Разработка конструкции и технологии изготовления частотного преобразователя

- немедленно, если это возможно, сообщить об этом в пожарную охрану (МЧС);

- приступить к тушению очага пожара имеющимися средствами пожаротушения (огнетушитель);

- при необходимости вызвать медицинскую и другие службы;

При спасении пострадавших из горящих зданий (гаражей, ангаров) и тушении пожара необходимо:

- прежде, чем войти в горящее помещение, накрыться с головой мокрым покрывалом, пальто, плащом;

- дверь в задымленное помещение открывать осторожно, чтобы избежать вспышки пламени от быстрого притока свежего воздуха;

- для защиты от угарного газа дышать через увлажнённую ткань;

- если загорелась одежда, лечь на землю и, перекатываясь, сбить пламя; не бежать;

- если горит электропроводка, сначала вывернуть пробки или выключить рубильник, а потом приступить к тушению [29].

В тушении пожаров, возникающих на предприятии, где ведется эксплуатация разрабатываемого изделия, должны принимать участие силы МЧС. При тушении пожаров необходимо действовать огнегасящими средствами, но не на пламя, а на горящую поверхность, стараясь остановить его распространение. Через сильно задымленное помещение, в случае возникновения пожара, лучше двигаться ползком или пригнувшись.

7.3 Защита населения

Вероятность возникновения аварийных ситуаций в городе Новополоцке исходит от таких предприятий как “Полимир”, “Нафтан”, завод “БВК”. Потенциальную угрозу здоровью людей могут представлять и аварии на производстве, где будет использоваться разрабатываемое изделие.

В случае аварии, сопровождающейся выбросом отравляющих веществ, штабом гражданской обороны города Новополоцка производится оповещение населения об опасности заражения.

В случае выброса в атмосферу аммиака при аварии на вышеперечисленных предприятиях в качестве средств индивидуальной защиты необходимо применять изолирующий противогаз или респиратор РПГ-67 КД, а также защитный костюм, резиновые сапоги и перчатки. Использование промышленного фильтрующего противогаза марки В или М, гражданского фильтрующего противогаза необходимо в случае выброса хлора, применяемого в химической промышленности на предприятии “Нафтан”, а также на водозаборе города Новополоцка. При выбросе кислоты (синильной, акрилонитриловой) требуется применение защитных костюмов, резиновых сапог, перчаток, а также изолирующих противогазов ИП-4, ИП-5 или респиратора РП-67В [27].

7.4 Оказание первой медицинской помощи пострадавшим в ЧС

При отравлении сильнодействующими ядовитыми веществами, что может возникнуть при утечке ограниченного количества ядовитых веществ, например, в производственном помещении, необходимо вывести пострадавших на свежий воздух, обеспечить им тепло и покой, снять загрязненную одежду и обувь. После проведения первой помощи пораженного необходимо госпитализировать.

Для оказания помощи при ранениях и ожогах, а также для предупреждения и ослабления воздействия сильнодействующих ядовитых веществ предназначена медицинская аптечка. Количество медицинских аптечек, находящихся на предприятии, должно быть достаточным для обеспечения всех рабочих мест, где существует угроза отравления химическими веществами. При обнаружении признаков утечки отравляющих веществ (или по сигналу “Химическая тревога”) необходимо как можно скорее надеть противогаз, а в случае необходимости и средства защиты кожи; если поблизости есть убежище - укрыться в нем. Перед тем как войти в убежище следует снять использованные средства защиты кожи и верхнюю одежду и оставить их в тамбуре убежища; эта мера предосторожности исключает занос отравляющих веществ в убежище. Противогаз снимается после входа в убежище. При пользовании укрытием (подвалом, перекрытой щелью) не следует забывать, что оно может служить защитой от попадания на кожные покровы и одежду капельножидких отравляющих веществ, но не защищает от паров или аэрозолей отравляющих веществ, находящихся в воздухе. При нахождении в таких укрытиях в условиях наружного заражения обязательно использование противогаза. Находиться в убежище (укрытии) следует до получения от сил гражданской обороны распоряжения на выход из него. Выходить из очага химического поражения нужно по направлениям, обозначенным специальными указателями или указанным постами гражданской обороны (милиции) [30].

