Разработчики систем хотят относительно низкой стоимости и высокой доступности коммерческой готовой (COTS) технологии, несмотря на основные критерии миниатюрного размера, легкого энергопотребления, чрезвычайной прочности, быстрой связи и эффективного управления температурой. Проблемы проектирования, с которыми сталкиваются производители шасси, существенны.
ОБЩИЙ ПОДХОД К ВОЕННЫМ КОРПУСАМ
Корпуса военной электроники часто представляют собой высокотехнологичные корпуса для размещения печатных плат для вычислений, ввода/вывода, хранения данных и других системных компонентов. Обычной практикой является упрочнение этих корпусов электроники, чтобы они выдерживали удары, вибрацию, значительные колебания температуры и воздействие электромагнитных помех.
При проектировании системы системный архитектор должен выбрать, какие аппаратные компоненты будут лучше всего работать для предполагаемой цели. Например, небольшой боевой машине могут потребоваться легкие компоненты с несколькими входными и выходными разъемами (I/O) для многих подсистем машины. Она должна быть защищена от ударов и вибрации, а кондуктивное охлаждение может быть эффективным.
Напротив, большой самолет с экипажем из людей, вероятно, может вместить типичный ящик для авиатранспортной стойки (ATR), который может иметь емкость для высокопроизводительных стоечных серверов и вентиляторов, необходимых для конвекционного охлаждения. Жидкостное проточное охлаждение является одной из наиболее необычных форм терморегулирования, которая может быть реализована в некоторых ATR.
Большие системы, такие как 6U VPX, требуют пространства, веса и мощности, которых обычно нет у кораблей. Например, система 3U VPX может быть достаточной для требовательных потребностей в обработке небольших платформ, таких как реактивные истребители, которые чувствительны к ограничениям по размеру и весу.
АНАЛИЗ СВОПОВ
При выборе шасси и корпуса проектировщик системы должен учитывать размер, вес и требования к энергопотреблению системы (SWaP).
Легкий материал
Требования к производству военных металлоконструкций включают точные допуски, особые материалы и отделки, а также обширные разрушающие испытания, призванные обеспечить устойчивость изделий к суровым условиям моря и боевых действий.
Поэтому корпуса должны иметь легкость и высокую прочность, что делает их простыми в установке и долговечными. Способность противостоять деформации, такой как растяжение или сжатие, является мерой прочности материала. Напротив, прочность материала заключается в его устойчивости к ударам. Прочность на растяжение или сжатие обычно увеличивается, прочность уменьшается и наоборот.
По этой причине алюминий, смесь металлов, используется для изготовления большинства электрических корпусов для военных оборонных систем. По аналогичным причинам алюминиевая пластина или конструкционная сталь, используемые в корпусах оборонных систем, часто толще (полдюйма или три четверти дюйма) и дороже.
Защита от погодных условий
Корпуса, которые являются водонепроницаемыми и защищенными от атмосферных воздействий, защищают электрические и электронные компоненты от пыли и воды в суровых условиях. Гарантированно выдерживающие воздействие стихий столько времени, сколько необходимо, военная электроника требует корпусов, защищенных от атмосферных воздействий, и водонепроницаемых коробок, которые соответствуют или превосходят все применимые стандарты и рейтинги NEMA и IP. Электронные и электрические компоненты защищены от влаги и пыли в герметичных корпусах с водонепроницаемыми прокладками.
Охлаждение и терморегулирование
Клиенты отдают приоритет небольшому размеру, легкости и недорогим шасси и корпусам, но они также глубоко обеспокоены тепловой эффективностью. Высокопроизводительная электроника неизбежно будет выделять тепло, а избыточное тепло часто является причиной падения производительности и проблем с оборудованием.
Подача питания в систему не проблема, а вот отвод тепла — проблема. Что касается размера, долговечности и энергопотребления, кондуктивное охлаждение — единственный вариант для сверхкомпактных устройств. Требуются радиаторы, вентиляционные отверстия и другие компоненты. Неудобно для всех участников, если роторное охлаждение требует отказов.
Обычно существует три различных подхода к охлаждению и управлению температурным режимом для шасси и корпусов, каждый из которых решает уникальные задачи.
Конвективное охлаждение
Устранение тепла путем его перемещения от источника.
Конвекционное охлаждение
Использование потока воздуха, нагнетаемого вентилятором, для рассеивания тепла.
Жидкостное охлаждение
Жидкость протекает через перегретые детали или распыляется на печатные платы и корпуса для отвода тепла.
Конвективное охлаждение, которое занимает мало места, не требует дополнительного питания и является по своей сути надежным, часто является самым простым решением, особенно для систем с ограничениями SWaP.
Конвективное охлаждение является наиболее экономически эффективным методом управления температурой для жестких систем. Однако для этого требуются дополнительные компоненты, такие как металлические края карты и ребра на платах и вокруг них, чтобы рассеивать тепло за пределы шасси или корпуса.
Однако кондуктивное охлаждение не может справиться с теплом, вырабатываемым некоторыми эффективными системами. Для этой цели инженеры часто обращаются к системам продувки воздуха, работающим от вентиляторов, применяя различные методы направления продуваемого воздуха.
