981

Система энергоснабжения подводного аппарата привязного типа

Дипломная

Энергетика

Энергоснабжение привязного малогабаритного телеуправляемого подводного аппарата, предназначенного для решения широкого круга задач – от макетирования новых элементов в структуре подводного аппарата до проведения обзорных и поисково-спасательных работ.

Русский

2013-01-06

1.01 MB

54 чел.

Федеральное агентство по образованию

Дальневосточный государственный технический

университет

(ДВПИ имени В.В. Куйбышева)

Кафедра конструирования и производства радиоэлектронных средств

УТВЕРЖДАЮ

    Заведующий кафедрой

________ Жирабок А.Н.

«___»__________2009 г.

Система энергоснабжения подводного аппарата привязного типа

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе по специальности 210201 - "Проектирование и технология радиоэлектронных средств "

ДВГТУ 565123.001 ПЗ

Разработал студент Горбонос Андрей Владимирович группы Р - 4081

Руководитель проекта          ______________

Костенко В.В.

/подпись, дата/

Консультанты:

по схемотехнике                    ______________

Соляник С.П.

/подпись, дата/

по конструированию             ______________

Небогатых В.Е.

/подпись, дата/

по технологии                        ______________

Преображенская Н.А.

/подпись, дата/

по экономике и

организации производства   ______________

Осипова Е.И.

/подпись, дата/

по охране труда и

экологической безопасности _____________

Преображенская Н.А.

/подпись, дата/

Нормоконтроль                     ______________

Небогатых В.Е

/подпись, дата/

Рецензент                               ______________

______________

/подпись, дата/

/ФИО/

Владивосток 2009


1 ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ, ЕЕ АКТУАЛЬНОСТЬ И НОВИЗНА

Расширение масштабов научно-исследовательских и разведочных работ в глубинах Мирового океана, а также интенсивное освоение месторождений нефти и газа на шельфе многих стран привело к значительному росту числа подводных объектов и аппаратов (ПА). Грандиозность задач освоения морских глубин может быть пояснена всего лишь двумя цифрами: сам океан занимает 71% поверхности Земли, а объем его водных масс в 18 раз превышает расположенный выше уровня моря объем материков.

Телеуправляемый подводный аппарат (ТПА) эффективно используются не только в нефти и газодобывающей отрасли. Они подходят для выполнения широкого спектра подводных работ. Мировой опыт применения данных аппаратов говорит, что без использования ТПА невозможно представить себе проведение обследовательских работ в акваториях морей, океанов и на внутренних водах, осуществление спасательных и поисковых операции затонувших объектов, гидрографические и биологические исследования на всех глубинах мирового океана. Сегодня развитие телеуправляемых подводных аппаратов  становится одним из главных направлений на пути активного освоения мирового океана.

Что касается конструкции, то ТПА представляет собой, по сути, подводную самодвижущуюся установку, которая управляется и получает электропитание с поверхности. Собственно аппарат представляет собой платформу, на которую устанавливаются винтовые движители, а также различные приборы и инструмент для выполнения работ под водой. Как правило, основой конструкции ТПА является рама, выполненная из металла или полипропилена, специальные секции, обеспечивающие близкую к нейтральной плавучесть ТПА. Электронные приборы управления и контроля размещаются в прочных контейнерах, рассчитанных на максимальную глубину погружения аппарата. Каждый ТПА имеет несколько движителей, обеспечивающих движение аппарата в трех направлениях: продольном, поперечном и вертикальном. Иногда движители делают поворотными.

Использование научно-исследовательской, фотографической  и телевизионной  аппаратуры требует применения мощных осветительных приборов и устройств со значительным энергопотреблением, работающих как в длительном, так и в импульсном режимах. Суммарная мощность токоприемников телеуправляемых подводных аппаратов достигает нескольких киловатт, поэтому вопросы энергоснабжения ТПА приобретают весьма важное значение при проектировании подводных аппаратов.

Выбор систем энергоснабжения (СЭС) ТПА определяется рядом требований, среди которых главную роль играют величина передаваемой мощности, время непрерывной работы без поднятия аппарата на борт обеспечивающего судна и объем информации, которой обмениваются между собой аппарат и обеспечивающее судно.

Выбор требуемых мощностей СЭС ТПА существенно влияет на массогабаритные характеристики не только основных устройств, входящих в состав СЭС ТПА, но и самого ТПА и кабель-троса [1, 2].

Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что на сегодняшний день разработка и создание эффективных и высоконадежных привязных ТПА в значительной степени зависит от усовершенствования систем энергоснабжения, а именно оптимизации сопряжения информационного и энергетического каналов передачи энергии по единому кабель-тросу и обеспечение стабильного напряжения на потребляющих нагрузках при наименьших массогабаритных показателях. Поэтому теоретические исследования таких систем и вопросы их проектирования чрезвычайно актуальны и имеют практическую ценность.

Все СЭС ТПА можно классифицировать в зависимости от места расположения первичного источника электроэнергии: СЭС с автономным источником электроэнергии на ТПА и СЭС, подключенные к электрической сети обеспечивающего судна. В свою очередь СЭС ТПА, подключенные к сети обеспечивающего судна, в зависимости от передачи энергии по кабель-тросу на подводный аппарат подразделяются на СЭС переменного и постоянного тока.

Основным достоинством СЭС с автономным источником электроэнергии на ТПА является гальваническая развязка ее силовых цепей и канала связи, что позволяет до минимума снизить помехи в канале связи. К недостаткам следует отнести: ограниченное время работы, определяемое емкостью аккумуляторов; значительные массогабаритные параметры бортовой части СЭС, что приводит к дополнительным механическим нагрузкам на кабель-трос; усиленный износ кабель-троса из-за частых подъемов-спусков ТПА для заряда аккумуляторов [2].

Перечисленные выше недостатки, а также высокие эксплуатационные расходы указывают на целесообразность замены автономного питания СЭС централизованным, от обеспечивающего судна.

Требованиям, предъявляемым к СЭС ТПА с централизованным питанием от обеспечивающего судна, наиболее полно удовлетворяет СЭС с объединенным энергетическим и информационным каналом. Основные трудности при ее реализации связаны с защитой информационного канала от помех со стороны энергетического канала.

Задачей данного дипломного проекта является разработка СЭС привязного ТПА «Юниор» с централизованным питанием от обеспечивающего судна, с объединенным энергетическим и информационным каналом. Система энергоснабжения подводно-технического комплекса включает в себя судовую и подводную части, а также кабель связи.

2 ФОРМУЛИРОВКА ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ОБЪЕКТУ, РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

2.1 Формулировка технических требований

В данном дипломном проекте требуется разработать систему  энергоснабжения привязного малогабаритного телеуправляемого подводного аппарата, предназначенного для решения широкого круга задач – от макетирования новых элементов в структуре подводного аппарата до проведения обзорных и поисково-спасательных работ. Изготовление этого аппарата включено в план работ ИПМТ ДВО РАН.  Кроме того, аппарат может применяться для подъема малоразмерных предметов, захваченных манипулятором. В систему энергоснабжения входит AC/DC преобразователь (сетевой источник питания), это преобразователь переменного напряжения в постоянное. Предназначен для работы в сети переменного тока 220 В. AC/DC преобразователь необходимо расположить в специальном прочном контейнере, который обеспечивает наилучшие условия тепломассообмена и защиту от воздействия внешней среды.

Так же, необходимо разработать судовой пост управления системой электропитания привязного ТПА.

При проектировании данного изделия необходимо учитывать следующие требования:

  •  система энергоснабжения должна быть реализована на современной элементной базе;
  •  используемые материалы, защитные покрытия, элементная база и стандартные комплектующие изделия должны соответствовать условиям эксплуатации;
  •  массогабаритные показатели должны соответствовать месту установки;
  •  конструкция надводного модуля управления СЭС должна быть эргономичной и иметь эстетичный внешний вид;

На основании вышеизложенных требований составляется техническое задание на проектирование.

2.2 Техническое задание

2.2.1 Наименование изделия

Система электроснабжения привязного малогабаритного телеуправляемого подводного аппарата.

2.2.2 Цель разработки

Разработать систему электроснабжения привязного телеуправляемого подводного аппарата, с централизованным питанием от  обеспечивающего судна, с объединенным энергетическим и информационным каналом. Система электроснабжения должна обеспечивать весь подводно-технический комплекс электроэнергией достаточной мощности, обеспечивать контроль изоляции, электромагнитную и тепловую защиту, удобство управления и  мониторинга основных параметров энергоснабжения, также иметь наименьшие массогабаритные показатели бортовой части.

2.2.3 Источник разработки

Техническая документация на МНТРА «Юниор» разработки ИПМТ, техническая документация на ТНПА «Falcon».

2.2.4 Показатели назначения:

  1.  система электропитания подводно-технического  комплекса должна обеспечивать непрерывное энергоснабжение токоприемников ТПА по кабелю связи  на  переменном токе, при наименьших массогабаритных показателях бортовой части;
  2.  для организации связи оператора и привязного ТПА обеспечить возможность использования информационного канала, построенного на базе  технологий Power Line Communication;
  3.  судовой пост управления СЭС должен обеспечивать контроль изоляции, электромагнитную и тепловую защиту, удобство управления и мониторинга основных параметров энергоснабжения;
  4.  источники электропитания, должен работать от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой сети 50 Гц;
  5.  в качестве сетевого источника питания служит AC/DC инвертор, предназначен для преобразования переменного напряжения в постоянное;
  6.  источник питания должен быть доступным с выходным напряжением 28 В, обеспечивающий в нагрузке не менее 500 Вт;

2.2.5 Приспособленность к окружающей среде

Изделие должно выдерживать климатические и механические воздействия, предусмотренные по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 16019-70 для аппаратуры климатического исполнения - ОМ, категория 4.1, группа - 10.

2.2.6 Показатели надежности:

  1.  среднее время безотказной работы не менее 10000 часов;
    1.  срок сохраняемости - 12 месяцев;
    2.  срок службы изделия не менее 5 лет.

В течение срока службы изделие должно сохранять в установленных пределах значения параметров и обеспечивать возможность выполнения требуемых функций в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования по ГОСТ 27.002-83.

2.2.7 Эксплутационная технологичность и ремонтопригодность:

  1.  конструкция изделия должна обеспечивать монтаж и демонтаж узлов с минимальными затратами времени;
  2.  конструкция изделия должна обеспечивать доступ ко всем элементам для их замены.

2.2.8 Безопасность обслуживания

Изделие должно соответствовать требованиям техники безопасности при эксплуатации и ремонте в соответствии с ГОСТ 12.005-76

2.2.9 Эстетичность и эргономичность

Изделие должно соответствовать эргономическим показателям, определенным по ГОСТ 16035-81. Эстетические требования по ГОСТ 23852-79.  

2.2.10 Граничные условия:

  1.  использовать материалы и детали, разрешенные к применению;
  2.  использовать современную элементную базу;
  3.  габаритные размеры платы, располагаемой в блоке энергетике ТПА, не должны превышать: D = 150 мм;
  4.  тип производства - единичное.


3 СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Описание работы всего устройства по структурной схеме

Как видно из функциональной схемы (ДВГТУ.565123.001Э2), систему энергоснабжения привязного ТПА можно разделить на три основных части: судовой пост, располагаемый на судне, кабель связи, по которому обеспечивается подача электропитания на аппарат и блок энергетики, устанавливаемый непосредственно на сам аппарат.

Первичным источником электроэнергии, является промышленная сеть переменного тока. Судовой пост имеет в своем составе приборы контроля и проверки работоспособности бортовой СЭС.  Передача энергии с судового поста на блок энергетики рабочего аппарата, осуществляется по коаксиальному кабелю в форме однофазного электрического тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. На ТПА в блоке энергетики напряжение сети переменного тока преобразуется в напряжения необходимые для питания электроники, системы управления электроприводами, а так же самих электроприводов.

Напряжение постоянного тока с выхода блока энергетики поступает к потребителям. Рассмотрим каждую часть системы энергоснабжения более подробно.

3.2 Блок энергетики привязного телеуправляемого подводного аппарата

3.2.1 Описание работы по принципиальной схеме

Схема электрическая принципиальная блока энергетики (ДВГТУ.564431.001Э3) представлена в графической части проекта.

В устройстве блока энергетики используется AC/DC преобразователь – DD1. AC/DC преобразователь [3] – источник питания в модульном исполнении, это законченное изделие с гарантированными параметрами и характеристиками. Предназначен для преобразования переменного напряжения в постоянное. Модульные источники питания применяются в телекоммуникационной, измерительной аппаратуре, системах промышленной автоматики, на транспорте, в медицинском оборудовании, системах распределенного питания и т.д. Достоинствами модульных источников питания являются компактные размеры, высокая функциональность, универсальность применения и легкость в использовании.