7.5 Повышение устойчивости радиоэлектронной и оптической аппаратуры

Оценка устойчивости аппаратуры к воздействию ударной волны.

Для оценки устойчивости прибора к ударной нагруз-ке целесообразно считать, что на него в первые доли секунды будут одновременно действовать сила от избыточного давле-ния ударной волны и сила давления скоростного напора.

Сум-марная сила будет равна:

(7.1)

где Р_ф - избыточное давление во фронте ударной волны; Р_ск - давление скоростного типа; S - площадь стенки прибора, на которую действует сила F_У. Известно, что сила инерции (F_и) равна сумме действующих сил и реакций связи (для незакрепленного прибора - это сила трения):

(7.2)

где m - масса прибора; а - ударное ускорение; F_тр - сила трения. Учитывая, что F_тр << F_У, можно записать:

(7.3)

Обычно для всех приборов допустимая величина ускорения задается (рассчитывается) и отмечается в техническом паспорте на прибор. В некоторых случаях может задаваться допусти-мая величина перегрузки, равная , где g - уско-рение свободного падения тела; а_доп - допустимое ускорение. Зная допустимое значение перегрузки, массу прибора и его размеры, можно определить допустимую суммарную силу.

(7.4)

Масса прибора составляет m = 1,5 кг. Допустимая величина ускорения прибора равна a_доп = 98 м/c². Следовательно, допустимая суммарная сила будет равна:

Н.

Далее находим допустимое давление, при котором прибор не разрушится и не получит существенных повреждений:

(7.5)

Площадь самой широкой стенки прибора равна S = 0,04 м².

Тогда

.

По величине ДP_доп, используя график (рисунок 7.1), находим ДP_ф, которое соответствует допустимому давлению. Прибор будет работать устойчиво, если ДP_доп ? ДP_ф, где ДP_ф - избыточное давление, действующее на прибор.

Рис. 7.1 - Нахождение допустимого давления

По теореме синусов ДP_{ф доп} = (ДP_доп/sin 57°)·sin33° = 2695 Па. Отсюда следует, что прибор будет работать устойчиво.

Оценка устойчивости аппаратуры к воздействию теплового (светового) излучения.

Основным параметром, характеризующим поражающее действии теплового излучения, является тепловой импульс U_т (Дж/м²). Величину теплового импульса можно рассчитать.

Критерием устойчивости радиоэлектронных и оптических приборов и систем к воздействию теплового излучения является максимальная величина теплового импульса, при которой не происходит нарушения функционирования прибора или системы.

Радиоэлектронные и оптические приборы размещены в корпусах (кожухах) эксплуатируются преимущественно в помещениях. Поэтому аппаратура от непосредственного воздействия теплового излучения защищена.

Однако по-мещения, в которых она расположена, могут быть выполнены из сгораемых материалов и под действием теплового излу-чения могут загореться. В результате произойдет нагрев аппаратуры, возможна засветка оптических приборов. Оценка вероятности загорания помещений и элементов аппаратуры производится с помощью таблиц, приведенных в [28].

Прибор будет эксплуатироваться в кирпичном здании, имеющем крышу, покрытую рубероидом. Максимальная энергия светового импульса необходимая для его воспламенения будет равна U_с = 840 кДж/м².

До ближайшего здания, в котором будет находится разрабатываемое устройство около 30 м. По таблице из [28] определим вероятность распространения пожара между зданиями. Она будет равна 23%.

Оценим значение теплового импульса, необходимого для воспламенения прибора.

, кДж/м², (7.6)

где U_c - световой импульс; K_п - коэффициент поглощения; б - угол между перпендикуляром и направлением света.

Крыша здания изготовлена из рубероида черного цвета, следовательно коэффициент поглощения K_п=0,99. Угол между перпендикуляром и распространением свет примем равным б = 30є.

кДж/м².

Определим прирост температуры за счет теплового излучения:

, К, (7.7)

где с - плотность материала кожуха, кг/м³; с - теплоемкость материала прибора, Дж/кг, К; д - толщина листа корпуса прибора.