При использовании нагнетаемого воздуха во встраиваемых системах военного назначения может возникнуть несколько проблем, поэтому проектировщики стараются избегать его, когда это возможно. Для начала, стоимость конвекционного охлаждения часто выше, чем кондуктивного. Вентиляторы являются движущимися частями и, следовательно, подвержены отказам и регулярному обслуживанию, что представляет собой проблему для долговечности и содержания. В-третьих, если вентилятор неожиданно перестает работать, это может вызвать цепную реакцию отказов. Наконец, по сравнению с кондуктивным охлаждением, вентиляторы занимают больше места и потребляют больше энергии. Чтобы максимально использовать нагнетаемый воздух, проектировщики также должны создавать разумно открытые воздушные пути.
Даже встраиваемые военные системы с конвекционным охлаждением не могут справиться с теплом, вырабатываемым самыми мощными из этих устройств. Вот почему высокопроизводительные микропроцессоры и другие системы компонентов, генерирующие тепло, нуждаются в жидкостном охлаждении.
Ввод-вывод и подключение
Сегодняшние шасси и корпуса для военной и аэрокосмической промышленности должны предоставлять возможности для различных конструкций, подключений и ввода-вывода для поддержки самого широкого спектра надежных приложений. Для этих проблем должны быть доступны готовые варианты, варианты с добавленной стоимостью и полностью адаптированные решения.
В результате тонкого баланса между низкой стоимостью и превосходной производительностью COTS обычно является первым вариантом, который рассматривают проектировщики систем.
VPX быстро заменяет VME и Compact PCI в качестве предпочтительного интерфейса для проектирования надежных встраиваемых устройств военного назначения.
VPX широко используется, поскольку он поддерживает несколько типов ввода/вывода (I/O) и скоростей интерфейса (RF, оптоволокно и т. д.). Эти требовательные аэрокосмические и оборонные приложения помогли ускорить внедрение VPX, который доступен в форм-факторах 6U и 3U. Он обеспечивает возможность будущих обновлений, является надежным и коммерчески доступным. Он также поддерживает несколько стратегий охлаждения и управления температурой.
Однако это не единственные преимущества VPX. Текущие версии обеспечивают пропускную способность 16 Гбит/с на канал, а будущие версии, как ожидается, будут обеспечивать по крайней мере 25 Гбит/с на канал. Кроме того, VPX теперь может поддерживать оптические трансиверы, предоставляя инженерам выбор между медью и оптоволокном для передачи данных.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Оборонные и военные системы требуют корпусов и стоечных шасси, которые могут надежно работать в самых суровых условиях на суше, море и в воздухе. Поэтому они должны быть созданы, чтобы выдерживать самые плохие погодные условия, влажность, пыль и другие угрозы.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ КОРПУСА YONGU, РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ВОЕННЫХ И АВИОНИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ
YONGU здесь, чтобы помочь вам в создании вашего корпуса военного качества, независимо от того, начинаете ли вы только что или вам нужно какое-то направление. Процесс начинается с изучения предполагаемого использования, за которым следует набросок оптимальной компоновки корпуса в CAD. Мы можем выполнять запросы OEM и ODM. Если вы хотите, чтобы ваш прототип выделялся из толпы, мы можем помочь вам изменить его структуру и внешний вид.
Для всех продуктов YONGU доступны опции для настройки любого дизайна, размера и материала , включая корпуса для монтажа в стойку, корпуса для инструментов, алюминиевые корпуса, корпуса усилителей, настольные корпуса, корпуса для медицинских приборов, панели, ножки машин, ручки для стоек и многое другое. Благодаря нашему передовому оборудованию и профессиональной рабочей силе мы можем спроектировать и сварить любой корпус из пластика, алюминия или другого материала, который может потребоваться клиенту.
Мы можем помочь вам создать прототип вашей идеи или целую производственную партию. YONGU стремится адаптировать конструкцию и работу системы к вашим требованиям, используя методы многопрофильной оптимизации.
Одной из услуг, предоставляемых YONGU, является обработка высококачественных коробок. Это поможет, если вы направите свои усилия на продвижение точных сетей поставок вместо разработки технологий без трения.
YONGU может помочь в производстве электрических шкафов военного класса в соответствии со спецификациями и чертежами, предоставленными клиентом. Готовые изделия будут непроницаемы для электромагнитного излучения, грязи, влаги и песка. Сложная обработка, герметизация и сборка являются неотъемлемыми частями конструкции шкафов. Держатели карт, дверцы и защелки — вот лишь несколько примеров бесчисленных доступных вариантов персонализации.
Минимальный комплект, который мы предлагаем в нашем индивидуальном корпусе для систем военного класса, включает:
- Легкий, с рамной опорой
- Покрытие, устойчивое к ржавчине и плесени
- Прочная механическая конструкция
- Эффективные решения для охлаждения
- Индивидуальные варианты размеров
- Варианты емкости платы
- Простая сборка
- Степень защиты NEMA и IP
Для получения дополнительной информации и создания индивидуального продукта в соответствии с вашими требованиями, пожалуйста, подпишитесь на нашу страницу в FACEBOOK для получения дополнительных обновлений и информации.
Вы также можете связаться с нами по телефону +86 13326782625 или написать нам по адресу [email protected] .