В данном устройстве выбирается AC/DC-источник питания в форм-факторе «full-brick» моделью PFE500F-28, обладающей дополнительными функциями активного распределения тока нагрузки и удаленного включения/выключения, компании Lambda. Благодаря встроенной функции активного распределения тока нагрузки в модуле PFE500F-28 возможно параллельное подключение до шести источников, что позволяет увеличить суммарную мощность и обеспечить резервирование питания. Наличие в схеме модуля положительной логики состояния включения/выключения и индикации штатной работы (IOG) инвертора обеспечивают дополнительную гибкость системы при удаленном  запуске, отключении и диагностике. Он наиболее подходит для реализации задачи выполняемой разрабатываемой системой. Основные технические характеристики [4] приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – технические характеристики PFE500F-28

Мощность W, Вт

500

Количество выходов

1

Выходное напряжение Udc, В

28

Выходной ток Idc, А

0...18

Коэффициент полезного действия ŋ, %

86

Регулировка выхода, В

от 22.4 до 33.6

Продолжение таблицы 3.1

Электрическая прочность изоляции

- вход-выход: 3000 В AC
- вход-земля: 2500 В AC
- выход-земля: 500 В AC

Подключение

однофазное

Входное напряжение Uас, В

85...265 (Номинальное: 230)

Корректор коэффициента мощности

Возможность параллельного включения (без внешних развязывающих цепей) по схеме

Конвекционное охлаждение

Комплекс защит от

- короткого замыкания

- перегрузки

- перенапряжения

- перегрева

Габариты L x B x H, мм

122 x 70 x 12.7

Масса m, кг

0.3

Корпус

для монтажа на печатную плату

Диапазоны температур работы, °C

-40...100

Сертификаты

- По электробезопасности: UL60950-1, CSA60950-1 (cUL), EN60950-1, CE mark (LVD).

В соответствии с рисунком 3.1, AC/DC-источник питания состоит [5], из двух функциональных узлов – сетевого выпрямителя СВ и преобразователя напряжения ПН. Сетевой выпрямитель выполняет функции выпрямления напряжения сети и сглаживания пульсаций, обеспечивает режим плавной зарядки конденсаторов фильтра при включении источника, бесперебойность подачи энергии в нагрузку при кратковременных провалах напряжения сети ниже допустимого уровня и уменьшает уровень помех за счет применения помехоподавляющих фильтров. На выходе СВ формируется напряжение постоянного тока, которое характеризуется значениями 264 – 340 В для однофазной сети 220 %. Преобразователь напряжения включает в себя конвертер К и устройство управления УУ. Конвертер в свою очередь, состоит из регулируемого инвертора И, преобразующего постоянное выходное напряжение СВ в переменное прямоугольной формы, трансформаторно-выпрямительного узла ТВУ, работающего на повышенной частоте и обеспечивающего гальваническую развязку сети с нагрузкой, и высокочастотного фильтра LC-фильтра ФВ. Устройство управления ПН обеспечивает мощные транзисторы импульсами управления, а также осуществляет стабилизацию напряжения на нагрузке путем изменения длительности импульсов управления, т.е. за счет применения широтно-импульсного метода регулирования напряжения.

Рисунок 3.1 – Структурная схема AC/DC - преобразователя

3.2.2 Расчет мощности рассеивания преобразователем, с учетом КПД и потребляемой мощности

Выходной каскад преобразователя служит усилителем тока и согласует предварительные каскады с низкоомной нагрузкой. Основные характеристики выходного каскада - его выходная мощность, мощность рассеяния, потребляемая мощность и коэффициент полезного действия (КПД). Мощность рассеяния - это мощность потерь в выходном каскаде, превращающаяся в тепло и нагревающая выходные транзисторы. КПД показывает эффективность работы преобразователя (какая часть потребляемой выходным каскадом мощности передается в нагрузку).

Величина мощности рассеяния и КПД связаны следующими соотношениями:

,      (3.1)

где  - потребляемая мощность;

- выходная мощность;

- мощность рассеяния.

,      (3.2)

где  - коэффициент полезного действия.

Из формулы (3.2) выражаем потребляемую мощность, подставляем ее в формулу (3.1) и находим мощность рассеяния:

,     (3.3)

Вт

3.3 Кабель связи

Кабельные линии привязных телеуправляемых ПА могут выполнять одновременно несколько функций: являться прочным грузонесущем элементом, служить каналом передачи информации и сетью передачи электроэнергии. При рассмотрении эффективности применения различных подводных кабелей учитываются такие их характеристики, как гибкость, прочность при растяжении, способность противостоять скручиванию, плотность на единицу площади поперечного сечения. Условия эксплуатации ПА накладывают жесткие ограничения на массогабаритные характеристики кабеля, в соответствии с которыми кабельная линия должна иметь малые габариты и минимальное затухание электрических сигналов при заданных значениях механической и электрической прочности. С ростом рабочей глубины аппаратов под действием гидростатического давления кабель обжимается, что вызывает частые механические повреждения отдельных жил. Это обстоятельство, а также большая длина кабеля требуют повышения его разрывной прочности, что приводит к дополнительному увеличению его диаметра и массы [2].

Практика работы с привязными телеуправляемыми ПА показала, что более надежной конструкцией, является коаксиальный кабель. Коаксиальная пара кабеля лучше работает на изгиб, осуществляет пропускание сигналов с минимальным затуханием и фазовыми искажениями, а также передачу силового питания с минимальными потерями электроэнергии [2].   

3.4 Судовой пост

Основное назначение судового поста (СП) является осуществление нормального функционирования и поддержания в рабочем состоянии элементов и СЭС в течении всего периода эксплуатации.

Схема электрическая принципиальная судового поста представлена в графической части проекта (ДВГТУ.468212.002Э3).

СП имеет в своем составе устройство автоматического контроля изоляции АСТРО*ИЗО-470.

АСТРО*ИЗО-470 предназначено для ведения непрерывного автоматического контроля (мониторинга) сопротивления изоляции относительно земли одно- и трехфазных электроустановок с системой заземления типа IT (изолированная нейтраль). АСТРО*ИЗО-470 выполняет следующие функции:

  •  наложение на контролируемую сеть оперативного тока;
  •  непрерывное измерение текущего значения оперативного тока;
  •  обработка результатов измерения микропроцессором и сопоставление их с заданной уставкой;
  •  индикация значения сопротивления изоляции контролируемой электроустановки;
  •  включение сигнала тревоги в случае снижения сопротивления изоляции ниже заданного значения (уставки).

Функции устройства контроля изоляции заключаются в измерении сопротивления изоляции сетей под рабочим напряжением и при включенных токоприемниках, оценке результатов измерения путем сравнения с уставкой, задаваемой, как правило, по условиям электробезопасности, и в случае необходимости, включении сигнализации или воздействии на отключающий аппарат. Таким образом, устройство контроля изоляции осуществляет "защиту человека изоляцией цепей электроустановки" путем ведения непрерывного измерения сопротивления изоляции с целью поддержания его значения на уровне, обеспечивающем условия электробезопасности.

Основные технические характеристики АСТРО*ИЗО-470 [7] представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – технические характеристики АСТРО*ИЗО-470

Наименование

Номинальное значение

1

 Напряжение контролируемой сети, В

до 690

2

 Частота контролируемой сети, Гц

50 - 400

3

 Напряжение питания, В

230 ± 20%

4

 Напряжение оперативного тока, В

 40

5

 Оперативный ток, мкА

200

6

 Собственное потребление, ВА

3

7

 Внутреннее сопротивление ( омическое ), кОм

200

8

 Внутреннее сопротивление ( полное , 50 Гц), кОм

180

9

 Максимально допустимое напряжение постоянного тока в  контролируемой цепи, В

800

10

 Уставка ( регулируемая ), кОм

1 - 200

Продолжение таблицы 3.2

11

 Время срабатывания ( при емкости контролируемой сети не более 1 мкФ ), с

1 - 3

12

 Максимально допустимая емкость контролируемой цепи, мкФ

20

13

 Ток в цепи внешнего измерительного прибора ( Rвн. = 120 кОм ), мкА

0 - 400

14

 Исполнительные контакты

1-разм.,1-замык.

15

 Напряжение, коммутируемое исполнительными контактами, В :
 - переменный ток
 - постоянный ток 250



250
300

16

 Максимальный коммутируемый ток, А :
 - переменный ток
 - постоянный ток


230 В, cos j = 0,4
220 В, t = 0,04 с 2А

17

 Класс защиты IP

30

18

 Диапазон рабочих температур, °С

-10   +55

Электромагнитные амперметр и вольтметр предназначены для измерения переменного напряжения или тока. Приборы измеряют истинные среднеквадратичные значения (True RMS), вследствие чего их показания практически не зависят от формы сигнала.

Выключатель дифференциальный ВД1-63 предназначен для защиты человека от поражения электрическим током при случайном непреднамеренном прикосновении к токоведущим частям электроустановок при повреждениях изоляции. Единственная защита человека от поражения электрическим током при прямом однофазном прикосновении к токоведущим частям электроустановки. Выключатель ВД1-63 – электромеханическое устройство, не имеющее собственного потребления электроэнергии. Он сохраняет работоспособность, т.е. осуществляет защиту от электропоражений и возгораний при любых колебаниях напряжения в сети и даже при обрыве нулевого рабочего проводника. Основные функциональные блоки устройства защитного отключения (УЗО) [6] представлены на рисунке 3.2. Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный трансформатор тока 1. Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах. Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода. В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока - тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1 протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I1, а от нагрузки как I2, то можно записать равенство: I1 = I2. Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I1 протекает дополнительный ток - ток утечки (ID), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным). Неравенство токов в первичных обмотках (I1 + ID в фазном проводнике) и (I2, равный I1, в нейтральном проводнике) вызывает неравенство магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3. Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки "Тест" искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.

 

Рисунок 3.2 – Структурная схема устройства защитного отключения

Основные технические характеристики ВД1 -63 [7] представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3  технические характеристики ВД1 - 63

Соответствуют стандартам

ГОСТ Р 51326.1-99, ТУ 3421-033-18461115-02

Номинальное напряжение частотой 50 Гц, В

230/400

Номинальный ток In, А

16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100

Номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка) Iдn, мА

10, 30, 100, 300

Номинальная наибольшая дифференциальная включающая и отключающая способность Iдm, А

3000

Время отключения при номинальном дифференциальном токе In, не более, мс

40

Номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания Idc, А

800

Число полюсов

2, 4

Электрическая износоустойчивость, циклов включения-отключения, не менее

4000

Механическая износоустойчивость, циклов включения-отключения, не менее

10 000

Продолжение таблицы 3.3

Максимальное сечение провода, присоединяемого к силовым зажимам, мм

50

Категория применения по ГОСТ Р 50030.1-2000

AC-22

Диапазон рабочих температур,°С

-25 ÷ +40

Степень защиты по ГОСТ 14254-96

IP20

При использовании выключателя ВД1-63 необходимо последовательно с ним включать автоматический выключатель ВА 47-29 или ВА 47-100, так как функционально выключатель ВД1-63 не предусматривает защиты от сверхтока короткого замыкания и перегрузки. Автоматические выключатели ВА 47-29 и ВА 47-100 [8] – современное поколение аппаратов, предназначенных для защиты электрических цепей от перегрузок и токов короткого замыкания (сверхтоков), а также для осуществления оперативного управления участками электрических цепей. При перегрузках в защищаемой цепи протекающий ток нагревает биметаллическую пластину. При нагреве пластина изгибается и воздействует на рычаг свободного расцепления. При  коротком замыкании в защищаемой цепи ток, протекающий через катушку электромагнита автоматического выключателя, многократно возрастает, соответственно, возрастает магнитное поле, которое перемещает сердечник, воздействующий на рычаг свободного расцепления. В обоих случаях подвижный контакт отходит от неподвижного, автомат выключается, происходит разрыв цепи, тем самым электрическая цепь защищается от перегрузок и токов короткого замыкания. Основные технические характеристики ВА 47-29 представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – технические характеристики ВА 47-29

Номинальное напряжение частотой 50 Гц, В

~ 230/400

Номинальный рабочий ток I н , А

0.5; 1.6; 2.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20;  25; 32; 40; 50; 63

Продолжение таблицы 3.2

Напряжение постоянного тока на один  полюс, не более, В

48 

Наибольшая отключающая способность,  не менее, кА

4.5 

Электрическая износостойкость, циклов  включения/отключения (В-О), не менее

6000

Механическая износостойкость, циклов,  не менее

20000

Число полюсов

1,2,3,4

Степень защиты по ГОСТ 1454-96

IP20

Максимальное сечение провода,  присоединяемого к зажимам, мм2

25

Характеристика теплового расцепителя

по ГОСТ Р 50345-99

Диапазон рабочих температур, °С

-40…+50

В судовой пост будет установлен PLC адаптер типа HDXB101. Технология PLC (Power Line Communication) [9] – новая телекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Основой технологии PowerLine является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбирается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал. Реально в технологии PowerLine используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 Мгц. При передаче сигналов по бытовой электросети могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что может привести к потере данных. В технологии PowerLine предусмотрен специальный метод решения этой проблемы – динамическое включение и выключение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carrying signals). Суть данного метода заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра с превышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаружения данного факта, использование этих частот на время прекращается до восстановления нормального значения затухания. Основные технические характеристики PLC адаптер типа HDXB101 приведены в таблице 3.5

Таблица 3.5 – технические характеристики PLC адаптер типа HDXB101

Сетевые порты

- Один интерфейс 200 Mbps + Powerline HD

- Один порт Ethernet 10/100

Питание

100 – 240 В, 50-60 Гц

Светодиоды

- Unit: Питание 

- Powerline: Связь 

- Ethernet: Связь/активность

Габариты L x B x H, мм

45 х 35 х 50

Вес, гр

155

Требования к окружающей среде

- Температура при эксплуатации: 0 – 40°C

- Влажность при эксплуатации: относительная влажность 10 - 90%, без выпадения конденсата

Электромагнитная совместимость

FCC Part 15, Class B

Сертификаты безопасности и энергопитания

UL Cerified

С учетом выше изложенного, делам вывод, что вся система энергоснабжения привязного телеуправляемого подводного аппарата, соответствует условиям ТЗ. Устройства входящие в ее состав обеспечивают весь подводно-технический комплекс необходимой мощностью, а также обеспечивают непрерывный контроль изоляции, электромагнитную и тепловую защиту, удобство управления и мониторинга основных параметров энергоснабжения.