Корпус прибора - сталь, толщиной 1 мм, с = 7700 кг/м³, с = 0,5 Дж/кг, д = 0,001 м. Следовательно, прирост температуры будет равен:

Зная ДT, можно определить температуру нагрева:

, (7.8)

где T_р - рабочая температура прибора. Она равна T_р = 20єС = 293 K. Таким образом температура нагрева будет равна:

.

Прибор будет работать устойчиво, если допустимая температура меньше температуры нагрева. Допустимая температура работы прибора Т_доп = 45єС = 320K. Следовательно, при такой величине светового импульса прибор выйдет из строя.

Оценка устойчивости аппаратуры к воздействию ионизирующих излучений.

Известно, что в первые секунды после ядерного взрыва на аппаратуру действует проникающая радиация (в основном г-излучение и поток нейтронов), а в после-дующем - радиоактивное излучение зараженной местности (главным образом в- и г-излучения). Все эти излучения явля-ются ионизирующими. Воздействуя на неорганические и орга-нические материалы, они могут вызывать обратимые и необра-тимые изменения в различных элементах радиоэлектронной и оптической аппаратуры, что будет вести к сбоям или отказам в работе. Поэтому там, где имеется такая аппаратура, необхо-димо производить оценку устойчивости работы ее в условиях воздействия радиоактивного излучения. Особенно подверже-ны воздействию ионизирующих излучений полупроводнико-вые, газоразрядные вакуумные приборы, некоторые типы кон-денсаторов и резисторов, оптическое стекло (эти излучения могут существенно увеличить оптическую плотность).

Критерием оценки устойчивости работы электронных сис-тем при воздействии ионизирующих излучений являются мак-симальные значения интегрального потока нейтронов Ф_п, дозы D_г и мощности дозы Р_г, при которых работа этих систем нару-шается.

При радиоактивном заражении местности мощность дозы г-излучения невелика и ее воздействие на аппаратуру и мате-риалы можно не учитывать.

Оценка устойчивости аппаратуры производится по каждому параметру отдельно. Сравнивая рассчитанные величины параметров Ф_п, D_г и Р_г с П_кр (табличными), определяем наиболее подверженные воздействию радиоактивного излучения (слабые) элементы.

Оценку устойчивости аппаратуры к ионизирующим излучениям можно произвести и таким образом: составляем перечень элементов прибора, чувствительных к радиоактивному излучению, и вносим их в сводную таблицу 7.1; определяем по таблицам П_кр для каждого элемента по всем параметрам проникающей радиации (Ф_п, D_г и Р_г). Полученные результаты с помощью условных обозначений вносим в сводную таблицу; определяем наиболее уязвимые элементы прибора; определяем целесообразные пределы повышения устойчивости слабых элементов. На стадии проектирования можно рекомендовать замену одних элементов другими.

Таблица 7.1 - Элементы, чувствительные к радиоизлучению

Параметры радиации Наименова- ние элементов	Фп, нейтрон/м2	1016	1017	1018	1019	1020	1021	1022
	Рг, Гр	102	103	104	105	106	107	108
	Dг, Гр/c	102	103	104	105	106	107	108
Маломощные транзисторы	Фп, нейтрон/м2
	Рг, Гр
	Dг, Гр/c
Выпрямительные диоды	Фп, нейтрон/м2
	Рг, Гр
	Dг, Гр/c
Резисторы	Фп, нейтрон/м2
	Рг, Гр
	Dг, Гр/c
Конденсаторы	Фп, нейтрон/м2
	Рг, Гр
	Dг, Гр/c
Интегральная схема	Фп, нейтрон/м2
	Рг, Гр
	Dг, Гр/c

После того, как оценка дана, вырабатываются мероприя-тия по повышению устойчивости работы приборов в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Как видно, самыми чувствительными элементами к излучению являются транзисторы, диоды и микросхемы.

Оценка устойчивости аппаратуры к воздействию электромагнитного импульса.

