибрациям, ударам, качке, наклонам, изменению температуры, влажности. Так же предъявляются общие требования, которые необходимо соблюдать при проектировании и разработке прибора:
- Требования к оболочке (гермоприбору присвоен код IPX7, что позволяет ему непродолжительное время находиться под водой);
- Требования к составным частям (функциональная полнота ЭМ, информационная и программная совместимость для средств вычислительной техники, функциональная и конструктивная завершенность ЭМ, возможность перестройки функциональной структуры и характеристик у аналоговых ЭМ, возможность автоматизированного контроля работоспособности, высокая безотказность и ремонтопригодность);
- Требования к органам управления и настройки (органы управления должны быть закреплены в одном положении; ручки органов управления должны быть снабжены блокирующими устройствами; во избежание случайного включения/отключения аппаратуры; удобное расположение, для наблюдения оператором, экранов индикаторов и шкал приборов; так же в аппаратуре желательна установка счетчиков, которые будут регистрировать время их работы).
- Требования к габаритным размерам и массе (масса узлов и блоков должна быть не более 30кг; если масса превышает 30 кг, тогда должно быть дополнительное устройство для подъема блоков; аппаратура, предназначенная для установки на объектах, должна проходить через проемы этих объектов (люки, двери, шахты));
- Требования к материалам и покрытиям (материалы, применяемые для изготовления деталей, узлов и блоков аппаратуры, должны быть выбраны исходя из назначения и условий эксплуатации аппаратуры и соответствовать требованиям, указанным в стандартах или ТУ);
- Требования к маркировке (маркировка должна быть устойчивой в течение всего срока эксплуатации; наносить маркировку следует на несъемных частях аппаратуры; аппаратуру следует маркировать в соответствии с утвержденными документами).
Существуют способы проверки аппаратуры, на соответствие требованиям, предъявляемых к ней. Например, при проверке кода IP, на производстве гермоблок погружают в воду, через штуцер накачивают воздух и смотрят на наличие пузырьков воздуха в воде. В условиях сборки и эксплуатации этот способ не подходит, в этом случае через штуцер подают некоторое давление, через пол часа смотрят, упало давление в пределах нормы или нет.
2. Выполнен анализ различных герметичных конструкций для приборов прочного корпуса и капсулы ПЛ.
Для решения поставленной задачи, был произведен анализ и применение амортизаторов.
Работоспособность схемы амортизирующего крепления определяется на основании специальных расчетов, включающих (расчет собственных частот амортизирующего). Критериями работоспособности амортизирующего крепления являются: обеспечение необходимой виброизолирующей эффективности амортизирующего креплении, обеспечение стойкости амортизированного объекта к ударному воздействию. В отличие от прочного корпуса, где приборы крепятся на сам корпус, в капсуле же, гермошкафы прочно устанавливаются на рамы, рамы уже с помощью амортизаторов прикреплены к стенам капсулы ПЛ. В данном случае используются спирально - тросовые виброизоляторы. Монтаж амортизирующих креплений следует производиться в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.....
В процессе достижения поставленной цели получены следующие результаты.
1. Выполнен анализ механо-климатических требований к проектированию герметичной аппаратуры.
На основании проделанного анализа, можно сказать, что в зависимости от назначения, условий размещения и эксплуатации аппаратуры, а именно размещение ее в герметичной необслуживаемой капсуле ПЛ, аппаратура морской техники должна быть стойкой, прочной и устойчивой к внешним воздействующим факторам, поэтому к ней предъявляются механо- климатические требования, такие как: устойчивость к вибрациям, ударам, качке, наклонам, изменению температуры, влажности. Так же предъявляются общие требования, которые необходимо соблюдать при проектировании и разработке прибора:
- Требования к оболочке (гермоприбору присвоен код IPX7, что позволяет ему непродолжительное время находиться под водой);
- Требования к составным частям (функциональная полнота ЭМ, информационная и программная совместимость для средств вычислительной техники, функциональная и конструктивная завершенность ЭМ, возможность перестройки функциональной структуры и характеристик у аналоговых ЭМ, возможность автоматизированного контроля работоспособности, высокая безотказность и ремонтопригодность);
- Требования к органам управления и настройки (органы управления должны быть закреплены в одном положении; ручки органов управления должны быть снабжены блокирующими устройствами; во избежание случайного включения/отключения аппаратуры; удобное расположение, для наблюдения оператором, экранов индикаторов и шкал приборов; так же в аппаратуре желательна установка счетчиков, которые будут регистрировать время их работы).
- Требования к габаритным размерам и массе (масса узлов и блоков должна быть не более 30кг; если масса превышает 30 кг, тогда должно быть дополнительное устройство для подъема блоков; аппаратура, предназначенная для установки на объектах, должна проходить через проемы этих объектов (люки, двери, шахты));
- Требования к материалам и покрытиям (материалы, применяемые для изготовления деталей, узлов и блоков аппаратуры, должны быть выбраны исходя из назначения и условий эксплуатации аппаратуры и соответствовать требованиям, указанным в стандартах или ТУ);
- Требования к маркировке (маркировка должна быть устойчивой в течение всего срока эксплуатации; наносить маркировку следует на несъемных частях аппаратуры; аппаратуру следует маркировать в соответствии с утвержденными документами).
Существуют способы проверки аппаратуры, на соответствие требованиям, предъявляемых к ней. Например, при проверке кода IP, на производстве гермоблок погружают в воду, через штуцер накачивают воздух и смотрят на наличие пузырьков воздуха в воде. В условиях сборки и эксплуатации этот способ не подходит, в этом случае через штуцер подают некоторое давление, через пол часа смотрят, упало давление в пределах нормы или нет.
2. Выполнен анализ различных герметичных конструкций для приборов прочного корпуса и капсулы ПЛ.
Для решения поставленной задачи, был произведен анализ и применение амортизаторов.
Работоспособность схемы амортизирующего крепления определяется на основании специальных расчетов, включающих (расчет собственных частот амортизирующего). Критериями работоспособности амортизирующего крепления являются: обеспечение необходимой виброизолирующей эффективности амортизирующего креплении, обеспечение стойкости амортизированного объекта к ударному воздействию. В отличие от прочного корпуса, где приборы крепятся на сам корпус, в капсуле же, гермошкафы прочно устанавливаются на рамы, рамы уже с помощью амортизаторов прикреплены к стенам капсулы ПЛ. В данном случае используются спирально - тросовые виброизоляторы. Монтаж амортизирующих креплений следует производиться в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.....