4 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

Так как в техническом задании оговорено требование обеспечить безотказность системы электроснабжения (СЭC) в течение заданного интервала времени (10000 часов), перед проектированием его конструкции необходимо провести расчет параметров, характеризующих надежность изготавливаемого устройства. В случае получения не удовлетворяющих техническому заданию значений этих параметров, необходимо вносить изменения в схемы электрические принципиальную и функциональную СЭС.

4.1 Расчет параметров надежности вторичного источника питания

Расчет показателей надежности изделия проводится по методике, описанной в [10]. Сущность расчета заключается в определении численных значений основных показателей безотказности:

  •  вероятности безотказной работы  – вероятности того, что в заданном промежутке времени или в пределах заданной наработки не возникнет отказа изделия;
  •  интенсивности отказов  - вероятности отказа изделия за единицу времени (наработки) после данного момента времени (наработки) при условии, что отказ до этого времени не возникал;
  •  среднего времени безотказной работы (наработки на отказ)   - то есть, среднего значения наработки между отказами.

4.1.1 Предположения и допущения

При расчете показателей надежности принимаются следующие предположения и допущения:

  1.  Отказ изделия наступает при отказе любого из комплектующих элементов;
  2.  Время безотказной работы каждого комплектующего элемента распределено по экспоненциальному закону с постоянной интенсивностью отказов.

4.1.2 Исходные данные для расчета надежности

Исходными данными для расчета показателей надежности изделия являются:

  1.  Схема электрическая принципиальная изделия;
  2.  Перечень комплектующих элементов и номинальное значение интенсивности отказов  каждого из них;
  3.  Электрические  и  температурные  режимы  комплектующих элементов;
  4.  Условия эксплуатации изделия.

4.1.3 Ориентировочный расчет параметров надежности модульного источника питания

Ориентировочный расчет показателей надежности изделия производится без учета электрического и температурного режимов работы комплектующих элементов и условий эксплуатации изделия.

Комплектующие элементы разбиваются на группы, в каждую из которых помещаются элементы с одинаковыми значениями интенсивности отказов. Значения интенсивности отказов выбираются из [10].

Разбиение элементов на группы для модульного источника питания приведено в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Разбиение комплектующих элементов модульного источника питания на группы

Позиционное обозначение

Номинальная интенсивность отказов i0106, час1

Количество ni , шт

R1

0,016

1

R2

0,2

1

C1, С4, С5, С8, С9, С13, С14

0,135

7

C2, C3, С6, С7, С12, С16

0,135

6

Продолжение таблицы 4.1

C10, C11, С15, С17

0,035

4

F1, F2, F3, F4

0,5

4

L1, L2

0,5

2

DA1

45

1

X1, X2

0,06

2

Интенсивность отказов одного канала равна:

,      (4.1)

где N – количество групп;

ni – число элементов в группе.

час1

Среднее время безотказной работы  определяется выражениям:

      (4.2)

час

Согласно ориентировочного расчета, среднее время безотказной работы значительно превосходит требуемое по техническому заданию значение, следовательно, на данном этапе не требуется вносить какие-либо изменения в схему электрическую изделия и можно перейти к полному расчету показателей надежности устройства.

4.1.4 Полный расчет параметров надежности модульного источника питания

Полный (окончательный) расчет показателей надежности производится с учетом всех факторов, перечисленных в пункте 4.1.2.

Далее необходимо выбрать поправочные коэффициенты, учитывающие условия эксплуатации изделия:

  •  К1=1,37 (для корабельной РЭА);
  •  К2=1 (влажность воздуха до 80%);
  •  К3=1  (высота 0 – 1 км).

Зная значения этих коэффициентов мы можем рассчитать общий поправочный коэффициент К:

     (4.3)

Далее необходимо определить величину коэффициентов нагрузки элементов, значения которых равны отношению реальной выделяемой мощности к предельно допустимой:

     (4.4)

Если расчет точных значений коэффициентов нагрузки затруднителен, то рекомендуется качественно определить нагруженность элемента и для слабонагруженных принять =0,1…0,2, для сильнонагруженных =0,5…0,7. Для микросхем рекомендуется принять =1.

Затем радиоэлементы разбиваются на группы, в каждую из которых помещаются элементы с одинаковыми значениями интенсивностей отказов и коэффициентов нагрузки. Для каждой группы из таблицы [10]  выбирается значение поправочного коэффициента , значение которого зависит от температурного режима и коэффициента нагрузки элемента. Поправочный коэффициент корректирует значение интенсивности отказов элементов i - й группы. Зная количество элементов в группе , интенсивность отказа каждого элемента  и значение поправочного коэффициента можно рассчитать интенсивность отказа группы элементов по формуле:

     (4.5)

В таблице 4.2 представлены результаты вычислений значений интенсивностей отказа групп элементов модульного источника питания (ДВГТУ 407323.001Э3).

Таблица 4.2 Полный расчет интенсивности отказов для модульного источника питания

Позиционное обозначение

Кол. элем. в гр. ni, шт.

Ном. инт. отказов λi0106, час1

Темпе-

ратура

T,

Коэфф.

нагрузки КН

Поправ. коэфф. i

Значение λj×10 –6, час1

R1

1

0,016

40

0,20

0,06

0,001

R2

1

0,20

40

0,20

0,33

0,066

C1, С4, С5, С8, С9, С13, С14

7

0,135

40

0,20

0,49

0,463

C2, C3, С6, С7, С12, С16

6

0,135

40

0,20

0,49

0,397

C10, C11, С15, С17

4

0,035

40

0,20

1,02

0,143

F1, F2, F3, F4

4

0,50

40

0,20

0,06

0,120

X1, X2

2

0,06

40

0,30

0,67

0,08

L1, L2

2

0,50

40

0,70

1,20

1,20

DA1

1

45

40

1,00

1,00

45

Далее вычисляется интенсивность отказов всего изделия  с учетом общего поправочного коэффициента К:

     (4.6)

ч-1

Зная интенсивность отказов всего изделия, мы можем вычислить среднее время безотказной работы по следующей формуле:

      (4.7)

ч

Предложим, что данное устройство работает 4 часа в день весь год, тогда за пять лет время наработки Тнараб. составит 7300 часов. Определим вероятность безотказной работы системы управления за это время работы по следующей формуле:

      (4.8)

График  функции  вероятности  безотказной  работы  изображен  на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1

Полученное значение среднего времени безотказной работы изделия Тm превосходит требуемое по техническому заданию значение, следовательно, необходимость внесения изменений в схему электрическую принципиальную (и функциональную) устройства, связанная с обеспечением его надежности, отсутствует.

4.2 Компонование изделия

4.2.1 Схема электрическая принципиальная блока энергетики (ДВГТУ 407323.001Э3) представлена в графической части проекта.

Вторичный источник электропитания представляет собой AC/DC-преобразователь (модульный источник питания) и набор входных/выходных фильтров. В данном случаи разбиение на отдельные конструктивы не имеет смысла, так как это приведет к нарушению основной функции фильтров. Поэтому все ЭРЭ необходимо разместить на одной печатной плате. Основным греющемся элементом является модульный источник питания, с точки зрения тепловой совместимости необходимо предусмотреть дополнительную конструкцию охлаждения преобразователя, а также необходимо использовать ЭРЭ с высоким диапазонам рабочих температур.

Что касается функционального синтеза схемы судового поста (СП), то ее можно разделить на следующие конструктивы:

  •  органы управления;
  •  приборы контроля и индикации;
  •  сетевой адаптер на базе технологий Power Line Communication (PLC адаптер);
  •  предохранители
  •  разъемы для подключения.

4.2.2 При компоновании судового поста применяем стратегию «от содержания к форме», так как форма СП не ограничена жестко исходными данными.

В блоке энергетики (БЭ) имеется всего один конструктива – это плата на которую устанавливается модульный источник питания и входные/ выходные фильтры. Данная платы предназначена для установки в несущую конструкцию блока энергетики подводного аппарата. В данном случае форма и размеры платы диктуются стратегией компонования «от формы к содержанию».

4.2.3 Компоновочные параметры конструктивов не определены в исходных данных. Определим их с помощью предварительного компоновочного расчета, исходя из нормативных параметров элементов.

Выбор размеров печатной платы функционального узла производится после расчета ориентировочной площади платы по формуле [11]:

,      (4.9)

где - установочная площадь i-го навесного элемента, мм2;

n- число навесных элементов;

k- коэффициент  заполнения  печатной платы  ЭРЭ,  определяемый  в  зависимости  от  класса  РЭА в пределах 0,4. .0,85.

4.2.3.1 Форма платы, устанавливаемой в блок энергетики ТПА, и ее габаритные размеры изображены на рисунке 4.2:

Рисунок 4.2

Площадь платы составляет примерно 17671 мм. Необходимо проверить удовлетворяет ли расчетная площадь плат БЭ этому условию при коэффициенте использования площади k = 0,8.

Размеры элементов БЭ представлены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Размеры элементов блока энергетики

Наименование элемента

Количество

элементов

Длина, (диаметр),

мм

Ширина, мм

Площадь одного элемента, мм2

Площадь элементов, мм2

Диаметр выводов, мм

  1.  Предохранитель 324015P

1

33

7

231

231

0,8

  1.  Резистор MF1/2DCT52R4703F

1

7,1

2,3

16,33

16,33

0,6

  1.  Резистор
    AM5C-100J

1

14

9

126

126

0,6; 0,8

  1.  Индуктивность MVC650

2

19

30

570

1140

1,0

  1.  Конденсатор ECQU2A105ML

3

25,5

12,0

306

918

0,8

  1.  Конденсатор DDC3AR222M10S72A

5

10,5

4,5

45

225

0,6

  1.  Конденсатор ECQE2W105KH

2

18.0

9.0

160

324

0,8

  1.  Конденсатор EKMM451VSN391MA40S

2

30

706,858

1413,716

2

  1.  Конденсатор C330C333MCR5TA

2

7,62

6,35

48,387

96,774

0,6

  1.  Конденсатор ELXY500ELL471MK25S

2

12,5

122,656

245,312

0,6

  1.  Конденсатор C340C225K5R5CA

1

7,62

6,35

48,387

48,387

0,6

  1.  Модульный источник питания PFE500F

1

122

70

8540

8540

2; 1; 0,64

  1.  Разъем питания PWL-2

1

7,9

9,3

73,47

73,47

1,85

  1.  Разъем питания TERMINALS 8196

3

12

12

144

432

0,6

Ориентировочная площадь платы равна:

Полученная ориентировочная площадь платы удовлетворяет требованиям технического задания.

Далее необходимо определить порядок вовлечения конструктивов в процесс компонования. В блоке энергетики подводно-технического комплекса можно выделить всего два конструктива (вторичный источник питания и разъем), поэтому определять порядок вовлечения конструктивов в данном случае не нужно.

Анализ схемы судового поста показал, что электрическими и магнитными наводками можно пренебречь и при поиске компоновочных решений не учитывать. Тепловыми взаимодействиями также можно пренебречь, так как греющихся элементов нет в составе СП. Исходя из этого, при компоновании следует добиваться наименьшего объема изделия, пренебрегая тепловыми взаимодействиями.

При компоновке необходимо учесть, что положение некоторых конструктивов в значительной степени предопределено. Данными конструктивами являются:

  •  органы управления (SA1, QF1, FA1, B1, SB1) и стрелочные индикаторы (PA1, PV1, PR1) – располагаются на лицевой панели;
  •  разъемы (X2, XS1), к которым подключаются кабеля соединяющие СП с периферийными устройствами и разъем питания (X1) – располагаются на задней панели;
  •  PLC адаптер располагается в непосредственной близости к разъему (XS1).

Для обеспечения удобства при ремонте устройства предохранители (F1, F2) устанавливаются на заднюю панель. Судовой пост предполагается располагать горизонтально на столе.

4.2.4 Выбор прообраза. Прообраз – это понятийное или понятийное и ориентированное в пространстве зрительное представление изделия, содержащее указания на вид формы (параллелепипед, куб, цилиндр и др.) и приблизительные отношения габаритных размеров [15]. Возможные варианты прообразов изображены на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3

На основании изучения конструкций аналогов и соображений простоты изготовления и обеспечения наилучшего использования внутреннего объема устройства для расположения конструктивов в качестве прообраза проектируемого изделия выбран вариант «а». Данный вариант является наиболее традиционным, позволяет разместить все блоки системы друг на друге и наиболее выгоден при использовании стрелочных индикаторов уровня выходного сигнала относительно больших размеров.

