Разработка технического задания на конструирование РЭС.

УДК 621.396.6 (075)

 

 

Рецензенты:	кафедра КиТ РЭС Арзамасского политехнического института Нижегородского государственного технического университета (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. Н.П. Ямпурин);
	А.Л. Цеханович

 

Автор: В.Ф. Борисов, Васильева Т.Ю.

Методические указания к практическим занятиям по курсу «основы конструирования аппаратуры мобильной связи.: В.Ф. Борисов, Васильева Т.Ю.. – М.: МАИ (НИУ). – 93 с.: ил.

 

Данные методические указания предназначены для выполнения заданий курсу «Основы конструирования аппаратуры мобильной связи»

Пособие охватывает важнейшие разделы читаемой студентам дисциплины: «Проектно – конструкторские задачи ранних стадий разработки», «Проектирование современных конструкций РЭС», «Основы обеспечения тепловых режимов РЭС», «Основы защиты РЭС от механических воздействий». По каждому из названных разделов дисциплины обозначено по две темы практических занятий. В пределах темы изложены краткие теоретические сведения, методические указания по решению задачи и примеры решения задачи. В приложениях к пособию помещены необходимые справочные материалы, которые используются при решении задач.

Методические указания предназначены для всех специальностей направления 220500 – " Проектирование и технология электронно-вычислительных средств".

 

© «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ), 2017.

 

 

	Содержание	стр
Практическое занятие №1	Разработка ТЗ на конструирование ЭС.
Практическое занятие №2	Анализ конструкций ЭС по показателям качества.
Практическое занятие №3	Расчёт параметров печатного монтажа.
Практическое занятие №4	Выбор класса точности изготовления монтажных плат.
Практическое занятие №5	Разработка тепловых моделей конструкций ЭС.
Практическое занятие №6	Проектирование заземлений конструкций ЭС.
Практическое занятие №7	Анализ вибропрочности конструкций.
	Приложения
	Литература

 

 

Практическое занятие №1.

Разработка технического задания на конструирование РЭС.

 

1.1. Краткие теоретические сведения

 

Техническое задание - основной документ, по которому разрабатывается конструкция. ТЗ составляется всеми заинтересованными сторонами, участвующими в разработке на основе заявки на разработку, которую составляет заказчик совместно с потребителем аппаратуры.

Заявка на разработку содержит: назначение изделия; предполагаемый изготовитель: ориентировочная потребность в изделии; стоимость и сроки разработки; технико-экономическое обоснование; основные требования, предъявляемые к изделию и условия эксплуатации.

В процессе составления ТЗ исходные данные, приведенные в заявке, уточняются в результате согласования ТЗ с разработчиком и соразработчиком. Порядок ТЗ регламентирует ГОСТ 15001-73.

ТЗ оформляют в соответствии с общими требованиями ЕСКД к текстовым документам КД (ГОСТ 2.105-79) на листах формата А4, как правило, без рамки, основной надписи и дополнительных граф к ней. Номера листов проставляют в верхней части листа над текстом.

ТЗ состоит из ряда разделов, главным из которых является раздел "Технические требования" (ТТ). ТТ состоят из десяти подразделов:

1. Состав изделия и требования к конструируемому устройству:

а). Наименование, число и назначение основных частей изделия;

б). Конструкторские требования (габаритные, установочные и присоединительные размеры);

в). Масса изделия;

г). Требования по охране окружающей среды;

д). Требования к взаимозаменяемости конструкции;

е). Требования к устойчивости к агрессивным средам;

ж). Требования к электромагнитной совместимости (помехоустойчивости и уровням наводимых помех);

з). Требования к ЗИП по виду и составу.

2. Показатели назначения. Сюда входят требования к функциональным параметрам данной конструкции.

3. Требования к надежности.

4. Требования к технологичности.

5. Требования к уровню унификации и стандартизации.

6-8. Требования: безопасности, эргономики, патентной чистоты. Здесь указывается перечень стран, на которые патентная чистота должна быть распространена.

9. Условия эксплуатации:

а). Условия эксплуатации, в которых должна быть обеспечена работоспособность;

б). Допустимые разовые кратковременные воздействия климата.

в). Механические воздействия на изделие;

г). Виды обслуживания изделия (постоянные, периодические, состав и квалификация обслуживающего персонала).

10. Требования к упаковке, транспортировке и хранению. Кроме ТТ в ТЗ оговариваются стадии и сроки прохождения стадий. Отдельные стадии разработки могут быть исключены из ТЗ, если изделие не является сложным или производится модернизация.

