RU54224U1

RU54224U1 - PORTABLE ELECTRONIC COMPUTER

Info

Publication number: RU54224U1
Application number: RU2005141199/22U
Authority: RU
Inventors: Василий Николаевич Тикменов; Виктор Михайлович Викторов; Сергей Викторович Скляров; Ярослав Викторович Василенко; Сергей Юрьевич Баринов
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество Научно-Технический Центр Элинс
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2006-06-10

Abstract

Полезная модель относится к переносным электронным вычислительным машинам (ПЭВМ) для обработки информации при управлении снарядами, ракетами в реальном масштабе времени в особо сложных условиях эксплуатации, в экстремальных ситуациях, на борту различных средств передвижения. ПЭВМ содержит корпус с откидной крышкой, где размещены композиционные элементы: жидкокристаллический дисплей, электронные функциональные блоки, панель управления с клавиатурой, интерфейсные модули, разъемы внешних соединений, аккумуляторная батарея, причем панель управления выполнена из высокотеплопроводного материала, преимущественно из алюминиевого сплава с конвективным теплообменником, образованным на наружной поверхности рядом выступающих прямоугольных ребер, эквидистантных друг другу и ориентированных вдоль боковых стенок корпуса, а внутренняя поверхность панели выполнена в виде теплового аккумулятора, образованного под ребрами прямоугольным утолщением стенки панели в (1,4÷1,6) раза сплошного в сечении материала. Теплообменник выполнен с коэффициентом увеличения площади рассеивания тепла в (3÷3,5) раза при соотношении толщины ребер к ширине впадины между ними как 1:2. Устройство ПЭВМ обеспечивает повышение надежности работы в экстремальных армейских условиях при снижении материалоемкости.The utility model relates to portable electronic computers (PCs) for processing information when controlling shells and missiles in real time in particularly difficult operating conditions, in extreme situations, on board various vehicles. A personal computer contains a hinged-lid housing where composite elements are placed: a liquid crystal display, electronic function blocks, a control panel with a keyboard, interface modules, external connectors, a battery, and the control panel is made of highly heat-conducting material, mainly aluminum alloy with a convective heat exchanger, formed on the outer surface by a number of protruding rectangular ribs equidistant to each other and oriented along the side walls orpusa and the inner surface of the panel is formed as a heat accumulator formed by ribs rectangular thickened wall panels (1,4 ÷ 1,6) times in a continuous section of material. The heat exchanger is made with a coefficient of increase in the area of heat dissipation by (3 ÷ 3.5) times with a ratio of the thickness of the ribs to the width of the trough between them as 1: 2. The PC device provides increased reliability in extreme army conditions while reducing material consumption.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к переносным электронным вычислительным машинам (ПЭВМ), предназначенным, в том числе, для обработки информации при управлении снарядами, ракетами в реальном масштабе времени в особо сложных условиях эксплуатации, в экстремальных ситуациях, на борту различных средств передвижения.The proposed utility model relates to portable electronic computers (PCs), intended, inter alia, for processing information when controlling shells and missiles in real time in particularly difficult operating conditions, in extreme situations, on board various vehicles.

Известен ноутбук [1] для жестких условий эксплуатации фирмы GETAG, США (журнал «СТА-современные технологии автоматизации», №3, 2000 г.), являющийся аналогом предлагаемой полезной модели. Он представляет собой ПЭВМ блокнотного типа, корпус которого изготовлен из литого сплава и имеет дополнительные буферы по углам. Ноутбук выполнен в пылевлагозащищенном корпусе и в качестве устройств отображения и ввода информации содержит жидкокристаллический дисплей, клавиатуру с резиновыми клавишами, сенсорную указательную панель. Для стыковки ноутбука с объектом управления используется дополнительное устройство - расширитель.Known laptop [1] for harsh operating conditions of the company GETAG, USA (magazine "STA-modern automation technology", No. 3, 2000), which is an analogue of the proposed utility model. It is a notepad type personal computer, the case of which is made of cast alloy and has additional buffers in the corners. The laptop is made in a dust and water tight case and as a display and input device, it contains a liquid crystal display, a keyboard with rubber keys, and a touch pointing panel. To dock the laptop with the control object, an additional device is used - an expander.

Недостатком описанной конструкции ПЭВМ является невозможность обеспечения требуемых тепловых режимов системных блоков в течение длительного времени работы в экстремальных условиях, что может повлечь за собой снижение скорости обработки информации и сбои в процессе эксплуатации.The disadvantage of the described design of the PC is the inability to provide the required thermal conditions of the system units for a long time in extreme conditions, which can lead to a decrease in the speed of information processing and failures during operation.