Эскиз компоновочного решения судового поста показан на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4

4.2.5 Декомпозиция прообраза. Целью декомпозиции прообраза является определение способов связи функциональных узлов с несущими конструкциями, способов раскрытия конструкции для сборки, регулировки и ремонта, и сведений о способах исполнения и материалах.

При выборе варианта декомпозиции существенным является обеспечение простоты изготовления и сборки, механической прочности конструкции и обеспечение легкого доступа к внутренним частям изделия.

В условиях единичного производства, получаемые при декомпозиции детали конструкции должны изготавливаться резкой, гнутьем, фрезерованием и сверлением (и подобными операциями).

Произведем декомпозицию прообраза используя следующие сборочные признаки:

– наименование составной части

– способ перемещения составной части

– относительно чего производится перемещение

Таблица 4.4 - Массив образов изделия

№ п/п

Описание сборочного признака

Образы

1.

Верхняя крышка

Отбрасывание

2.

Верхняя крышка (верхняя и боковые грани)

Отбрасывание

3.

Верхняя и боковые грани

Отбрасывание

Продолжение таблицы 4.4

4.

Боковые грани

Отбрасывание

Верхняя грань

Поворот

Относи-тельно заднего верхнего ребра

Вариант 1 не подходит из – за сложности доступа к элементам конструкции. У варианта 4 скелет механически непрочен в области Н, поэтому по долговечности он уступает другим и отбрасывается. Вариант 3 уступает остальным по приспособленности к окружающей среде и технологически. Вариант 2 является наиболее простым, он удобен и с конструкторской точки зрения, и с технологической. Он обеспечивает легкий доступ к элементам конструкции и простоту электромонтажа.

4.3 Проработка элементов конструкции

4.3.1 Конструкция блока энергетики должна выдерживать давление воды на глубине 400 метров, обеспечивать герметичность на этой глубине и простоту изготовления. Кроме этого конструкция должна быть проста и удобна в установке, обслуживании. Материалы должны сочетаться с остальными конструктивными элементами.

Для изготовления корпуса и деталей изделия применяется сплав алюминия марки АМг5  ГОСТ 4784-97. Данный материал широко используется для производства корпусов и деталей радиоэлектронной аппаратуры. Этот материал обладает высокой прочность, ударной стойкостью и жесткостью. Порядок операций при изготовлении деталей следующий: 1) нарезание заготовок; 2) фрезерная операция; 3) координатно-расчетная операция; 4) сверлильная операция; 5) плоское шлифование; 6) антикоррозийная операция;

Конструкция блока энергетики представлена на чертеже ДВГТУ 407323.002 СБ.

Модульный источник питания крепиться к основанию герметичного корпуса через термопасту КПТ-8 ГОСТ 19783-74, винтами ВМ3-6gх8.36.019, которые проходят сквозь ПП, жестко фиксируя ее. Основание в свою очередь является теплоотводом.

С другой стороны корпуса крепится распределительная коробка с установленным на ней разъемам РС-19. Распределительная коробка нужна, для разветвления проводов идущих к потребителям подводного аппарата и первичному источнику электропитания.

В качестве материала для изготовления платы вторичного источника питания используется стеклотекстолит марки СФ-2-50 ОСТ 4.010.022-85 толщиной 2мм. Этот стеклотекстолит имеет медную фольгу достаточно большой толщины (50 мкм), а это важно, так как по проводникам данных плат будут протекать большие токи.

4.3.2 Конструкция судового поста подводно-технического комплекса должна обеспечивать необходимую жесткость и простоту изготовления. Материалы должны сочетаться с остальными конструктивными элементами.

Для изготовления корпуса изделия (верхняя крышка и основание) применяется сталь 08кп ГОСТ 1050-88. Данный материал широко используется для производства корпусов и деталей радиоэлектронной аппаратуры. Крепление частей корпуса осуществляется винтами. Такое решение позволяет иметь полностью разбираемую конструкцию, что немало важно при монтаже и ремонте.

Конструкция судового поста представлена на чертеже ДВГТУ 407323.003 СБ.

На передней панели устройства находятся выключатели, приборы контроля и индикации. Все приборы за исключением кулачкового выключателя GX16 91 U и кнопочного выключателя серии A3-A4, крепятся DIN рейку.

На задней панели  расположены: входной разъем для подключения питания прибора, разъем RJ-45 для подключения сетевого кабеля к PLC адаптеру и выходной разъем для связи судового поста с аппаратом. Также на задней панели были установлены два держателя под предохранители.

В качестве метода изготовления деталей корпуса выбирается гибка.

Для большей устойчивости СП, к его основанию клеем БФ-2 приклеиваются резиновые вкладыши.

4.4 Расчет параметров печатного рисунка платы вторичного источника питания

Исходные данные для расчета:

  •  метод изготовления печатной платы – комбинированный;
  •  способ получения рисунка – фотохимический;
  •  минимальное расстояние между монтажными отверстиями – 2,5 мм;
  •  шаг координатной сетки – 0,625 мм;
  •  плотность печатного монтажа – по третьему классу;
  •  фоторезист – сухой пленочный;
  •  материал основания – стеклотекстолит СФ-2-50;
  •  толщина материала основания с фольгой – 2 мм;
  •  толщина фольги – 50 мкм.

4.4.1 В системе электроснабжения блока энергетики применяются радиоэлементы  с различными диаметрами выводов (от 0,6 мм до 3 мм), но число типоразмеров любых отверстий на плате рекомендуется ограничивать (не более трех типоразмеров монтажных и переходных отверстий и не более пяти типоразмеров всех типов отверстий), так как оно увеличивает количество инструмента и удлиняет процесс обработки.

Для определения минимального диаметра металлизированного отверстия воспользуемся следующей формулой:

 ,      (4.10)

где Н – толщина платы, мм;

- отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы.

Для печатных плат третьего класса плотности монтажа =0,33, толщина платы в нашем случае равна 2 мм. Вычислим минимальный диаметр отверстия:

мм

Максимальный диаметр просверленного отверстия определяется выражением:

,      (4.11)

где - диаметр сверла, мм;

d - погрешность диаметра отверстия, вызванная биением сверла и точностью его заточки, мм;

Диаметр используемого сверла вычисляется следующим способом:

,    (4.12)

где,  - диаметр металлизированного отверстия.

В промышленности предпочтительным для выводов диаметром 0,4…0,6 мм является диаметр металлизированного отверстия равный 0,8 мм. Для выводов диаметром 0,8…1 мм используются металлизированные отверстия величиной 1,2 мм.

Рассчитаем диаметр сверла для металлизированных отверстий диаметром 0,8 мм:

мм

Для металлизированных отверстий диаметром 1,2 мм диаметр сверла равен: мм

Вычислим максимальный диаметр просверленных отверстий выводов 0,4..0,6 мм, с учетом того, что погрешность диаметра отверстия равна d=0,02 мм:

мм

Для выводов диаметром 1 мм : мм

4.4.2 Минимальный диаметр контактной площадки определяется из условия сохранения целостности контактной площадки при сверлении отверстий. При этом учитывают явления протравливания проводящего слоя, погрешности относительного расположения отверстия и контактной площадки.

Для двусторонних печатных плат, изготавливаемых комбинированным позитивным методом, минимальный диаметр контактной площадки находят по формуле:

,  (4.13)

где, - минимальный эффективный диаметр контактной площадки, мм;

- толщина медной фольги, =0,05 мм;

- толщина предварительно осажденной меди, =0,001 мм;

- толщина меди, нарощенной гальванически, =0,03 мм;

- толщина металлического резиста =0,01 мм.

Для определения минимального эффективного диаметра контактной площадки воспользуемся следующей формулой:

,  (4.14)

где - расстояние от края контактной площадки до края отверстия,

- погрешность расположения отверстий, мм;

- погрешность расположения контактных площадок, мм.

Рассчитаем погрешность расположения отверстий:

,     (4.15)

где - погрешность расположения отверстий относительно заданного положения, обусловленная точностью сверлильного станка, мм;

- погрешность базирования печатных плат на сверлильном станке, мм.

В нашем случае :

мм

Погрешность расположения контактных площадок вычисляется так:

,    (4.16)

где - погрешность расположения контактной площадки на фотошаблоне относительно координатной сетки, =0,05 мм;

- погрешность расположения печатных элементов при экспонировании на слое, =0,02 мм;

- погрешность расположения базовых отверстий на фотошаблоне, =0,03 мм;

- погрешность расположения базовых отверстий на заготовке, =0,02 мм.

Погрешность расположения контактных площадок в нашем случае будет равна:

мм

Вычислим минимальный эффективный диаметр контактной площадки для выводов диаметром 0,4…0,6 мм (для печатных плат третьего класса плотности монтажа =0,025мм):

мм

Для выводов диаметром 0,8 мм, 1 мм, 2 мм и 3 мм значения минимального эффективного  диаметра  контактной  площадки  соответственно  равны 1,5 мм, 1,7 мм, 2,7 мм и 3,7 мм.

Минимальный диаметр контактной площадки тогда будет равен:

мм

Для выводов диаметром 0,8 мм и 1 мм значения минимального диаметра контактной площадки соответственно равны 1,62 мм, 1,82 мм, 2,82 мм и 3,82 мм.

Для того чтобы вычислить максимальный диаметр контактной площадки, необходимо знать максимальный диаметр окна фотошаблона, который в свою очередь вычисляется следующим образом:

,    (4.17)

где - погрешность изготовления окна фотошаблона, =0,02 мм.

В нашем случае, максимальный диаметр окна фотошаблона равен:

мм

Для вычисления максимального диаметра контактной площадки воспользуемся следующей формулой:

,    (4.18)

где Э- погрешность диаметра контактной площадки фотокопии при экспонировании рисунка, Э=0,02 мм.

Итак, максимальный диаметр контактной площадки равен:

мм

Максимальный диаметр контактной площадки равен:

–  для выводов диаметром 0,6 мм – 1,48 мм;

–  для выводов диаметром 0,8 мм – 1,68 мм;

–  для выводов диаметром 1,0 мм – 1,88 мм;

–  для выводов диаметром 2,0 мм – 2,88 мм;

–  для выводов диаметром 3,0 мм – 3,88 мм.

Средний диаметр контактной площадки равен:

–  для выводов диаметром 0,6 мм – 1,45 мм;

–  для выводов диаметром 0,8 мм – 1,65 мм;

–  для выводов диаметром 1,0 мм – 1,85 мм;

–  для выводов диаметром 2,0 мм – 2,85 мм;

–  для выводов диаметром 3,0 мм – 3,85 мм.

4.4.3 Минимальную ширину проводников определяют из условия достаточного сцепления проводника с диэлектриком и она зависит от адгезионных свойств материала основания гальваностойкости оксидированного слоя фольги.

Минимальную эффективную ширину проводника () определяют экспериментально. Для печатных плат третьего класса точности эта величина равна примерно 0,15 мм. Зная это значение можно вычислить минимальную ширину проводников на плате:

  (4.19)

В нашем случае =0,28 мм.

Минимальная ширина линии на фотошаблоне равна:

    (4.20)

мм

Максимальная ширина линии на фотошаблоне:

,     (4.21)

где - погрешность изготовления линий фотошаблона, =0,05мм

мм

Максимальная ширина проводников вычисляется так:

   (4.22)

Среднее значение минимальной ширины проводников печатной платы равно 0,325 мм.

При выборе минимальной ширины проводников печатной платы необходимо учитывать токи, которые протекают по этим проводникам. В модульном источники питания протекают достаточно большие токи – на его входе равен 3,2 А, а на его выходе достигает 18 А.

Минимальная ширина проводника, определяемая протекающим через него током равна

      (4.23)

где I – ток, протекающий через проводник, А;

j – максимально допустимая плотность тока в проводнике, 20А/мм2;

h – толщина проводника, h = 0,08 мм.

Согласно ОСТ 4 ГО.010.011 максимально допустимая плотность тока в проводнике равна 20 А/мм2.

График зависимости минимальной ширины проводника от протекающего через него тока изображен на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5

4.5 Расчет толщины стенки корпуса, определение геометрических размеров уплотнительных колец

Проведем расчет прочности цилиндрического корпуса представленный в документе [16].

Исходные данные: D = 150 мм – внутренний диаметр цилиндра, =400м - глубина погружения, P = 4,022 МПа – давление воды на глубине 400м, [] = 120 МПа, допускаемое напряжение для материала АМг5, Е = 0,71 МПа, модуль упругости первого рода напряжение для материала АМг5.

Расчетные формулы применимы при отношении толщины стенки к диаметру:

  0,1 для обечаек и труб при D  200 мм;

  0,3 для труб при D < 200 мм.

Толщину стенки следует рассчитывать по формуле

s  sp + c;       (4.24)

     (4.25)

Допускаемое внутреннее избыточное давление следует рассчитывать по формуле

    (4.26)

При изготовлении обечайки из листов разной толщины, соединенных продольными швами, расчет толщины обечайки проводят для каждого листа с учетом имеющихся в них ослаблений. Толщину стенки приближенно определяют по формулам (4.27) и (4.28) с последующей проверкой по формуле (4.30):

s  sp + c;       (4.27)

  (4.28)

Коэффициент К2 следует определять по номограмме.

