某舰载电子设备机箱结构设计

杨素珍 安子毅

【摘 要】舰载电子设备应具备抗恶劣环境、抗冲击、良好的散热性、良好的密封性和较高的防腐蚀性能等特点。在设计时需兼顾体积、重量、强度和散热等要求。本文根据电子设备机箱的使用环境要求，进行了力学分析、热学分析、密封设计和防腐设计等。

【关键词】舰载电子设备;冲击;散热;仿真;密封;防腐

ABSTRACT：The shipboard electronic equipment should be featured with anti-corrosive environment，impact resistance，good heat dissipation，good sealing and high corrosion resistance. In design，We need to consider the requirements of volume，weight，strength and heat dissipation. In this paper，according to the environmental requirements of electronic equipment chassis，mechanical analysis，thermal analysis，sealing design and anti-corrosion design are carried out.

KEYWORDS：Shipboard electronic equipment;Strength;Heat dissipation;Simulation;Sealing;Anticorrosive

引言

本文中艦载电子设备机箱安装于某新型舰上，机箱功能、性能等必须满足舰载环境条件、相关国军标和系统的技术要求[1]。由于舰载设备特殊的环境使用要求，对设备的力学、热学设计提出了较高的要求。本文对该设备的结构设计进行了阐述，对关键部件的设计进行了仿真分析，并按照相关的国军标要求开展了具体的试验验证。

1.设备组成及布置

该舰载电子设备机箱外形尺寸为：宽×高×深=650 mm×1020 mm×717mm，重量约240kg，由组件1、组件2、组件3、组件4和箱体等组成。该机箱在满足力学性能的前提下，采用了GWF-A70HQ型底部减震器和GBJ-80KA型背部减震器组合的形式，进一步提高了机箱的可靠性，有效延长了该设备的使用寿命。机箱布置见图1。

2.力学分析

为保证设备的结构刚强度满足舰船使用环境，尤其满足舰载设备抗冲击GJB 150.18A-2009中的要求[2]，对设备进行了加速度冲击仿真计算。

该电子设备机箱中箱体为重要的受力件，采用铸造成型的形式，材料选用铸铝ZL101A-T6，其特性见表1 [3]。

二、分析工况

机箱在受100g冲击作用下，箱体三个方向的应力情况。

三、分析结果

采用了ANSYS有限元软件对机箱进行建模，对机箱箱体在100g 冲击作用下，X、Y、Z三个方向的应力图见图2～4，并得出相应刚强度仿真结果见表3。结果表明，最低安全系数为1.33（Z方向），满足设计要求。

3.热分析

该电子设备机箱中，组件1和组件2需考虑热设计。组件1模块功耗见表4，组件2模块功耗表见表5。

经过对表4、表5的初步分析，整个机箱的功耗为180W，采用强迫风冷的方式散热，并使用FLOEFD软件进行了热仿真分析，分析结果见图5。

由图5可见，环境温度50℃时，模块的表面最高温度为75.52℃，满足模块表面温度不超过90℃的要求;因此由仿真分析可得，采用强迫风冷的冷却方式能满足热设计要求。

4.密封设计

该电子设备机箱箱体采用铸铝的结构形式，盖板采用铝板，并采用导电密封圈和硅橡胶密封圈组合的密封形式。导电密封圈电磁屏蔽防护性能较好，防腐性能较差。硅橡胶密封圈电磁屏蔽防护性能较差，防腐性能较好。两者组合的密封形式，最大程度的利用各自的性能优点，起到较好的互补作用，有效解决了舰载复杂环境条件下的密封要求。机箱密封设计示意见图6。

5.防腐设计

机箱铸铝件采用防腐性能较好的ZL101A-T6材料，组件及模块采用综合性能较好的6060- T6材料，并对外表面喷涂了防护性能良好的氟碳漆;结构设计避免了积水可能;在结构设计时所有外露的紧固件均采用不锈钢材质;所有外露的接插件均采用自带密封圈，并在装配中涂D05密封胶加强防护。

6.结束语

本文对该电子设备机箱从可靠性、安全性和环境适应性等多角度综合考虑。充分利用有效空间进行设备布置，重点考虑了力学、热学、密封和防腐设计，采用力学和热学仿真设计验证，并通过高低温、冲击等环境试验，证实了该设备满足使用要求，为同类舰载电子设备机箱结构设计提供较好的参考。

参考文献：

[1]邱成悌，赵惇殳等.电子设备结构设计原理[M].东南大学出版社，2005.

[2]GJB 150.18A-2009.军用装备实验室环境试验方法冲击试验[S]，2009.

[3]徐灏.机械设计手册[S].机械工业出版社，1991.

（作者单位：中国电子科技集团第五十一研究所）