Наиболее близким аналогом, принятый нами за прототип, является ноутбук фирмы ASUS [2] (Портативный компьютер PC. Руководство пользователя, сентябрь 2002 г). Этот компьютер представляет собой ПЭВМ блокнотного типа, корпус которого выполнен в пылебрызгозащищенном исполнении. ПЭВМ содержит корпус с откидной крышкой, где размещены композиционные элементы: жидкокристаллический дисплей, функциональные системные блоки, The closest analogue that we adopted as a prototype is a laptop from ASUS [2] (Notebook PC. User manual, September 2002). This computer is a notepad type personal computer, the casing of which is made in dustproof design. A personal computer contains a hinged-lid housing where composite elements are placed: a liquid crystal display, functional system units,

панель управления с клавиатурой, интерфейсные блоки, внешние соединители, аккумуляторная батарея.control panel with keyboard, interface units, external connectors, battery.

Для обеспечения требуемых параметров тепловых режимов в ноутбуке фирмы ASUS используются три метода:Three methods are used to provide the required parameters of thermal conditions in an ASUS laptop:

1) по достижении верхней границы безопасной области эксплуатации включается вентилятор, обеспечивающий активное охлаждение наиболее тепловыделяющих электронных компонентов;1) upon reaching the upper limit of the safe operating area, a fan is switched on, which provides active cooling of the most heat-generating electronic components;

2) при превышении верхней границы безопасной области эксплуатации снижается скорость процессора, что обеспечивает пассивное охлаждение;2) when the upper limit of the safe operating area is exceeded, the processor speed decreases, which provides passive cooling;

3) при превышении максимальной верхней границы безопасной области эксплуатации система отключается для немедленного охлаждения.3) when exceeding the maximum upper limit of the safe operating area, the system is turned off for immediate cooling.

Все вышеприведенные методы охлаждения не обеспечивают высокой надежности функционирования комплекса управляемого вооружения в целом и не могут быть использованы в ПЭВМ при управлении средствами поражения цели или траекторией коррекции положения подвижных малоразмерных объектов управления (управляемых ракет или снарядов) по следующим причинам:All of the above cooling methods do not provide high reliability of the operation of the guided weapons complex as a whole and cannot be used in PCs when controlling target weapons or the trajectory of correcting the position of moving small-sized control objects (guided missiles or shells) for the following reasons:

- использование вентилятора для активного охлаждения в ПЭВМ, применяемой в комплексе управляемого вооружения, ведет к значительному расходу энергетических ресурсов аккумуляторной батареи, подзарядка или замена которой может быть затруднительна в полевых условиях, что может привести к невыполнению боевой задачи комплексом управляемого вооружения;- the use of a fan for active cooling in a PC used in a complex of guided weapons leads to a significant expenditure of energy resources of the battery, the recharging or replacement of which may be difficult in the field, which may lead to a missed combat mission by a complex of guided weapons;

- снижение скорости работы процессора в условиях наведения управляемой ракеты или снаряда на цель недопустима, так как он может не справиться с обработкой большого объема текущей информации и не обеспечить своевременной выдачи необходимых команд на те или иные - a decrease in the speed of the processor in conditions of pointing a guided missile or projectile at the target is unacceptable, since it may not be able to handle the processing of a large amount of current information and may not ensure the timely issuance of the necessary commands for certain

элементы или блоки как системы наведения, так и объекта управления, что увеличивает вероятность невыполнения комплексом боевой задачи;elements or blocks of both the guidance system and the control object, which increases the likelihood of the complex not fulfilling the combat mission;

- отключение ПЭВМ во время боевой работы совершенно недопустима, так как может повлечь за собой моментальный срыв управления изделием на траектории и невыполнению комплексом боевой задачи.- shutting down the PC during combat operation is completely unacceptable, as it may entail an instant disruption of the control of the product on the trajectory and the failure to fulfill the combat mission complex.

Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы ПЭВМ в экстремальных условиях эксплуатации систем и комплексов управляемого вооружения.The technical task of the utility model is to increase the reliability of the PC in extreme operating conditions of systems and complexes of guided weapons.

Решение поставленной задачи обеспечивается следующими предложенными конструктивными решениями.The solution to this problem is provided by the following proposed design solutions.

