Вы здесь

Компоновка научного модуля

Компоновка научного модуля
Задача: 
Разработать корпус для научно-исследовательского оборудования.

Компоновка корпуса научного модуля представляет собой очень интересную задачу, в рамках которой необходимо объединить в одном пространстве достаточно количество наукоёмкого оборудования, в одном корпусе с возможностью мобильного перемещения и быстрого развертывания. Оборудование состоит из нескольких функциональных устройств, подключающихся друг к другу. Если данную задачу по компоновке корпуса научного модуля решать, взяв за основу разработку собственного оригинального корпуса, то его производство в связи с большими габаритами и значительным количеством ограничений по степени защиты оболочки не ниже IP65, массе, эргономике и многим другим факторам окажется нецелесообразным и избыточно затратным. Учитывая все вышесказанное, напрашивается однозначный вывод – для решения данной задачи необходимо найти стандартное оборудование, выпускающееся как минимум мелкими партиями, с возможностью использовать конструкцию для крепления устройств.

 

С учетом анализа по поиску стандартных устройств выбор останавливается на двух возможных направлениях развития – использовании стандартных металлических или пластиковых корпусов научного модуля либо использовании стандартных транспортных кейсов с их последующей доработкой. Среди производителей корпусов на нашем рынке довольно активно представлена продукция компании Gainta (Япония).

С учетом достаточно больших габаритов оборудования (длина каждой стороны от 70 и более миллиметров) единственное решение для использования данных корпусов – это установка устройств в разные корпуса группами с их последующим соединением по функциональному применению. Это значительно увеличивает не только габариты будущего устройства, но и сложность соединения составных частей – дополнительные необходимости в герметизации, дополнительные места установки разъемов, дополнительный электромонтаж и многие другие моменты. Хотя некоторые типы корпусов научного модуля и предполагают возможности внешнего ввода и подключения аппаратуры, например представленные далее.

 

Стандартные корпуса с возможностью установки разъемов и прочих элементов.

 

Верхние габаритные размеры доступных корпусов из пластика составляют порядка 300х200х150 мм (для металлических конструкций данные показатели значительно меньше). Данное значение накладывает значительные ограничения на возможности компоновки устройств.  Поэтому напрашивается вывод – данные корпуса достаточно хорошо подходят для мелкого оборудования, однако их применение в нашей задаче осложнено в случае использования габаритного оборудования. Также в наличии имеются и другие возможные корпуса устройств — с большими габаритами. Например, производитель электрощитового оборудования «Кристалл». Представленная на момент поиска продукция имела максимальную степень защиты оболочки IP54, что ниже на одно значение по каждому из показателей.

Щит для установки оборудования

Щит для установки оборудования

 

К тому же данное оборудование не предполагает возможность оперативной транспортировки и развертывания. Продукция преимущественно предназначена для настенного монтажа, что не совсем подходит для решения нашей задачи. Транспортная тара представлена на отечественном рынке следующими компаниями и торговыми марками – Удачная экспедиция (г. Москва), Pelican (США, представительство в Москве), Rockcase и многие другие. С учетом того, что компания «Удачная экспедиция» занимается производством сертифицированных по IP65 кейсов, имеет многие модели в наличии с возможностью быстрой поставки, а также, что самое главное, готова сотрудничать в рамках опытно-конструкторских работ и производить доработку конструкции под нужды заказчика, выбор пал именно на ее продукцию. Она имеет сравнительно легкий вес, эргономичную форму, ручку для переноски, клапан выравнивания внутреннего давления, места для пломбирования и многие другие полезные элементы сразу в конструкции.

Примеры транспортных кейсов

 

Примеры транспортных кейсов

 

Пример использования кейса для организации рабочего места оператора робота.

Пример использования кейса для организации рабочего места оператора робота.

 

В последние годы кейсы данного типа (в целом, продукции многих производителей, в том числе названных выше, достаточно похожи друг на друга) переделываются и дорабатываются под различные блоки управления, пульты и многое другое оборудование. Некоторые примеры устройств представлены на рисунке выше.

Пример выбранного для последующей проработки кейса.

 

Пример выбранного для последующей проработки кейса.

 

В наличии имеется множество вариантов конструкции корпусов устройств с различным сочетанием габаритных размеров. Отдельные модели комплектуются металлическим основанием для внутреннего крепления аппаратуры. Как правило, именно подобная комплектация используется для монтажа аппаратуры.

Основание для крепления компонентов

 

Основание для крепления компонентов

 

Для последующего монтажа устройств исходное основание доработано под крепление устройств. В связи с тем, что основание располагается чуть выше середины общей высоты кейса, оно разделяет внутренне пространство на две секции. Весьма часто габариты устройств могут оказаться больше чем высота одной из секции.

 

В таком случае основание просто развивается – в нем делается вырез по контуру и создается дополнительная площадка, которая и крепится к данному основанию (так реализовано в нашей конструкции). Все остальные элементы, габариты которых укладываются в размеры высоты секций, распределяются в кейсе в зависимости от функционального назначения. Логично, что весь электромонтаж, установка колодок, хомутов и площадок для крепления проводов, располагаются во внутренней части кейса (крепятся к основанию с противоположной от пользователя стороны). Там же располагаются и все элементы, к которым пользователю не нужно прикасаться в процессе работы – источники питания, преобразователи и прочие элементы. Все функциональное – крепится сверху панели.

Итоговая компоновка устройств

 

Итоговая компоновка устройств

 

В случае необходимости ввода/вывода информации и обеспечения внешним электропитанием в состав кейса можно ввести закладные элементы, к которым будут крепиться разъемы. При изготовлении макета и опытного образца возможна и механическая доработка с последующей герметизацией и усилением места ввода. В результате работы на едином основании скомпонована основная аппаратура, предусмотрен крепеж для устройств, проложена трассировка проводов. Устройства расположены с учетом потребностей пользователя, ближе расположены наиболее часто используемые устройства, устройства, к которым доступ не требуется в процессе работы, скрыты внутри кейса.

Место ввода разъема для подключения ко внутренней аппаратуре

 

Место ввода разъема для подключения ко внутренней аппаратуре

 

На боковой стороне через закладной элемент предусмотрено место для установки разъема. В нижней части установлены закладные элементы на случай потребности в креплении к другому устройству. В верхней части установлены закладные элементы для крепления съемочной аппаратуры. В опытном образце возможно внутреннее крепление без закладных элементов – непосредственно к стенкам и к внутреннему основанию кейса. В результате внутри кейса расположились все устройства получения и обработки информации, а также определения местоположения мониторинга. Снаружи установлена камера GoPro Hero 3 HD+ в защитном корпусе.

Общий вид компоновки с закладными элементами под устройства

 

Общий вид компоновки с закладными элементами под устройства

 

Далее будет представлено еще несколько изображений конструкции а также графический элемент сборочного чертежа с одним из возможных вариантов компоновки:

Прозрачная модель (модели жгутов и проводов условно не показаны)

 

Прозрачная модель (модели жгутов и проводов условно не показаны)

 

Общий вид устройства (без учета маркировки)

Общий вид устройства (без учета маркировки)

 

В целом считаем, что получилось довольно удачное и сравнительно простое решение для компоновки аппаратуры, которое можно использовать в последующем. В целом конструкция довольно удачная и в дальнейшем ее принципы можно использовать для быстрой компоновки и производства корпусов. По результатам работы разработан комплект рабочей конструкторской документации для опытного производства.

Алексей Карфидов 39