Основными исходными данными для выполнения студентом практического занятия являются:

- Схема электрическая принципиальная устройства с перечнем входящих электрорадиоэлементов;

- Электрические требования с указанием данных разрабатываемого устройства;

- Конструктивные требования: компоновочные данные, показатели надежности, уровень миниатюризации, степень унификации, технологичность конструкции и т.д.;

- Условия эксплуатации, определяемые объектом эксплуатации РЭС;

- Технико-экономические требования (задаются серийностью производства).

Анализ исходных данных проводится с целью уточнения технических требований задания и оценки применяемой элементной базы. По результатам проведенного анализа индивидуального задания разрабатывается расширенное техническое задание, форма которого приведена в приложении 14.

Показатели назначения устанавливают основные технические ха­рактеристики изделия, определяющие его целевую направленность:

- радиотехнические характеристики функционального назначе­ния (режимы работы, параметры сигналов, выходные параметры, индикация и др.). При составлении ТЗ на конструкторскую раз­работку изделия эти характеристики даются как ознакомительные;

- эксплуатационные показатели технической эффективности, оп­ределяющие основные конструкторские решения (мощность излу­чения, потребляемая мощность, диапазон принимаемых частот, полоса пропускания, быстродействие и др.);

- классификационная характеристика объекта установки, кото­рая производится по классам, группам и подгруппам использова­ния в соответствии с рис. 9.1.

Взависимости от района предполагаемой эксплуатации РЭА в со­ответствии с ГОСТ 15150-69 различают девять основных клима­тических исполнений изделий:

1. Исполнение У - для районов с умеренным климатом со сред­негодовыми экстремумами температуры -45 °С, +40 °С.

2. Исполнение УХЛ - для районов с умеренным и холодным климатом при среднегодовом минимуме температуры ниже -45 °С.

3. Исполнение ТВ - для районов с влажным тропическим климатом, при котором сочетание температуры, равной или выше +20 °С, и влажности, равной или выше 80 %, наблюдается не менее 12 ч в сутки в течение двух и более месяцев в году.

4. Исполнение ТС - для районов с сухим тропическим клима­том со среднегодовой температурой, равной или выше +40 °С, которые не отнесены к районам с влажным тропическим климатом.

5. Исполнение М - для районов с умеренно холодным морским климатом, включающих моря, океаны и прибрежные территории, расположенные севернее. 30° северной широты или южнее 30° юж­ной широты.

6. Исполнение ТМ - для районов с тропическим морским климатом, включающих моря, океаны и прибрежные террито­рии, расположенные между 30° северной широты и 30° южной широты.

7. Исполнение О - общеклиматическое исполнение для суши (кроме Антарктиды).

8. Исполнение ОМ - общеклиматическое морское исполнение для судов с неограниченным районом плавания.

9. Исполнение В - всеклиматическое исполнение для суши и моря (кроме Антарктиды).

Установленные в ГОСТ 15150-69 категории размещения РЭА на объекте эксплуатации приведены в приложении 15.

Введение указанной выше кодификации позволяет в зависимости от условий эксплуатации и размещения РЭА на объекте установить для нее нормативные климатические и механические воздействия. При этом под нормативными понимают воздействия, установленные на базе изучения и анализа условий эксплуатации РЭА, на основа­нии которых ведется ее конструирование. В наиболее общем виде нормативные воздействия заданы в ГОСТ 15150-69 (приложение 16).

Вместе с тем следует отметить, что в ряде НТД воздействия задают применительно к конкретным сочетаниям класса и группы исполь­зования, условий размещения РЭА на объекте эксплуатации. Так, категории размещения морской и бортовой РЭА, а также РЭА сухо­путной подвижной службы и соответствующие им нормативные воздействия приведены отдельно.

Отметим, что под устойчивостью к внешним воздействиям (на­пример, виброустойчивостью) понимают свойство РЭА выполнять свои функции в условиях воздействия внешнего фактора (вибрации), сохраняя при этом значения параметров в пределах, установленных НТД. Прочность применительно к внешним воздействиям (напри­мер, вибропрочность) - свойство РЭА противостоять воздействию внешнего фактора (вибрации) и сохранять после прекращения воз­действия значения параметров в пределах, установленных НТД.

В качестве нормальных климатических условий принимают: температуру окружающего воздуха - (15...35)°С, относительнуювлажность - (45...75) %; атмосферное давление – 86-104 кПа(650-808 мм рт. ст.).

Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Бытовую РЭА в зависимости от условий ее эксплуатации и кате­гории размещения (КР) подразделяют на следующие группы:

I. аппаратура, работающая в жилых помещениях, КР-4.2;

II. автомобильные радиовещательные приемники, встроенные в кузов, КР-2;

III. носимая (переносная) аппаратура, работаю­щая на открытом воздухе, КР-1.1;

IV. аппаратура, работающая на открытом воздухе, в условиях движения, КР-1.1.

В соответствии с ГОСТ 11478-88 РЭА должна выдерживать нормативные воздействия, приведенные в приложении (приложение 17).

Наземная профессиональная РЭА. Наземную профессиональную РЭА в зависимости от условий эксплуатации и категории размеще­ния подразделяют на следующие группы:

1 - РЭА стационарная, работающая в отапливаемых наземных и подземных сооружениях;

2 - РЭА стационарная, работающая на открытом воздухе или в неотапливаемых наземных и подземных сооружениях;

3 - РЭА возимая, установленная в автомобилях, мотоциклах, в сельско­хозяйственной, дорожной и строительной технике и работающая на ходу;

4 - РЭА возимая, установленная во внутренних помеще­ниях речных судов и работающая на ходу;

5 - РЭА возимая, установленная в подвижных железнодорожных объектах и работа­ющая на ходу;

6 - РЭА носимая и портативная, предназначенная для длительной переноски людьми на открытом воздухе или в не­отапливаемых наземных и подземных сооружениях, работающая и неработающая на ходу;

7 - РЭА портативная, предназначенная для длительной переноски людьми на открытом воздухе при облег­ченных внешних воздействиях или в отапливаемых наземных и под­земных сооружениях, работающая на ходу.

В соответствии с ГОСТ16019-78 РЭА должна выдерживать нормативные воздействия, приведенные в приложении 18.

К отдельным видам наземной профессиональной аппаратуры по климатическим и механическим воздействиям в НТД предъяв­лены частные требования: измерительная аппаратура ГОСТ 22261-82; про­мышленные приборы и средства автоматизации ГОСТ 12997-84; медицинские приборы и оборудование ГОСТ 20790-82; средства вычислительной техники ГОСТ21552-84; ГОСТ 20397;электрорадиоэлементы, электротехнические изделия ГОСТ 16962-71; ГОСТ25467-82; ГОСТ15543-70; РЭА в специальных условиях эксплуатации ГОСТ 15151-69; ГОСТ 17412-72.

Морская РЭА. Морскую судовую РЭА в зависимости от условий эксплуатации и категории размещения подразделяют на две группы:

1. РЭА, расположенную во внутренних помеще­ниях судна;
2. РЭА, предназначенную для работы на открытых палубах судна.

В соответствии с правилами по конвенционному оборудованию судов РЭА должна выдерживать норматив­ные воздействия, приведенные в приложении 19.

Кроме того, правила предъявляют требования по устойчивости судовой РЭА к качке и длительным наклонам (предельный угол — 45°, период качки 7—9 с) и к плесенеустойчивости. Конструкция РЭА 2-й группы исполнения должна обеспечивать водо- и брызгозащищенность (внутренние части аппаратуры должны быть предохранены от попа­дания воды на случай пребывания РЭА в брызгонасыщенной среде или струе воды).

Бортовая РЭА. Самолетная и вертолетная РЭА в соответ­ствии с нормами летной годности должна выдерживать нормативные воздействия, приведенные в таблице и рисунке приложения 19.). При этом группы исполнения устанавливают по отдельным видам воз­действий.

По вибрационным воздействиям выделяют три зоны и семь об­ластей размещения РЭА: центральная зона (А - вдали от двига­телей или винтов, Б - вблизи от двигателей или винтов, В - амортизированное оборудование), концевая зона (Г - в хвостовом оперении, Д - на концах крыльев, в подвесных контейнерах), зона двигателей (Е - непосредственно на двигателях, Ж - в зоне установки двигателей).

В зависимости от области размещения и категории летатель­ного аппарата (ТРД-К — турбореактивный двигатель, на крыльях; ТРД-Ф — то же, на фюзеляже; ТВД — турбовинтовой двигатель) в приложении 20 устанавливают семь групп исполнения (I-VII).

По ударным воздействиям выделяют три группы исполнения: I - для центральной зоны размещения РЭА для всех типов само­летов; II - концевая зона размещения дозвуковых самолетов; III - концевая зона размещения сверхзвуковых самолетов.

По тепловым воздействиям РЭА классифицируют на три группы: I - оборудование, расположенное в отсеках с регулируемой температурой; II -оборудование в отсеках е нерегулируемой темпе­ратурой; III - оборудование в двигательных отсеках.