ПЭВМ, содержащая корпус с откидной крышкой, где размещены композиционные элементы: жидкокристаллический дисплей, электронные функциональные блоки, панель управления с клавиатурой, интерфейсные модули, разъемы внешних соединений, аккумуляторная батарея, причем панель управления выполнена из высокотеплопроводного материала, преимущественно из алюминиевого сплава с конвективным теплообменником, образованным на наружной поверхности рядом выступающих прямоугольных ребер, эквидистантных друг другу и ориентированных вдоль боковых стенок корпуса, а внутренняя поверхность панели выполнена в виде теплового аккумулятора, образованного под ребрами прямоугольным утолщением стенки панели в 1,4÷1,6 раза сплошного в сечении материала. Теплообменник выполнен с коэффициентом увеличения площади рассеивания тепла:A personal computer comprising a hinged-lid housing containing composite elements: a liquid crystal display, electronic function blocks, a control panel with a keyboard, interface modules, connectors for external connections, a rechargeable battery, the control panel being made of highly heat-conducting material, mainly aluminum alloy with a convective heat exchanger formed on the outer surface by a number of protruding rectangular ribs equidistant to each other and oriented along the side walls to the housing, and the inner surface of the panel is formed as a heat accumulator formed by ribs thickening rectangular wall panel 1.4 ÷ 1.6 times in the cross section of the continuous material. The heat exchanger is made with a coefficient of increase in heat dissipation area:

где S₀ - общая наружная площадь оребрения панели;where S ₀ is the total external area of the fins of the panel;

S_ПЛ - площадь внутренней плоской поверхности, при соотношении толщины ребер к ширине впадины между ними как 1:2.S _PL - the area of the inner flat surface, with the ratio of the thickness of the ribs to the width of the depression between them as 1: 2.

Предлагаемая конструкция ПЭВМ для решения поставленной задачи приведена на чертежах, где:The proposed design of a PC to solve the problem is shown in the drawings, where:

фиг.1 - общий вид ПЭВМ с открытой крышкой;figure 1 - General view of a PC with an open lid;

фиг.2 - вид сверху на панель управления ПЭВМ;figure 2 is a top view of the control panel of the PC;

фиг.3 - сечение по А-А на фиг.2;figure 3 is a section along aa in figure 2;

фиг.4 - выров I на фиг 3;figure 4 is a cutout I in figure 3;

фиг.5 - вид сзади ПЭВМ.5 is a rear view of a PC.

ПЭВМ содержит корпус 1 с открывающейся крышкой 2, где размещены композиционные элементы: жидкокристаллический дисплей 3, панель управления 4 с клавиатурой 5, разъемные внешние соединители 6, аккумуляторная батарея, размещенная во внутреннем отсеке корпуса.The personal computer contains a housing 1 with an opening lid 2, where composite elements are placed: a liquid crystal display 3, a control panel 4 with a keyboard 5, detachable external connectors 6, a rechargeable battery located in the internal compartment of the housing.

Панель управления выполнена из высокотеплопроводного материала - алюминиевого сплава, закреплена в корпусе 1 винтами 7 по центрирующим выступам 8, снабжена по наружной поверхности 9 рядом сквозных прямоугольных ребер 10 с толщиной m, между которыми выполнены впадины 11 шириной n. При этом обеспечивается соотношение толщины ребер к ширине впадин как 1:2. Внутренняя поверхность 12 панели управления соединена с входящими в состав ПЭВМ функциональными системными блоками 13, выделяющими тепло, а также с корпусом 1, с обеспечением теплового контакта, как механическим поджатием, например винтами 7, так и свободным конвективным путем с внутренним объемом корпуса, заполненным выделяющими тепло блоками. Наружная площадь оребрения S₀выполнена с коэффициентом увеличения площади рассеивания тепла относительно плоской поверхности S_ПЛ равным (3÷3,5). Прямоугольные ребра 10 ориентированы вдоль боковой стороны ПЭВМ, эквидистантны друг другу, а впадины 11 между ними имеют сквозной выход по периферии.The control panel is made of highly heat-conducting material - aluminum alloy, fixed in the housing 1 by screws 7 along the centering protrusions 8, provided on the outer surface 9 with a series of through rectangular ribs 10 with a thickness m, between which hollows 11 are made of width n. This ensures the ratio of the thickness of the ribs to the width of the depressions as 1: 2. The inner surface 12 of the control panel is connected to the functional system units 13 that are part of the PC, which produce heat, as well as to the housing 1, providing thermal contact, both by mechanical pressing, for example, screws 7, and by a free convective path with an internal volume of the housing filled with heat heat blocks. The external area of the fins S ₀ made with a coefficient of increase in the area of heat dissipation relative to the flat surface S _PL equal to (3 ÷ 3,5). Rectangular ribs 10 are oriented along the side of the PC, are equidistant to each other, and the depressions 11 between them have a through exit at the periphery.