мм

Прибавку к расчетным толщинам следует определять по формуле:

c = c1 + c2 + c3      (4.29)

При поверочном расчете прибавку вычитают из значений исполнительной толщины стенки.

Если известна фактическая толщина стенки, то при поверочном расчете можно не учитывать c2 и c3.

s = 2,8+1,2=4 мм

Допускаемое наружное давление следует определять по формуле

    (4.30)

Допускаемое давление из условия прочности определяют по формуле:

     (4.31)

[p]п = 4,71 МПа

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяют по формуле:

;   (4.32)

   (4.33)

В1 = {1,0; 0,3341};

[p]E = 41,770 МПа;

[p] = 4,68 МПа.

Геометрические размеры уплотнительных колец выбраны в соответствии с ГОСТ 9833-73. В таблице 4.9 приведены геометрические размеры уплотнительных колец.

Таблица 4.9 – Геометрические размеры уплотнительных колец

Обозначение типоразмера кольца

Внутренний диаметр кольца d1, мм

Номинальный диаметр сечения d2, мм

Предельные отклонения, мм

Номин.

Пред. откл.

155-165-46

152,0

-2,4

4,6

±0,10

055-065-58

54,0

-0,9

5,8

±0,15

4.6 Выбор конструкции теплоотвода

Алюминиевая плата-основание модульного источника питания прикрепляется болтами к поверхности теплоотвода. Для обеспечения эффективной передачи тепла между платой-основанием и теплоотводом требуется обеспечить весьма высокую плоскостность их поверхностей, для того чтобы создать хороший контакт с низким тепловым сопротивлением. Передача тепла может быть улучшена применением различных прокладок и смазок, которые заполняют любые неровности на контактируемых поверхностях[12,13]. Тепловое излучение с поверхности нагретого тела в окружающее пространство обеспечивает отвод менее 10% рассеиваемой тепловой энергии. Получение более точных данных связано со сложными расчетами. Поэтому на практике принято принимать во внимание эти 10%, имея в виду, что в них заложен некоторый запас надёжности.

Тепловой расчет радиатора сводится к определению его теплового сопротивления , которое не должно превышать некоторого значения :

     (4.34)

Перед погружением ПА, производится его тестовый запуск. При этом движительно-рулевой комплекс не задействован, потребляемая мощность которого составляет 87,5 % от максимально потребляемой электрической мощности всего подводно-технического комплекса. Поэтому, в этом режиме подводный аппарат потребляет мощность в 50 Вт.

Для того чтобы правильно выбрать теплоотвод, необходимо вычислить рассеиваемую тепловую мощность, которая расходуется на нагревание узлов и деталей. Она определяется по коэффициенту полезного действия и значению выходной мощности:

,     (4.35)

где  - мощность рассеяния;

- выходная мощность;

- коэффициент полезного действия.

Вт

Определяется тепловая мощность теплоотвода, который является основанием герметичного корпуса, а также радиатором для AC/DC преобразователя.

Для PFE500F максимально допустимая температура основания Tосн. равна 100°С; температура перегрева определяется разницей между температурой основания и максимальной температурой окружающей среды за пределами оболочки (Tосн.ср.).

Определяется режим движения среды по неравенству:

,     (4.36)

где l – определяющий размер.

Если неравенство удовлетворяется, то режим ламинарный, если нет – то режим конвективный.

55 0С < 144,7 0С, вид движения –ламинарный.

По средней температуре основания и среды – Тм из таблицы П1-7 [26], выбираем коэффициент A3, характеризующий теплофизические свойства воздуха.

    (4.37)

0С

А3 = 1,57

Коэффициент теплоотдачи для ламинарного режима:

,    (4.38)

где N = 1,3 – для горизонтальной теплоотдачи.

Вт/м2  0С

Определяется тепловое сопротивление и тепловая проводимость, отведенная от основания по формулам:

     (4.39)

где S – площадь основания.

      (4.40)

 0C/Вт

 Вт/0С

Учитывается лучистый теплообмен. Для этого рассчитывается лучистый коэффициент теплоотдачи и лучистая тепловая проводимость по зависимости:

,     (4.41)

где  – степень черноты поверхности тела;

     (4.42)

Определим функцию из таблица П1-10 [26].

 Вт/м2  0С

Вт/0С

Суммарная тепловая проводимость и отводимая тепловая мощность определяются по формулам:

     (4.43)

    (4.44)

Вт/0С

Вт

Расчет показал, что тепловая мощность отводимая основанием, соответствует требованию рассеиваемой мощности. 

Тепловой расчет радиатора, при полной загрузки ПА в водной среде, сводится к неравенству (4.34).

Рассчитывается мощность рассевания по формуле (4.35)

Вт

Рассчитывается по формуле:

,    (4.45)

где Тк – температура корпуса микросхемы;

Rмс – внутреннее тепловое сопротивление микросхемы (указывается изготовителем).

Для модульного источника питания PFE500F-28, Rмс = 0,68 0C/Вт

0C/Вт

Определяется режим движения среды по неравенству (4.36)

75 0С < 144,7 0С, вид движения –ламинарный.

По средней температуре основания и среды по формуле (4.37) из таблицы П1-7 [26], выбираем коэффициент A3, характеризующий теплофизические свойства воды.

А3 = 290

Коэффициент теплоотдачи для ламинарного режима (4.38)

 Вт/м2  0С

Определяется тепловое сопротивление радиатора  по формуле (4.39)

= 0,03 0C/Вт

Неравенство (4.34) удовлетворяется:

0,030C/Вт < 0,540C/Вт

Тепловая мощность отводимая радиатором, соответствует требованию рассеиваемой мощности, при полной загрузки ПА в водной среде.


5 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

5.1 Оценка технологичности конструкции блока энергетики

Технологичность конструкции является одной из важнейших характеристик, определяющих точность, качество и себестоимость аппаратуры.

Под технологичностью понимается такое качество конструкции изделий, которое позволяет применить прогрессивные методы технологии и организации производственных процессов, обеспечивающие высокую производительность труда и минимальную себестоимость при соблюдении заданных требований [17].

Обеспечение технологичности включает в себя:

  •  отработку конструкции на технологичность;
  •  создание оптимальных условий, выполняющих результат при производстве;
  •  количественную и качественную характеристики;
  •  технологический контроль конструкции.

5.1.1 Качественная оценка технологичности.

Качественная оценка технологичности производится по результатам анализа конструкторской документации

Проведя анализ элементной базы изделия можно сказать, что все используемые ЭРЭ широко применяются в радиоэлектронной промышленности, все ЭРЭ имеют расширенные допуска.

При изготовлении функциональной ячейки системы электроснабжения используются только типовые технологические процессы, что оптимизирует затраты на специальную технологическую оснастку.

Оригинальным изделием в конструкции является печатная плата, для ее производства используются самые распространенные материалы (стеклотекстолит фольгированный, припой ПОС-61, канифоль).

В процессе производства используются современные средства автоматизации и механизации.

Исходя из вышеизложенного, можно сказать, что конструкция блока энергетики является технологичной. Учитывая определенную субъективность этой оценки, необходимо в целях объективности перейти к количественной оценке.

5.1.2 Количественная оценка технологичности

Количественная  оценка  технологичности  конструкции  изделия  выражается  конструкторскими  и  производственными  показателями,  численные  значения  которых  характеризуют  степень  удовлетворения  требований  технологичности  конструкции  и  осуществляются  системой  численных показателей.

Номенклатура показателей технологичности сборочных единиц и блоков РЭА установлена отраслевым стандартом ОСТ4 Г0.091.219. В соответствии с ним все блоки РЭА условно разбиты на 4 класса: радиотехнические; электронные; электромеханические; коммутационные.

Для каждого класса установлены свои показатели технологичности в количестве не более 7. Расчет комплексного показателя технологичности конструкции проводится по формуле:

,      (5.1)

где  - значение показателя по таблице состава базовых показателей соответствующего класса блоков;

- функция, нормирующая весовую значимость показателя в зависимости от его порядкового номера в таблице;

S - общее количество относительных частных показателей.

Нормативы комплексных показателей технологичности приведены в таблице 5.1 [16]

Таблица 5.1  Нормативы комплексных показателей

Наименование класса блоков

Стадии разработки рабочей документации

Опытный образец

Установочная  серия

Серийное производство

Радиотехнические

0,4-0,6

0,75-0,8

0,8-0,85

Электронные

0,4-0,7

0,45-0,75

0,5-0,8

Электромеханические

0,3-0,5

0,4-0,55

0,45-0,6

Коммутационные

0,35-0,55

0,5-0,7

0,55-0,75

Проектируемый блок энергетики относиться к классу радиотехнических устройств, показатели технологичности которых приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 Показатели технологичности для радиотехнических блоков

Показатели технологичности

Обозначение

i

1

Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу

КМ.П.ЭРЭ

1,000

2

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа

КА.М.

1,000

3

Коэффициент сложности сборки

КС.СБ.

0,750

4

Коэффициент механизации контроля и настройки

КМ.К.Н.

0,500

5

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей

КФ

0,310

6

Коэффициент повторяемости ЭРЭ

КПОВ.ЭРЭ

0,187

7

Коэффициент точности обработки

КТЧ

0,110

Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ:

,    (5.2)

где НМ.П.ЭРЭ   - количество ЭРЭ в штуках, подготовка которых осуществляется механизированным или автоматизированным способом (в число указанных включаются ЭРЭ, не требующие специальной подготовки к монтажу (разъемы, реле, патроны и т.п.));

НЭРЭ  - общее количество ЭРЭ в штуках (транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы, разъемы, дроссели, катушки индуктивности, трансформаторы и т.п.).

Далее вычислим коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

,      (5.3)

где HАМ - количество монтажных соединений, которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом (для блоков на печатных платах механизация относится к установке элементов и последующей пайке);

HМ - общее количество монтажных соединений (для ЭРЭ, микросхем, разъемов, реле и т.п. определяется по количеству выводов).

Коэффициент сложности сборки КС.СБ. определяется по формуле:

,     (5.4)

где Ет.сл. - количество типоразмеров сборочных единиц, входящих в изделие и требующих регулировки или подгонки в процессе сборки;

Ет - общее количество типоразмеров сборочных единиц.

Коэффициент механизации контроля и настройки:

,     (5.5)

где, НМ.К.Н.- количество операций контроля и настройки, которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом, например, с помощью полуавтоматических стендов, автоматов контроля и т.д.;

НК.Н. - общее количество операций контроля и настройки
(для блоков на печатных платах обязательны операции визуального контроля качества сборки и соединений, проверки блока на функционирование).

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей КФ определяется по формуле

,      (5.6)

где ДПР - количество деталей в штуках, которые получены прогрессивными методами формообразования (штамповкой, прессованием, литьем, пайкой, сваркой из профилированного материала, порошковой металлургией);

Д - общее количество деталей в изделии в штуках.

Коэффициент повторяемости ЭРЭ равен

   (5.7)

где NТ.ЭРЭ – количество типоразмеров ЭРЭ в изделии, определяемое габаритным размером ЭРЭ;

NЭРЭ –  общее количество ЭРЭ.

Коэффициент точности обработки деталей КТЧ определяется

по формуле:

,      (5.8)

где ДТЧ - количество деталей, имеющих размеры с допусками по квалитету и ниже в штуках. Для монтажных и переходных отверстий в печатных платах допуск задается по квалитетам.

Вычислим комплексный показатель технологичности по формуле (5.1):

Оценка уровня технологичности разрабатываемого изделия при известном нормативе комплексного показателя  КН = 0,4 выражается отношением величины достигнутого показателя К к нормативному  КН. Это отношение должно удовлетворять условию:

,       (5.9)

Полученное отношение удовлетворяет условию (5.9), отсюда следует, что производство рассматриваемого устройства достаточно технологично и в доработках не нуждается.

5.2 Описание технологического процесса сборки и монтажа блока энергетики

5.2.1 Сборка узла вторичного источника питания

Перед пайкой: производим установку электрорадиоэлементов на печатную плату.

Выводы ЭРЭ перед монтажом должны быть специальным образом подготовлены. Цель подготовки:

  •  выравнивание (рихтовка) выводов (если требуется);
  •  обеспечение необходимого монтажного расстояния между выводами;
  •  зазора между ПП и компонентом (если требуется);
  •  фиксации ЭРЭ на ПП при ручном монтаже либо до поступления платы в установку пайки.

Формовку круглых или ленточных выводов всех ЭРЭ, за исключением конденсаторов, микросхемы DA1, индуктивностей L1, L2 и клемм X1, X2, произведем с помощью ручного монтажного инструмента, чтобы исключались механические нагрузки на места крепления выводов к корпусу. При формовке выводов не допускается их механическое повреждение, нарушение защитного покрытия, изгиб в местах соединения вывода и корпуса, скручивание относительно оси корпусов, растрескивание стеклянных изоляторов и пластмассовых корпусов.

Основные ограничения рисунок 5.2 накладываются на размер от корпуса ЭРЭ до оси изогнутого вывода (L) и внутренний радиус изгиба выводов (R). Минимальный размер L в зависимости от типа ЭРЭ находится в пределах 0,75 – 4 мм (но не менее 2·D выводов); размер R зависит от диаметра вывода и составляет минимум 0,5 – 1,5 мм (но не менее (1–2)·D выводов). Также на выводах не должно быть деформаций и утонений, превышающих 10% от диаметра, ширины либо толщины вывода.