Критерием устойчивости работы электронных систем при воздействии электромагнитного импульса (ЭМИ) является ма-ксимальная величина энергии, поглощенная функциональны-ми элементами системы, при которой не происходит наруше-ние функционирования системы. В общем случае для оценки устойчивости работы аппаратуры необходимо оценить энергию ЭМИ поглощенную системой, и сравнить ее с той величиной энергии, при которой аппаратура перестает нормально функ-ционировать. В нашем случае можно рекомендовать следующий порядок оценки:

- проводят анализ электронной системы с целью выявле-ния в ней чувствительных к ЭМИ элементов и определяют дли-ны линейных проводников, связанных с этими элементами. Данные анализа представляют в виде таблицы 7.2;

- определяют поправочные коэффициенты К_п по формуле:

, (7.9)

где l_э - наибольший размер элемента; l_л - размер неэкранированного линейного проводника, связанного с элементом.

- определяют пороги устойчивости выявленных элемен-тов П_кр.сх:

, (7.10)

где П_кр - табличное, значение порога устойчивости для данного элемента.

Все эти данные заносятся в таблицу 7.2, затем производится ее анализ, и выявляются наименее устойчивые элементы в системе (аппаратуре).

Затем разрабатывают, предложения по повышению устойчивости при воздействии ЭМИ.

Таблица 7.2 - Элементы, чувствительные к электромагнитному импульсу

Обозначение на схеме	Элемент	Порог устойчивости, Пкр, Дж	lэ, мм	lл, мм	Кп	Порог устойчивости в системе, Пкр.сх, Дж	Прим-ечание
VT	Транзистор	6·10-5	15	100	59	1·10-6	Наиме-нее стойчив
VD	Диод	5·10-4	5	20	25	2·10-5
C	Конденсатор	10-3	40	40	4	2,5·10-4
R	Резистор	10-2	48	110	11	9·10-4
DD	Интегральная схема	10-4	18	20	5	2·10-5
K	Реле	10-1	29	90	17	6·10-3

Повышение устойчивости (защита) аппаратуры.

Рассмотрим способы повышения устойчивости радиоэлектронных и оптических приборов и систем к воздействию ударной волны, теплового излучения, ионизирующих излучений и ЭМИ. Защита от воздушной ударной волны может быть обеспечена размещением аппаратуры в заглубленных помещениях, надежным креплением к основанию, созданием специальных защит-ных упругих навесов, кожухов, зонтов, металлических сеток и т. д. Эти мероприятия способствуют защите, как от непосред-ственного воздействия ударной волны, так и от разрушающего действия обломков и осколков.

Основными способами защиты радиоэлектронных и опти-ческих систем от теплового (светового) излучения являются: размещение аппаратуры в сооружениях, построенных из несгораемых материалов, или обработка сгораемых мате-риалов защитными составами; замена сгораемых элементов на несгораемые; защита сгораемых элементов легкими несгораемыми экранами; снабжение светоприемников аппаратуры закрытыми светопроводами или защита их блендами для уменьшения вероятности прямого воздействия светового излучения; снабжение аппаратуры системой автоматической венти-ляции для поддержания температуры внутри блоков на до-пустимом уровне.

Для защиты аппаратуры от ионизирующих излучений при-меняются различной конструкции экраны и кожухи. Важ-нейшие требования к материалам, из которых изготавливают-ся защитные устройства, следующие: в состав материалов должны входить элементы с боль-шой атомной массой; защитные материалы должны включать легкие элемен-ты, хорошо замедляющие промежуточные нейтроны, а также элементы, поглощающие замедленные нейтроны без образова-ния г - излучения.

Основными способами повышения устойчивости радиоэлектронных и оптических систем к воздействию ЭМИ являются: выбор наиболее стойких к воздействию ЭМИ функцио-нальных элементов систем; рациональное пространственное размещение узлов и схем системы; создание стойких к действию ЭМИ радиоэлектронных и оптических схемных решений; применение мер специальной защиты; изменение порядка функционирования системы при по-даче сигнала воздушной тревоги.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведем краткое описание полученных результатов.

Конструктивные расчеты: размер печатной платы узла А1 - 40Ч50 мм; размер печатной платы узла А2 - 160Ч80 мм; габариты устройства 250Ч160Ч120 мм; коэффициент заполнения устройства по объему - 0,02; вероятность безотказной работы - 0,846 в течение 5000 часов.

