Этап 3: Разработка рабочей конструкторской документации

Этап 2: Техническое проектирование

Этап 1: Эскизное проектирование

 

Эскизный проект это совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия.

Цель эскизного проектирования - проверить работоспособность идеи, сформулированной в ТЗ или техническом предложении. В процессе ЭП проверяются главные конструктивные и технологические решения. На этом этапе окончательно отрабатываются структурная и функциональная схемы и дается первый рабочий вариант принципиальной электрической схемы, выбирается элементная база.

На этапе разработки ЭП прорабатывают и рассматривают варианты изделия ВТ, при этом анализируют результаты ранее проведенных исследований и последние достижения науки и техники, в том числе по зарубежным аналогам.

В общем случае производится макетирование. Основное назначение макетирования - проверить основные компоновочные и конструктивные решения и возможность нормальной работы изделия в данном конструк­тивном оформлении. На этом этапе определяются уточненные габариты и вес будущего изделия, а также варианты его возможного размещения на объекте-носителе ЭС.

Положительное решение по ЭП даёт право перейти к следующему этапу ОКР.

 

Технический проект это совокупность конструкторских документов, содержащая окончательные технические решения, дающие полное представление о структуре и конструкции изделия.

Цель технического проектирования - выполнить работы, необходимые для обеспечения предъявляемых к изделию требований и позволяющие получить полное представление о его конструкции, оценить степень сложности изготовления, удобство эксплуатации, целесообразность и возможность ремонта.

При этом проводят разработку конструктивных решений, выполнение необходимых расчетов и разработку необходимых схем.

Положительное решение по ТП даёт право перейти к следующему этапу ОКР.

Цель и содержание работ этапазаключаются в разработке рабочей конструкторской документации (РКД) для изготовления и проведения испытаний опытного образца изделия, в том числе учебно-тренировочных средств, специального технологического оборудования и оснастки, предназначенных для обеспечения эксплуатации, технического обслуживания и ремонта изделия в процессе эксплуатации, а также при необходимости программной документации.

На данной стадии конструкторские документы на изделия выполняются полностью и все без исключения, в виде документов на бумажных носителях или в виде электронных документов при использовании систем автоматизированного проектирования (САПР).

Конструкторская документация в совокупности определяет состав, конструкцию и устройство ЭС и содержит все необходимые данные, определяющие его способность выполнять свои функции и сохранять работоспособное состояние в течение требуемого промежутка времени.

Работоспособное состояние (работоспособность) это состояние ЭС, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять функции по предназначению, соответствуют требованиям. А способность сохранять во времени значения всех параметров в установленных пределах, характеризующих способность выполнять в заданных условиях применения свои функции, называется надежностью ЭС. Надёжность ЭС характеризуется безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

С целью обеспечения требуемой надежности разработчики ЭС применяют резервирование путём введения информационной или аппаратурной избыточности с целью сохранения работоспособного состояния изделия при отказе одного или нескольких его элементов.

Отказом называется событие, заключающееся в нарушении работоспособности ЭС.

Причины возникновения отказов ЭС, обусловленные неудовлетворительными конструкторскими решениями, включающими недостаточную защиту ЭС от влияния окружающей среды, механических воздействий, действия температурных, электромагнитных полей и радиации.

Первым фактором повышения надёжности ЭС является защита ЭС от атмосферных воздействий

В процессе производства, хранения и эксплуатации ЭС подвергаются воздействию влаги, содержащейся в окружающем пространстве, внутренней среде блоков, материалах конструкции ЭС.

Наличие влаги во внутренней среде корпуса ЭС обусловлено следующими причинами:

- проникновением через микропоры из внешней среды;

- невозможностью полной осушки среды заполнения ЭС (без влагопоглотителя);

- наличием в конструкционных материалах корпуса.

Механизм взаимодействия зависит от характера материала (органический, неорганический) и его способности поглощать (сорбировать) влагу или удерживать её на поверхность (адсорбировать). Но в любом случае, воздействие влаги на материалы и компоненты ЭС приводит к постепенным и внезапным отказам его элементов.

Для обеспечения надёжности функционирования ЭС при воздействии влаги разработчики применяют влагозащитные конструкции, которые подразделяются на две группы: монолитные и полые.

Монолитные оболочки составляют неразрывное целое с защищаемым узлом.

Монолитные плёночные оболочки используются как зашита бескорпусных компонентов, компонентов с улучшенными частотными свойствами и конструктивных компонентов.

Монолитные оболочки из органических материалов изготовляют методами опрессовки, пропитки, обволакивания, заливки.

Полые влагозащитные оболочки позволяют освободить защищаемые компоненты от механического контакта с оболочкой, что обеспечивает работу в более широком диапазоне температур и исключает химическое взаимодействие оболочки и защищаемого компонента.