Рисунок 5.2 - Основные параметры формовки

Несоблюдение данных рекомендаций может привести к образованию избыточных напряжений в месте крепления вывода к корпусу ЭРЭ и в области изгиба вывода и, как следствие, появлению в этих местах трещин и, возможно, обрывов, в особенности при механических воздействиях на собранный узел.

Расстояние от корпуса до места пайки должно быть не менее 2,5 мм, если не приняты меры к дополнительному теплоотводу в процессе пайки.

Не осуществляют формовку, подгибку и обрезку при установке многовыводных ЭРЭ (ИС в DIP-корпусе и пр.). Для них может проводиться исключительно рихтовка (выравнивание) выводов, если в этом есть необходимость.

Расстояние между корпусами соседних элементов или между корпусами и выводами соседних элементов (учитывая  условия теплоотвода и допустимую разность потенциалов) выбираем не менее 0,5мм. У  радиоэлементов, устанавливаемых на печатную плату, выводы диаметром более 0,7мм не подгибаем. Выводы диаметром менее 0,7мм следует подгибать и обрезать.

В каждом отверстии размещаем вывод только одного элемента.

Между печатной платой и микросхемой DA1 установим прокладку гетинакс лавсановый электротехнический марки ЛГ ТУ 16-503.224-82.

Крепление ЭРЭ следующими методами:

  •  посадкой на клей (клей полимеризуется при комнатной температуре, при этом для стеклянных корпусов может понадобиться надевание трубки на часть корпуса, контактирующую с адгезивом; также необходимо обеспечить достаточное количество клеевых точек для крепления тяжелых ЭРЭ);
  •  подпайкой выводов (применяется при ручном монтаже – например, подпайка двух диагонально расположенных выводов разъема);
  •  подгибкой;

5.2.2 Операционное описание процесса пайки

5.2.2.1 Выбор марки припоя и флюса

Как известно, пайка и паяные соединения служат как для крепления электрорадиоэлементов на ПП, так и для получения функционально законченного узла. Выполнение этих функций будет успешным, если обеспечиваются достаточная механическая прочность, хорошая паяемость, малое переходное электрическое сопротивление, правильная форма соединений, возможность контроля качества соединения, а также при необходимости допайки или перепайки.

Для пайки ПП выбирают низкотемпературные (не выше 200 оС) оловянно-свинцовые припои, хорошо смачивающие соединяемые поверхности, имеющие небольшую величину поверхностного натяжения в расплаве и сохраняющие эти качества при длительном пребывании в расплавленном состоянии. Наиболее технологичными являются эвтектические или околоэвтектические припои системы олово-свинец. Они отличаются низкой температурой начала плавления, отсутствием или малым (не более 5-10 оС) интервалом плавления и кристаллизации, хорошим смачиванием многих металлов и затеканием в зазор и т.п.

Наиболее распространённые марки припоев: отечественные (ПОС-61, ПОСК-50, ПОС-40, ПОСС-50, композитный самофлюсующийся припой ПОС-61КП), импортные(Sn63-Pb37, Sn60-Pb40, Sn40-Pb60, Sn95-Ag5, Sn62-Pb36-Ag2) и др.

Пайка припоями ПОС-61 и ПОСК-50 на печатных платах с металлизированными отверстиями получается хорошего качества при температуре не ниже 240 оС. При более низкой температуре припои плохо проходят в отверстия. Кадмиевый и висмутовый припои по своим свойствам хуже припоя ПОС-61 и дороже его.

Флюс, применяемый для пайки печатных схем, должен по возможности защищать проводники от коррозии. В то же время он должен быть достаточно активным (что позволяет сократить время пайки) и обладать максимальной активностью при температуре на 20-30 оС ниже температуры плавления припоя. Кроме того, флюс должен быть негигроскопичен и обладать хорошими изоляционными свойствами.

Наиболее широкое применение получили флюсы: КСи (10-40% канифоли, 90-60% этилового спирта), ПлП (20-30% полиэфирной смолы ПН-9, 80-70% метилэтилкетона), КТС. Эти флюсы служат для пайки оловянно-свинцовыми припоями монтажных соединений, деталей из меди и с покрытием серебром, никелем, оловом. Флюсы КСи и ПлП не оказывают коррозионного действия на медь и покрытия, применяемые для радиодеталей, остатки флюса не влияют на сопротивление изоляции. Флюс ПлП применяют также для предохранения от окисления проводников и монтажных отверстий плат печатного монтажа в период длительного межоперационного хранения и в процессе монтажа. Этот флюс готовят на основе полиэфирных смол ПН-9, ПН-10, которые плавятся при 85-90 оС, обладают хорошими флюсующими и электроизоляционными свойствами, не требуют отмывки после монтажа, не вызывают вздутий и отслаивания влагозащитных покрытий после нанесения последних на плёнку флюса.

Флюсы КТС обладают высокой активностью при пайке, но так как в их состав входят салициловая кислота и солянокислый диэтиламин, они оказывают коррозионное действие на медь. Их разрешается применять при условии хорошей отмывки. Флюс ДГл применяют для групповой пайки погружением при 220-250оС и группового лужения радиодеталей.

Исходя из вышеизложенного, выбираем припой ПОС-61 и флюс ПлП. Можно также воспользоваться припойной пастой (или “паяльная паста” – механическая смесь порошка припоя, связующего вещества или связки, флюса и некоторых других компонентов): ПЛ-1, ПЛ-3. Пасту можно нанести ровным, точно заданным слоем с помощью механизированных и автоматизированных средств. Припойные пасты обеспечивают значительную, до 30-50% экономию припоя благодаря точному дозированию.

5.2.2.2 Технологический процесс пайки

Так как процесс пайки связан с нагревом изделия или паяного соединения, существует большое число способов пайки, отличающихся источником нагрева. Для предотвращения перегрева радиоэлементов и отслаивания фольги от поверхности платы, время нагрева должно быть не более 3 с.; так же можно применить теплоотводы с медными губками, которые накладываются на проволочные выводы в непосредственной близости от корпуса элемента.

Применяющиеся в промышленности способы пайки:

  •  волной припоя;
  •  групповым паяльником;
  •  импульсным групповым паяльником;
  •  дозированная пайка;
  •  пайка параллельными электродами;
  •  лазерная пайка;
  •  парофазная пайка;
  •  пайка инфракрасным излучением;
  •  погружением в расплавленный припой;
  •  протягиванием (для монтажа ЭРЭ со штырьковыми выводами);
  •  непрерывная пайка скользящим паяльником;
  •  избирательная пайка с принудительной подачей припоя;

Для единичного производства вторичного источника питания и в связи с малым количеством ЭРЭ, выбираем пайку дозированием. Механизированный способ пайки обычным миниатюрным паяльником, закреплённом на механизме подачи. Паяльник при его ходе вниз расплавляет конец подаваемого на нужную длину проволочного припоя, благодаря чему, на жале паяльника оказывается доза припоя, готового к внесению в паяное соединение. Поскольку паяльник одновременно паяет всего одно соединение, производительность ниже, чем при групповых способах пайки [19, 21].

Надёжность и безотказность работы вторичного источника питания зависит и от обеспечения высокой степени очистки печатного узла от остатков флюса и других загрязнений непосредственно после пайки и до влагозащиты. В случае недостаточной очистки: снижается электрическая прочность ЭРЭ, установленных на ПП, могут появиться токи утечки, нарушиться стабильность сопротивлений между проводниками платы, возникнуть дополнительные ёмкостные связи. Всё это резко снижает качество узла на печатной плате и срок эксплуатации изделия.

Очистка производится в моющих жидкостях, растворителях и растворах (трихлорэтилен, хлористый метилен, фреон Ф-112, хладон-113).

По окончании процесса очистки необходимо произвести контроль чистоты поверхности и технологических средств методами, использующими различие физико-химических свойств чистой и загрязнённой поверхностей (трибометрический метод); или методами на ультразвуковой и фотоэлектрической основах, сравнивающих уровни чистоты подводимого потока и сливающегося с промываемого изделия потока жидкости.

В качестве защитного покрытия выбираем лак УР-231. Лак УР-231: раствор алкидно-эпоксидной смолы в смеси органических растворителей (ксилол, бутилацетат) с добавкой отвердителя ДГУ (диэтиленгликольуретан), отличается повышенной эластичностью, влагостойкостью и температуростойкостью. Лак приготовляют перед нанесением в соответствии с инструкцией и наносят на поверхность пульверизацией, погружением или кисточкой. Наносят три слоя с сушкой после каждого слоя при температуре 18-230оС в течение 1,5ч.

Технологический процесс нанесения влагозащитных покрытий методом окунания с центрифугированием состоит из следующих основных операций: 1) обезжиривание; 2) защита мест, не подлежащих покрытию; 3) сушка; 4) нанесение первого слоя лака; 5) сушка; 6) нанесение второго слоя лака; 7) сушка; 8) нанесение третьего слоя лака; 9) сушка; 10) удаление защитных материалов.

5.2.3 Последовательность технологической подготовки сборочного производства

Подготовку к проектированию технологического процесса начинают с анализа конструкции изделия по чертежам, схемам, техническим условиям и программе испытания. Проектирование ведется по этапам:

  1.  Определение последовательности сборки и ее графическое изображение в виде схемы сборочного состава изделия.
  2.  Определение перечня и последовательности работ при сборке, построение схемы технологического процесса.
  3.  Разработка содержания каждой операции с оформлением маршрутных и операционных карт.

Для построения схемы сборочного состава изделия процесс разделим на отдельные ступени. Первой ступенью является сборка простейших сборочным единиц, состоящих из одних деталей. Второй ступенью является сборка сложных единиц, состоящим из единиц первой ступени и деталей и т.д., до сборки всего изделия.

Назначение схемы - выделение параллельных потоков и выявление последовательности сборки, что необходимо для последующего построения схемы технологического процесса [19, 21].

5.2.3.1 Исходные данные при проектировании технологического 

процесса сборки

Ими являются конструкторская документация на изделие, технические условия, годовая программа выпуска или размерность партии, руководящие технические документы.

Основными конструкторскими документами являются сборочные чертежи, содержащие изображение изделия, а также технологические условия на сборку и другие данные, необходимые для его сборки и контроля. Кроме сборочного чертежа и схем на изделие необходимо иметь техническое описание, спецификацию, а также другие конструкторские документы, разъясняющие устройство изделия, особенности его сборки, контроля и испытаний.

Технические условия должны содержать следующие данные: назначение, условия эксплуатации, технические требования, технологические характеристики, виды контроля, параметры контроля, методы и средства контроля и испытаний, условия годности, условия приемки, условия хранения, транспортирования и упаковки.

Руководящими техническими документами являются ГОСТы, ЕСТД, ЕСКД, различные стандарты и нормы отрасли, в которой производиться данное изделие, каталоги на оборудование, нормы времени.

5.2.3.2 Определение последовательности и построение схем сборки

Разработка технологического процесса сборки ведется в следующем порядке: на основе анализа конструкторской документации устанавливается сборочный состав изделия. Изделие расчленяется на отдельные сборочные единицы, определяются источники комплектования элементов, выделяют базовые детали (сборочные единицы). На основе этого составляется схема сборочного состава, на которой показывают все элементы, входящие в состав изделия и основные этапы (ступени сборки). В геометрических фигурах в виде прямоугольников указывается наименование элемента, номер его по спецификации, а также количество этих элементов. На схеме указываются также источники поступления элементов и сроки готовности различных ступеней сборки и изделия в целом. Следует отметить, что необходимость расчленения изделия на сборочные единицы определяется в первую очередь условиями работы и эксплуатации, а также возможностью изготовления и расчленения деталей. Количество сборочных единиц в изделии определяется возможностью сокращения трудоемкости и длительности цикла сборки за счет разделения процесса на параллельные потоки. Поэтому, изделие разделяется на сборочные единицы еще по технологическим соображениям. При этом, введение дополнительных сборочных единиц целесообразно, если расширяется фронт сборки, а затраты на дополнительно введенные разъемы меньше экономии, получаемой от параллельной сборки. Схема сборочного состава имеет важное значение для работы над технологическим процессом; кроме того, на ее основе заполняются комплектовочные карты [20, 21].

Схема сборочного состава не дает представления о последовательности сборки и способе обеспечения соединений. Последовательность сборки, способы обеспечения соединений, периодичность и содержание процессов контроля и испытаний дает технологическая схема сборки. Сборка любого изделия – это дискретный во времени процесс, который состоит из отдельных операций. Каждая операция состоит из ряда переходов. Переход – это наименьшая законченная часть технологического процесса, выполняемая без перерыва во времени. Процесс сборки сложного изделия состоит из переходов, выполняемых не только последовательно, но и параллельно. Маршрут такого процесса можно представить графически в виде схемы. На этой схеме процесс обозначается линией, т.е. осью процесса во времени, а точки - это отдельные переходы на этой линии.

Таким образом, схема наглядно показывает последовательность или маршрут сборки.