По воздействию влажности и морского тумана на РЭА устанав­ливают две группы исполнения: I - оборудование, защищенное от прямого воздействия наружного воздуха; II - оборудование, имеющее контакт с наружным воздухом.

По пониженному давлению и разгерметизации выделяют четыре группы исполнения: I - оборудование для низколетящих самоле­тов, Н < 6000 м; II - оборудование для самолетов местных ли­ний, Н < 10000 м; III - оборудование для магистральных само­летов Н < 15000 м; IV— оборудование для сверхзвуковых само­летов Н < 26000 м.

Кроме нормативов, приведенных в приложении 19, оговорены требования по воздействиям песка и пыли, плесеневым грибкам и солнечной радиации (для РЭА, подверженной прямому действию солнечных лучей).

Нормативные воздействия на космическую РЭА приведены в приложении 19.

Надежность – комплексное свойство изделия, характеризующееся безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью.

В ТЗ наиболее часто указывают вероятность безотказной работы в пределах за­данной наработки Р(t), среднюю наработку на отказ Т_о, средний срок службы Т_ср, среднее время восстановления Т_в.

Нормативы надежности бытовой РЭА. Основным показателем надежности аппаратуры является показатель безотказности - средняя наработка на отказ Т_ср. Значения Т_срдолжны быть не менее значений, указанных в приложении 21, или выбираться из ряда: 3400, 3900, 4500, 5500, 6800, 7800, 9150, 11000, 13750, 18000, 27500 ч. [6].

Нормативы надежности профессиональной РЭА. Норма­тивы основного показателя надежности - средней наработки на отказ Т_ср в зависимости от условий эксплуатации, категории размещения, сложности аппаратуры и типа элементной базы приведены в приложении 22.

Требования, предъявляемые системе «человек-изделие-среда использования», содержат [7, 8]:

антропологические требования, которые характеризуют степень соответствия изделия силовым, скоростным, рецепторным (зрение, слух, осязание) возможностям человека;

психофизиологические требования, которые характеризуют сте­пень соответствия изделия возможностям человека в части восприя­тия, хранения и переработки информации;

гигиенические требования, которые характеризуют непосредст­венное влияние среды использования: микроклиматические факторы (температура, влажность, давление), параметры освещенности, уро­вень шума, вибраций, перегрузок, уровень излучений, уровень на­пряженности электрического, магнитного и электромагнитного полей, состояние воздушной смеси.

В бытовой РЭА специально оговаривают наличие потребитель­ских удобств применительно к каждому конкретному изделию. На устройстве должны быть нанесены четкие и нестираемые условные обозначения и надписи, поясняющие назначение органов управле­ния и устройств переключения.

Эстетические требования включают следующую номенклатуру показателей:

информационная выразительность характеризует способность изделия отражать в форме сложившиеся в обществе эстетические представления. Проявляется в оригинальности формы, выделяю­щей данное изделие среди аналогов, в стилевом соответствии средств художественной выразительности определенному периоду времени, моде;

рациональность формы характеризует соответствие формы объективным условиям изготовления и эксплуатации изделия; проявляется в соответствии формы изделия его назначению, кон­структорскому решению, особенностям технологии и применяемым материалам, а также связи изделия с человеком;

целостность композиции характеризует гармоническое един­ство частей и целого, взаимосвязь элементов формы изделия и его согласованность с ансамблем других изделий. Находит свое выра­жение в композиционной логике, тектоничности (художественном осмыслении конструкции и материалов), пластичности (упорядо­ченности очертаний, взаимопереходов плоскостей и объемов), ко­лорите и декоративности (взаимосвязи цветовых сочетаний, исполь­зовании декоративных свойств материалов), в соподчинении графи­ческих и изобразительных элементов общему композиционному решению;

совершенство производственного исполнения характеризуется чис­тотой выполнения контуров и сопряжений элементов, тщательно­стью покрытий и отделки, четкостью исполнения фирменных знаков и эксплуатационной документации, устойчивостью к поврежде­ниям.

Оценка показателей качества по технической эстетике произво­дится методом экспертных оценок по сравнению с базовыми образ­цами.

1.2. Методика разработки технического задания

Ø Изучить индивидуальное задание.

Ø Провести анализ элементной базы заданного изделия.

Ø Сформулировать показатели назначения в ТЗ.

Ø Определить объект установки для изделия и сформулировать требования и выбрать требования по устойчивости разрабатываемого изделия к климатическим и механическим воздействиям.

Ø Выбрать требования к надежности разрабатываемого изделия.

Ø Сформулировать требования эргономики и технической эстетики.