Следующим фактором повышения надёжности ЭС является защита от механических воздействий

В процессе производства, эксплуатации и хранения ЭС могут испытывать те или иные механические динамические воздействия, характеризуемые диапазоном частот колебаний, их амплитудой, ускорением и временем действия

Все виды механических динамических воздействий делятся на вибрационные (вибрации), ударные (удары), инерционные (линейные ускорения).

Устойчивость ЭС к механическим воздействиям характеризуется его вибропрочностью и виброустойчивостью.

Вибропрочность это способность конструкции противостоять разрушающему воздействию вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений. Эта характеристика связана с транспортной вибрацией (аппаратура выключена).

Виброустойчивость это способность конструкции ЭС выполнять свои функции при вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений. Эта характеристика связана с эксплуатационной вибрацией (аппаратура включена).

Защита ЭС от механических воздействий осуществляется следующими группами методов:

- уменьшается интенсивность источников механических воздействий (путем их балансировки, уменьшения зазоров, виброизоляции самого источника механических воздействий);

- уменьшается величина передаваемых ЭС воздействий (путем его виброизоляции, демпфирования, устранения резонансов, активной виброзащиты с помощью эксцентриков, маятников, гироскопов);

- используются наиболее прочные компоненты и узлы.

Следующим фактором повышения надёжности ЭС является обеспечение требуемых тепловых режимов

Тепловой режим характеризуется совокупностью температур всех элементов, из которых состоит ЭС.

Общее содержание обеспечения требуемых температурных условий работы ЭС заключается в задании необходимого установившегося теплового режима, когда количество рассеиваемого тепла в окружающую среду равно выделенному. При этом разработчик обеспечивает режим, при котором температура нагрева для любого элемента не должна превышать допустимых значений.

Решение этой задачи осуществляется двумя подходами:

- снижением общей (средней) температуры нагрева ЭС;

- отводом теплоты от отдельных наиболее нагретых участков объема.

Реализация этих подходов осуществляется методами, основанными на естественном или принудительном охлаждении.

К естественному охлаждению относятся системы, где охлаждение происходит наружной средой поверхности аппарата.

Для охлаждения ЭС следует в первую очередь интенсифицировать процесс радиации за счет окраски как внутренней, так и наружной поверхности теплоотвода темными матовыми красками.

А узлы и приборы, которые нужно защитить от теплового воздействия должны иметь светлую блестящую поверхность.

Повышение эффективности достигается увеличением теплоотдающей поверхности с помощью радиаторов.

Принудительное охлаждение осуществляется продувкой внутренней зоны прибора воздухом, наружным обдувом его поверхности, перемешиванием воздуха внутри аппарата, использованием микрохолодильных и термостатирующих устройств, термоэлектрических батарей, жидкостных и воздушных испарительных систем.

Принудительная вентиляция подразделяется на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную.

Воздушно-испарительные устройства работают на основе испаряемых жидкостей с низкой температурой кипения.

Наиболее эффективными являются жидкостно-испарительные системы, где охлаждение производится за счет циркуляции охлаждающей жидкости через специальные каналы в несущей конструкции или через радиаторы. Они обладают высоким КПД и не зависят от условий окружающей среды.

Термоэлектрическое охлаждение основывается на использовании эффекта Пельтье, когда поглощение тепла происходит на одном спае полупроводникового элемента, а выделение его на другом.

Эффективность принудительных систем охлаждения повышается применением термобатарей.

Следующим фактором повышения надёжности ЭС является электромагнитная совместимость

Повышение плотности электромонтажа ЭС, снижение напряжения питания обуславливают возникновение внутренних помех при функционировании разрабатываемых изделий.

Повышения помехоустойчивости ЭС в процессе разработки добиваются экранированием связей и функциональных узлов, конструированием линий электромонтажа с учетом компенсации помех противоположной полярности, применением развязывающих фильтров, элементов согласования и заземления.

Экранирование заключается в локализации электромагнитной энергии в определенном пространстве. Поглощая и отражая поток электромагнитной энергии, создаваемой источниками поля, экран отводит его от защищаемой области.

Ослабление помех при фильтрации достигается методами:

- шунтирования их на землю,

- отражения помех обратно к источнику,

- рассеяния (превращения помех в тепловую энергию).

Ошибки, допущенные при проектировании заземлений, могут явиться причиной возрастания уровня помех и нарушения ЭМС компонентов ЭС.

Поэтому при выполнении заземлений придерживаются наиболее общих правил, которые состоят в следующем:

- сопротивления заземляющих проводников, а также общих земляных шин должны быть минимальны.

- следует по возможности избегать использования общих проводников в системах экранирующего и защитного заземлений и цепях, по которым протекают слабые токи сигналов.

- контуры заземлений должны по возможности отсутствовать. Для их исключения используют изолирующие и нейтрализующие трансформаторы или оптроны

Следующим фактором повышения надёжности ЭС является защита от действия проникающей радиации

Ионизирующая радиация проникает в толщу вещества и вызывает в нем ионизацию.