5.2.4 Метод обеспечения точности сборки

5.2.4.1 Сборка с применением компенсационных материалов

Осуществляется путем введения деформируемых компенсаторов. В качестве материалов  применяется резина, пластмасса и т.п. Сборка может осуществляться путем бесступенчатого  изменения замыкающего звена, путем подбора компенсатора (прокладки), регулированием силового замыкания [22, 23].

5.2.5 Организация непоточного производства

Производственный процесс осуществляется во времени и пространстве. Организация производства во времени характеризуется методами соединения операций и степенью его непрерывности. Пространственная организация производственного процесса предполагает размещение рабочих мест и их групп на территории предприятия, а также передвижение предметов труда по операциям самым коротким маршрутом. Соединения этих 2-х аспектов построения производственного процесса выражается в использовании определённых методов организации производства.

Не поточному методу организации производства присущи следующие черты:

  •  на рабочих местах обрабатываются различные по технологии изготовления и конструкции предметы труда;
  •  количество данных предметов невелико и недостаточно для нормальной загрузки оборудования;
  •  рабочие места различаются однотипными технологическими группами без определённой связи с последовательным выполнением операции;
  •  предметы труда перемещаются в процессе обработки сложными маршрутами, в следствии чего возникают большие перерывы между операциями; после отдельных операций предметы труда чаще всего поступают на промежуточные склады.

Непоточный метод используется в основном в единичном и серийном производстве. При этом в зависимости от широты номенклатуры и их количества непоточный метод имеет несколько модификаций:

  1.  В условиях единичного производства этот метод реализуется в форме единично-технологического метода. Этот метод предполагает, что отдельные предметы труда обрабатываются единицами или небольшими партиями, которые не повторяются.
  2.  В серийном производстве применяется партийно-технологический метод, который отличается от первого тем, что предметы труда проходят обработку партиями, которые периодически повторяются.
  3.  Предметно-групповой метод. Его суть заключается в том, что вся совокупность предметов труда распределяется на технологически подобные группы. Обработка предмета любой группы осуществляется по одной и той же технологии и требует одинакового оборудования (данный метод создаёт условия для перехода к поточному производству).

Для непоточных методов характерно последовательное и редко смешанное соединение операций. Непоточное производство применяется в промышленных процессах при изготовлении небольших объёмов отдельных изделий [20, 23].

6 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Себестоимость – это затраты предприятия, выраженные в денежной форме, на производство и реализацию продукции [24]. Себестоимость показывает нижнюю границу цены продукции, при которой осуществляется безубыточное производство.

Для расчета себестоимости единицы продукции используют калькуляцию по статьям расходов, которая позволяет определить, во что обходится предприятию единица каждого вида продукции, себестоимость отдельных видов работ и услуг. Определение затрат по калькуляции как способ их группировки относительно конкретной единицы продукции позволяет отследить каждую составляющую себестоимости продукции (работ, услуг) на любом уровне.

В промышленности применяют различные методы калькулирования (точного расчета): прямой, расчетно-аналитический, комбинированный, параметрический.

Наибольшее распространение получил расчетно-аналитический метод. Этот метод и будет использован для расчета себестоимости проектируемого радиотехнического изделия по статьям калькуляции.

Состав статей калькуляции  для  различных  отраслей  и производств различен  и не регламентируется. Калькуляция разрабатываемого изделия включает в себя следующие статьи: сырье и материалы; покупные комплектующие изделия; расходы на оплату труда (основная заработная плата производственных рабочих, дополнительная заработная плата), отчисления (отчисления на социальное страхование, отчисления в пенсионный фонд, отчисления в фонд занятости, отчисления на медицинское страхование); общезаводские и цеховые расходы; внепроизводственные расходы.

В таблице 6.1 приведены оптовые цены отдельных покупных радиоэлементов и их общая стоимость [25]:

Таблица 6.1 – Стоимость покупных радиоэлементов

Наименование

Количество,

шт.

Цена за единицу,

руб.

Общая стоимость,

руб.

Конденсатор 1мкФ, 250В

3

34,35

103,05

Конденсатор 2200пФ

5

21,70

108,50

Конденсатор 1мкФ

2

41,50

83,00

Конденсатор 390мкФ

2

266,03

532,06

Конденсатор 0.033мкФ

2

1,69

3,38

Конденсатор 470мкФ

2

30,00

60,00

Конденсатор 2.2мкФ

1

1,69

1,69

Резистор 470кОм

1

3,35

3,35

Резистор плавкий 10Ом

1

15,72

15,72

Предохранитель 15A, 250В

1

6,83

6,83

Предохранитель 2А, 24В

1

27,50

27,50

Предохранитель 20А, 24В

1

27,50

27,50

Держатель под предохранить

2

10,50

21,00

Индуктивность 6мГн

2

24,70

49,40

Модульный источник питания PFE500F-28

1

12537,61

12537,61

Разъем PWL-2

1

1,62

1,62

Разъем PHU-2

1

4,83

4,83

Клемма винтовая

3

13,00

39,00

Разъем 2РМГ

1

82,00

82,00

Разъем 2РМ

1

130,00

130,00

Устройство автоматического контроля изоляции Астро*ИЗО 470

1

9504,9

9504,9

Выключатель дифференциальный ВД 1-63

1

406,43

406,43

Автоматический выключатель ВА47-29

1

239,50

239,50

Кулачковый выключатель GX16 91 U

1

214,24

214,24

Кнопочный выключатель серии A3-A4

1

112,35

112,35

Амперметр серии DE

1

650,00

650,00

Вольтметр серии DE

1

650,00

650,00

Килоомметр 7204S-1421

1

850,00

850,00

Сетевой адаптер HDXB101

1

4300

4300

Продолжение таблицы 6.1

Предохранитель 6A, 250В

2

6,83

13,66

Держатель под предохранитель

2

53,25

106,50

Переходник RJ-45 гнездо-гнездо

1

31,05

31,05

Разъем блочный под сетевую розетку

1

120

120

Итого: 31036,67

Для производства данного изделия необходимы различные материалы, их стоимость приведена в таблице 6.2. К вспомогательным относятся материалы, которые расходуются при технологических процессах (например, различные химикаты и спецодежда при производстве печатных плат).

Таблица 6.2 – Стоимость используемых материалов

Наименование

Расход на одно изделие

Стоимость материала

Стоимость материала на одно изделие, руб.

Алюминий АМг5 лист

0,04 м2

18300 руб./ м2

732

Алюминий АМг5 болванка

1,50 кг

180 руб./ кг

270

Сталь 08кп ГОСТ 1050-88

5 кг

40,00 руб./кг

200

СФ-2-35-2

0,04 м2

400 руб./ м2

16

Гетинакс лавсановый ЛГ

0,02 кг

101,48 руб./ кг

2,30

Провод ПМВГ 0,5

3,5м

2,5 руб./м

8,75

Припой ПОС-61

0,05 кг

115 руб./кг

5,75

Флюс ФКТс

0,01 кг

225 руб./кг

2,25

Паста КПТ-8 ГОСТ 19783-74

0,01 кг

1030,00 руб./кг

10,30

Лак УР-231

0,04 кг

30 руб./кг

1,2

Краска МКЭЧ

0,005 кг

50 руб./кг

0,25

Клей БФ-2

0,005 кг

115 руб./кг

0,56

Краска КМ

0,005 м

50 руб./кг

0,25

Вспомогательные материалы

-

-

95

Итого: 1344,61

Помимо непосредственной стоимости материалов и покупных элементов необходимо учитывать расходы, связанные с их транспортированием, которые вычисляются следующим образом:

,       (6.1)

где   - суммарная стоимость комплектующих и материалов;

- нормативный коэффициент (0,02-0,25), .

руб.

Для того чтобы рассчитать расходы на выплату заработной платы необходимо знать стоимость работ, выполняемых различными рабочими. Эти данные, а так же затраты на отчисления приведены в таблице 6.3.

Основная заработная плата вычисляется по формуле:

,       (6.2)

где Тi - тарифная ставка i-го рабочего;

Hвi - норма рабочего времени выполнения i-го вида работ.

Дополнительная заработная плата вычисляется следующим образом:

,      (6.3)

где Нд.з.=10,5% ─ расчетный процент дополнительной заработной платы производственных рабочих.

Величина отчислений на единый социальный налог в настоящее время составляет 26% от суммы основной и заработной платы. Эти отчисления состоят из следующих частей:

Отчисления в федеральный бюджет:

,     (6.4)

где  =20% ─ процент отчислений в пенсионный фонд

Отчисления на социальное страхование:

,     (6.5)

где  =2,9% ─ процент отчислений на социальное страхование.

Отчисления на медицинское страхование:

,     (6.6)

где Нм=3,1% ─ процент отчислений на медицинское страхование.

Таблица 6.3 – Расчет заработной платы и отчислений

Наименование выполняемых работ

Hвi, ч.

Ti, руб.

,

руб.

,

руб.

,

руб.

,

руб.

,

руб.

Изготовление печатной платы

1,5

80

120

12,6

26,5

3,8

4,1

Изготовление металлических деталей

4

75

300

31,5

66,3

9,6

10,28

Подготовка, установка радиоэлементов, электромонтаж

1,9

65

130

13,7

28,7

4,2

4,5

Механосборочные работы

3,5

75

262,5

27,56

58,01

8,4

8,99

Регулировка, контроль

1

80

80

8,4

17,7

2,6

2,8

-

-

892,5

93,76

197,21

28,6

30,67

Цеховая себестоимость вычисляется следующим образом:

,      (6.8)

где .

руб.

Далее необходимо вычислить общезаводские расходы:

,      (6.9)

где =400% - процент общезаводских косвенных расходов к основной заработной плате производственных рабочих.

руб.

Заводская себестоимость:

(6.10)

Для данного изделия:

руб.

Внепроизводственные расходы:

,      (6.11)

где ─ процент внепроизводственных расходов к заводской себестоимости.

руб.

Полная себестоимость определяется по формуле:

      (6.12)

Для разрабатываемого устройства полная себестоимость равна:

 руб.

Себестоимость разработанной системы энергоснабжения достаточно велика. Почти 75% от себестоимости изделия составляют покупные изделия, полуфабрикаты, работы и услуги производственного характера посторонних предприятий. Из этого можно сделать вывод что, себестоимость изделия преимущественно зависит от покупных радио материалов и компонентов. Поэтому основной путь по снижения себестоимости изделия – это наладка поставок комплектующих непосредственно от производителей.

7 РАЗДЕЛ ОХРАНЫ ТРУДА

7.1 Электробезопасность

7.1.1 Электропитание рабочего места 

На рабочем месте сборщика обязательно должно присутствовать защитное заземление для исключения попадания потенциала сети питания на металлические конструкции рабочего места. Также это требование обусловлено необходимостью обеспечения электростатической безопасности при монтаже печатных плат.

Сеть электропитания рабочего места должна выдерживать мощность до 1КВт. Сеть однофазная, напряжение питания в сети – 220-240 В, частота 50 Гц. Обязательно наличие защитного заземления.

Выполнение требований техники безопасности и охраны труда при эксплуатации электрооборудования обеспечивается конструкцией применяемого электрооборудования и соответствием степени защиты оболочки условиям  внешней среды в соответствии с:

– ГОСТ 12.1.019-79 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования»;

–  ГОСТ  Р 5.571.3-94  «Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током».

Во избежание поражения персонала электрическим током при неисправностях приборы и щиты зануляются. Монтаж защитного зануления электроустановок выполняется согласно ВСН 205-84 «Инструкция по проектированию электроустановок систем автоматизации технологических процессов», РМ 14-11-95 «Заземление электрических сетей управления и автоматизации».

7.1.2 Основные факторы влияющие на исход поражения током

Величина тока, проходящего через человека, является основным фактором, обуславливающим исход поражения. Человек начинает ощущать прохождение переменного тока промышленной частоты    (50 Гц) величины 0.6-1.5 мА, а пост тока 5-7мА это так называемые пороги ощущения токов. Большие токи вызывают у человека судороги. При 10-15 мА боль становится едва переносимой, а судороги такие, что человек не может их преодолеть.

Длительность прохождения тока через тело человека оказывает влияние на исход поражения: чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого смертельного поражения.

Путь тока в теле пострадавшего играет существенную роль в исходе поражения. Так если на пути тока жизненно важные органы сердце, лёгкие, головной мозг, то опасность поражения весьма велика.

Род тока и частота, постоянный ток менее опасен, чем переменный примерно в четыре раза, однако это справедливо до 250-300 В. Увеличение частоты ведет к увеличению опасности.

7.1.3 Основные меры защиты от поражения электрическим током

  •  обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением для случайного прикосновения, устранение опасности;
  •  поражения при появлении напряжений на корпусах, кожухах;
  •  защитное заземление, зануление, защитное отключение;
  •  использование низких напряжений;
  •  применение двойной изоляции.

В качестве защитных мер при прикосновении к нетоковедущим частям применяют защитное заземление, зануление или отключение, двойную изоляцию, пониженное напряжение, защитные средства и др.

Защитным заземлением называют металлическое соединение с землей нетоковедущих металлических частей электрической установки (корпуса электрических машин, трансформаторов, реостатов, светильников, аппаратов, каркасы щитов, металлические оболочки кабелей, фермы, колонны и др.). Защитное заземление применяют в сетях с изолированной нейтральной точкой. В четырех проводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью применяют защитное зануление — присоединение нетоковедущих металлических частей к многократно заземленному нейтральному проводу. В случае пробоя изоляции создается режим короткого замыкания (аварийный режим), и электроустановка отключается аппаратами защиты. Зануление не требуется для установок малой мощности в жилых, офисных, торговых отапливаемых помещениях с сухими плохо проводящими полами.