Технологические расчеты: коэффициент технологичности - 0,9 (0,7 - заданный); тип производства - крупносерийный; штучно-калькуляционное время сборки - 12,9 мин.

Отпускная цена единицы продукции с учетом НДС - 159600 р.

Исходя из приведенного выше можно сказать, что разработанное устройство способно на сегодняшний день конкурировать с аналогами на рынке частотных преобразователей.

ЛИТЕРАТУРА

1. http://www.radio-konst.narod.ru

2. Проектирование и производство РЭС. Дипломное проектирование: Учеб. пособие / А.П. Достанко, В.М. Бондарик, С.В. Бордусов [и др.]; Под общ. ред. А.П. Достанко. - Мн.: БГУИР, 2006. - 220 с.: ил.

3. Парфенов А.А. Конструирование РЭА: Учебник для радиотехнических специальностей ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1989. - 422 с.: ил.

4. ГОСТ 25467-82 Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам.

5. Каталог «ПЛАТАН». - М.: Платан Компонентс, 2005. - 320 с.: ил.

6. http://www.elcod.spb.ru

7. http://www.chipinfo.ru

8. http://www.planar.ru

9. http://www.izovolt.ru

10. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990.-528 с.: ил.

11. Боровиков С.М. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности. - Мн. : Дизайн ПРО, 1998. 335 с.

12. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства. Курсовое проектирование: Учебное пособие / Ануфриев Л.П., Бондарик В.М. Ланин В.Л., Хмыль А.А. - Мн.: Бестпринт, 2001. - 144 с.: ил.

13. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства: Учебник / Достанко А.П., Ланин В.Л., Хмыль А.А., Ануфриев Л.П.; Под общей редакцией Достанко А.П.- Мн.: Вышэйшая школа, 2002. - 415 с.: ил.

14. http:// www.clever.ru

15. Трудовой кодекс Республики Беларусь.: - текст Кодекса по состоянию на 3 ноября 2006 г. - Мн.: Амалфея, 2006.-272с.

16. ГОСТ 12.0.002-80 «ССБТ. Термины и определения».

17. ГОСТ 12.0.003-74 «ССБТ Опасные и вредные производственные факторы. Класси-фикация».

18. СНБ 2.04.05-98 “Естественное и искусственное освещение”.

19. СНиП 2.04.05-91 “Отопление, вентиляция и кондиционирование”.

20. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ “Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”.

21. ГОСТ 12.1.019-79 «ССБТ. Электробезопасность. Общие требования».

22. Межотраслевая типовая инструкция по охране труда при работе с персональными компьютерами.: утв. Постановлением М-ва труда и соц. защиты Республики Беларусь от 30 ноября 2004г. №138: текст приведен по состоянию на 14 сентября 2005г.-Мн.: Дикта, 2005.-20с.

23. СанПиН РБ 11-15-94 «Санитарные правила для процессов пайки изделий сплавами, содержащими свинец».

24. СТБ 11.0.02-95 ССТБ. Пожарная безопасность. Общие термины и определения.

25. СНБ.2.02.02-01 “Эвакуация людей из зданий и сооружений при пожаре”.

26. НПБ 28-2001 «Нормы пожарной безопасности Республики Беларусь. Пожарная техника. Огнетушители. Требования к эксплуатации».

27. Защита населения и объектов от чрезвычайных ситуаций. Учебно методический комплекс. Калван Э.П.

28. Защита населения и объектов народного хозяйства в чрезвычайных ситуациях. Под. ред. М. И. Постника.

29. Атаманюк В.Г., Ширшев Л.Г., Акимов Н.И. Гражданская оборона. - М.: Высшая школа, 1986.

30. Егоров А.А. Гражданская оборона. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1977.



ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Перечень элементов ПАЛ.437293.001 ПЭ3



ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

Спецификация ПАЛ.302821.001



ПРИЛОЖЕНИЕ В

(обязательное)

Спецификация ПАЛ.302822.001



ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(обязательное)

Спецификация ПАЛ.437293.001



ПРИЛОЖЕНИЕ Д

(обязательное)

Деталировки корпуса, оригинальных изделий



ПРИЛОЖЕНИЕ Е

(обязательное)

Комплект документов на технологический процесс сборки и монтажа