Защитное отключение — автоматическое отключение электроустановки системой защиты при возникновении опасности поражения человека электрическим током. Так как в случае повреждения электроустановки изменяются значения некоторых величин (напряжение корпуса относительно земли, ток замыкания на землю и др.), то если эти изменения окажутся воспринимаемыми чувствительными датчиками, аппараты защиты сработают и отключат электроустановку.

Под двойной понимается дополнительная, кроме основной, изоляция, которая ограждает человека от металлических нетоковедущих частей, могущих случайно оказаться под напряжением. Наиболее надежную двойную изоляцию обеспечивают корпусы из изолирующего материала. Обычно они несут на себе всю механическую часть. Этот способ защиты чаще всего применяют в электрооборудовании небольшой мощности (электрифицированный ручной инструмент, бытовые приборы и ручные электрические лампы).

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, даже при одновременном контакте человека, с токоведущими частями разных фаз или полюсов, применяют пониженное напряжение (12 и 36 В). Источником такого напряжения являются батареи гальванических элементов, аккумуляторы, выпрямительные установки, преобразователи частоты и трансформаторы (применение автотрансформаторов в качестве источника пониженного напряжения запрещено). Так как мощность этих источников незначительна, область применения пониженных напряжений ограничивается ручным инструментом, ручными и станочными лампами местного освещения.

Важным фактором обеспечения безопасности является знание устройства и правил эксплуатации электроустановок, поддержание в исправном состоянии электрооборудования, исправность сигнализации и блокировок, наличие средств пожаротушения.

В проектируемой системе энергоснабжения привязного телеуправляемого аппарата, применяется устройство защитного отключения выключатель дифференциальный ВД 1-63.

Устройство защитного отключения (УЗО), управляемое дифференциальным (остаточным) током - механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и размыкания электрической цепи.

Устройства защитного отключения предназначены для:

  •  защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при непосредственном прикосновении (прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 mA).
  •  предотвращения возгораний при возникновении токов утечки на корпус или на землю.

В России применение УЗО стало обязательным с принятием 7-го издания Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

7.2 Противопожарная безопасность

7.2.1 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности

Рабочие места, предназначенные для обезжиривания деталей в ЛВЖ, должны быть оборудованы местными вытяжными устройствами.

Обработка деталей и изделий в кислотах и  органических  растворителях должна производится  в  разных  помещениях,  так  как  при  их   соединении образуется взрывоопасная смесь.

На всех участках работ, где применяются легковоспламеняющиеся вещества, должны быть вывешены плакаты и технологические инструкции, составленные с учетом пожарной безопасности.

ЛВЖ следует хранить в посуде с герметичными крышками  (пробками). Посуду открывают только в момент пользования ЛВЖ.

Во избежание пожара электрические паяльники должны обеспечиваться специальными термостойкими диэлектрическими подставками.

При эксплуатации электроаппаратуры большой  мощности  следует учитывать то, что она  выделяет  большое  количество  тепла,  которое может оказаться причиной пожара. Поэтому всё такого рода оборудование должно  быть оснащено воздушным, а там где это необходимо и  водяным охлаждением.

Запрещается пользоваться  открытым огнём; курить допускается только в специальных отведённых для этого местах.

Запрещается хранить на рабочих местах легковоспламеняющиеся и горючие жидкости.

После окончания смены необходимо отключать  электроэнергию.

Над всеми выходами, предназначенными для эвакуации людей в случае возникновения пожара, устанавливаются светоуказатели «Выход». Светоуказатели должны соответствовать требованиям НПБ 77-98 «Технические средства оповещения и управления эвакуацией пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний».

Сети оповещения о пожаре должны прокладываться в металлорукавах в соответствии с требованиями НПБ 104-03 «Проектирование систем оповещения людей о пожаре в зданиях и сооружениях».

Установки пожаротушения и сигнализации должны соответствовать требованиям НПБ 88-2001.

При возникновении пожара немедленно вызвать пожарную охрану и приступить к тушению  имеющимися средствами пожаротушения.


8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы над дипломным проектом была разработана принципиальная схема и конструкция система энергоснабжения привязного телеуправляемого подводного аппарата, создан комплект конструкторской и технологической документации.

Разработанная конструкция удовлетворяет основным требованиям технического задания: была использована современная элементная база; обеспечены показатели назначения (СЭС подводно-технического  комплекса обеспечивает непрерывную подачу электроэнергии на ТПА по кабелю связи  на  переменном токе напряжением 220 В, частотой сети 50 Гц; в качестве сетевого источника питания служит AC/DC преобразователь, с выходным напряжением 28 В, обеспечивающий в нагрузке не менее 500 Вт; для организации связи оператора и привязного ТПА обеспечивается возможность использования информационного канала, построенного на базе  технологий Power Line Communication; в судовой пост СЭС входят устройства контроля изоляции, защиты, и приборы индикации основных параметров энергоснабжения); выполняются требования по надежности (что показали соответствующие расчеты).

В технологическом разделе был разработан и подробно описан технологический процесс сборки и монтажа блока энергетики.

В экономическом разделе была рассчитана себестоимость системы управления. К недостаткам разработанного изделия можно отнести высокую стоимость применяемых радиоэлементов.


ЛИТЕРАТУРА

  1.  Хмельнов, И.Н. Необитаемые подводные аппараты / под ред. И.Н. Хмельнова. – Владивосток: Российская инженерная академия. Дальневосточное отделение, 1996. – 130 с.
  2.  Ястребов, В.С. Электроэнергетические установки подводных аппаратов / В.С. Ястребов, А.А. Горлов, В.В. Симинский. – Л.: Судостроение, 1986. – 208 с.
  3.  Модульные источники питания. Каталог и рекомендации по применению. – М.: Серия «Библиотека Компэла». ЗАО «Компэл», 2005. – 240 с.
  4.  http://ps.compel.ru/acdc/PFE500F-28
  5.  Источники вторичного питания с бестрансформаторным входом / А. А. Бас, В.П. Миловзоров, А. К. Мусолин. – М.: Радио и связь, 1987. – 160 с.: ил.
  6.  http://electrolibrary.info/uzo/page0302.htm
  7.  http://owenkomplekt.ru/index.php?categoryID=204
  8.  http://www.rele.ru/pdf/va47.pdf
  9.  http://ru.wikipedia.org/wiki/Power line communication
  10.  Жирабок А.Н. Расчет показателей надежности, состава ЗИП, точности РЭА. Методические указания к курсовым и дипломным проектам для студентов специальности 200800. Владивосток: изд-во ДВГТУ, 2004. 16с.
  11.  Небогатых В.Е. Конструирование ЭС: Методические указания к лабораторным работам. Часть 1. Владивосток, 1997. 31 с.
  12.  Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.; Под ред. Г.С. Найвельта. М.: Радио и связь, 1986.
  13.   Конструирование радиоэлектронных средств / В.Ф. Борисов, О.П. Лавренков, А.С. Назаров, А.Н. Чекмарев; Под ред. А.С. Назарова. М.: Изд-во МАИ, 1996.
  14.   Гальперин М.В. Электронная техника. М.: Форум – Инфра – М, 2005. 352 с.
  15.  Богданов Г.М. Процесс компонования РЭА. Л.: ЛЭТИ, 1985. 56с.
  16.  ГОСТ 14249-86 Сосуды и аппараты: Нормы и методы расчета на прочность.
  17.   Проектирование технологических процессов изготовления РЭА. /Под ред. Павловского В.В. М.: Радио и связь, 1982.  160 с.
  18.  Преображенская Н.А. Технология электронных средств: метод. указания к курсовой работе. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. 64с.
  19.   “Автоматизация и механизация сборки и монтажа узлов на печатных платах” Производственное издание, под редакцией д.т.н. В.Г.Журавского. М.,“Радио и связь”, 1988.
  20.   В.И. Блаут-Блачева, А.П. Волоснов, Г.В. Смирнов "Технология производства радиоаппаратуры", М.,"Энергия", 1972.
  21.   О.Е. Вершинин, И.Г. Мироненко “Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и приборов”, М.,”Высшая школа”,1991.
  22.   Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры. Учебник  для вузов. Под общ. Ред. В. А. Шахнова. М. Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005, 568с.
  23.   Соболев С.Ф. Разработка технологических процессов сборки приборов оптоэлектромехатроники. Л. ЛИТМО, 1992.
  24.  Экономика и организация производства в дипломных проектах. /Под ред. Великанова К.М. Л.: Машиностроение, 1986.   285 с.
  25.  http://www.chipindustry.ru/


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34676. Розподіл озону у просторі та часі 1006.5 KB
  Найбільш точно в атмосфері Землі визначається загальний вміст озону ЗВО. ЗВО Х як вже згадувалось вище це товщина шару озону приведеного до нормальних тиску і температури. Величина Х є сумарною або інтегральною кількісною характеристикою шару озону іноді замість неї використовують зведену товщину шару озону .
34677. Роль колообігу води в природі в процесах формування хімічного складу атмосфери 719.5 KB
  Нестача води у ґрунті призводить до погіршення живлення рослин і зниження врожаю сільськогосподарських культур. Тому для забезпечення у ґрунті води здійснюють цілий комплекс агрохімічних заходів. сказано що “використання води на нашій планеті постійно зростає і вже найближчим часом у багатьох її регіонах слід чекати дефіциту прісної водиâ€.
34678. Парникові гази та їх роль у формуванні клімату 88 KB
  Сукупність цих газів створює в атмосфері парниковий ефект. Суть парникового ефекту полягає в наступному: Земля отримує енергію Сонця в основному у видимій частині спектра а сама випромінює в космічний простір головним чином інфрачервоні промені. Затримуючи тепло в атмосфері Землі ці гази створюють ефект який називається парниковим а гази – парниковими. Практично будьякий вид діяльності людини супроводжується викидами парникових газів створюючи таким чином додатковий або антропогенний парниковий ефект.
34679. УТВОРЕННЯ ТА РУЙНУВАННЯ ОЗОНУ 221.5 KB
  1 Фотохімічна теорія утворення озону оксигенний цикл За Чепменом озон в атмосфері утворюється з молекулярного кисню [3]. В результаті дії цих двох протилежних процесів в атмосфері на деяких висотах встановлюється цілком визначена густина озону. Для формування озону в стратосфері перш за все необхідний атмосферний оксиген який утворюється внаслідок фотодисоціації молекули оксигену по реакції 1: Р.
34680. Фотохімічний смог 103.5 KB
  Незважаючи на формування в останні десятиліття загальної тенденції до покращення стану атмосферного повітря в м. Для утворення фотохімічного смогу необхідна наявність в повітрі таких первинних забруднювачів як оксид азоту NO та NO2 які у значній кількості надходять у повітря із відпрацьованими газами автомобільних двигунів; летких органічних сполук ЛОС таких як пропан нбутан етилен бензол формальдегід які в основному надходять через випаровування та згорання палива і розчинників; Метеорологічними передумовами утворення смогу є...
34681. Хімічний склад атмосфер інших планет 204 KB
  Початок формування атмосфери повязаний з еволюцією Сонця, з процесом його перетворення молодої зірки в дорослу. Цей процес характеризувався гравітаційним ущільненням до планет (космічного пилу) та газів сонячного туману.
34682. Хімічні процеси в стратосфері 99.5 KB
  У стратосфері на висотах менше 50 км відбувається утворення озону за реакцією O2 O → O3 Нестабільна молекула озону в збудженому стані O3 перетворюється в стабільну молекулу озону в результаті реакції з так званою третьою часткою в якості якої виступають молекули кисню і азоту що містяться в повітрі в найбільшій кількості: O3 M → O3 M 107 кДж Швидкість утворення озону пропорційна добутку концентрацій що беруть участь у реакціях частинок. Таким чином існує максимум швидкості утворення озону який припадає на...
34683. Аерозоль і клімат 311.5 KB
  Оцінка прямого впливу аерозолів на радіаційний баланс дає досить широкі Schätzungen der direkten Wirkung von erosolen uf den Strhlungshushlt zeigen eine reltiv große Bndbreite und beruhen weitgehend uf Modellstudien die nicht nur für die vorindustrielle Zeit sondern uch für die Gegenwrt schwer zu verifizieren sind. Die Unsicherheiten beruhen zum einen druf dss selbst der ktuelle tmosphärische Gehlt einzelner erosolrten nicht genu feststeht zum nderen druf dss die Größenverteilung die chemische Zusmmensetzung die Mischung und die...
34684. Водяной пар в атмосфере и гидрологический цикл 44.5 KB
  В отличие от большинства других присутствующих в атмосфере газов содержание водяного пара может очень сильно меняться. По мере того как молекулы воды переходят в воздух давление пара в воздухе увеличивается. Если температура воздуха продолжает увеличиваться то для поддержания насыщенного состояния пара число молекул поступающих в воздух также должно увеличиваться если конечно жидкость еще имеется. Давление пара служит мерой для другой величины также выражающей количество пара содержащегося в воздухе и называемой абсолютной влажностью.