Внутренняя поверхность 12 панели управления выполнена с тепловым аккумулятором 14, образованным под ребрами 10 прямоугольным утолщением стенки панели управления, высота которого Н в (1,4÷1,6) раза превышает толщину стенки h.The inner surface 12 of the control panel is made with a heat accumulator 14 formed under the ribs 10 by a rectangular thickening of the wall of the control panel, the height of which H is (1.4 ÷ 1.6) times the wall thickness h.

Сущность работы предлагаемого устройства заключается в следующем.The essence of the proposed device is as follows.

В процессе выполнения боевой задачи оператор открывает крышку 2 ПЭВМ для доступа к панели управления 4 с клавиатурой 5. После включения ПЭВМ электронные функциональные блоки 13 в процессе своей работы начинают интенсивно выделять тепло. Наиболее теплонагруженной из всех составных элементов ПЭВМ окажется панель управления, которая находится в непосредственном тепловом контакте с теми элементами, узлами и блоками, которые выделяют максимальное количества тепловой энергии. При этом работоспособность как каждого из функциональных блоков в отдельности, так и всей ПЭВМ зависит от обеспечения оптимальных параметров температурного режима именно панели управления. Поэтому самым существенным для соблюдения теплового режима работы ПЭВМ является отвод тепла с этой зоны. Достигается это за счет выполнения панели из высокотеплопроводного материала, преимущественно алюминиевого сплава и интенсивного рассеивания тепла. Максимально возможное количество тепла от тепловыделяющих функциональных блоков вбирает в себя аккумулятор тепла 14 в виде прямоугольного утолщения стенки панели. Подобранное экспериментально отношение высоты утолщения Н и толщины стенки h, равное (1,4÷1,6), обеспечивает как аккумуляцию тепла, беспрепятственно поступающего как конвективным путем, так и за счет теплового контакта, обеспеченного механическим поджатием функциональных элементов к панели управления и корпусу ПЭВМ, например, винтами 7 по развитой поверхности центрирующих выступов 8 и опорных поверхностей корпуса. Собранное аккумулятором тепло In the process of performing a combat mission, the operator opens the cover of the PC 2 to access the control panel 4 with the keyboard 5. After turning on the PC, the electronic functional units 13 in the course of their work begin to intensively generate heat. The most heat-loaded of all the components of the PC will be the control panel, which is in direct thermal contact with those elements, units and blocks that emit the maximum amount of thermal energy. At the same time, the operability of each of the functional blocks individually, as well as the entire PC, depends on ensuring the optimal temperature parameters of the control panel. Therefore, the most important for observing the thermal regime of the PC is the heat removal from this zone. This is achieved through the implementation of the panel of highly heat-conducting material, mainly aluminum alloy and intense heat dissipation. The maximum possible amount of heat from the heat generating functional units is absorbed by the heat accumulator 14 in the form of a rectangular thickening of the panel wall. The experimentally selected ratio of the thickness of the thickening H and the wall thickness h equal to (1.4 ÷ 1.6) ensures both the accumulation of heat that flows freely both convectively and due to thermal contact provided by mechanical preloading of the functional elements to the control panel and the body PC, for example, screws 7 on the developed surface of the centering protrusions 8 and the supporting surfaces of the housing. Heat collected by the battery

беспрепятственно за счет высокой теплопроводимости материала, перетекает на наружную поверхность 9 панели управления. Развитое оребрение наружной поверхности максимально интенсивно рассеивает подводимое тепло в атмосферу. Оребрение, выполненное рядом прямоугольных ребер 10, эквидистантных друг другу и ориентированных вдоль боковой стенки ПЭВМ, позволяет максимально сократить количество застойных зон с нагретым воздухом при любом пространственном положении ПЭВМ. Теплая поверхность панели управления также положительно влияет на работу оператора ПЭВМ в условиях пониженной температуры окружающего воздуха. Экспериментально подобранный для такого теплообменника коэффициент увеличения площади рассеивания тепла К=(3÷3,5), позволяет эффективно стабилизировать тепловой режим работы ПЭВМ во всех условиях эксплуатации комплексов управляемого вооружения. Также подобранное экспериментально соотношение толщины ребер m к ширине впадин n, равное 1:2, обеспечивает оптимальные прочностные характеристики панели управления.unhindered due to the high thermal conductivity of the material, flows onto the outer surface 9 of the control panel. The developed ribbing of the outer surface as much as possible dissipates the supplied heat into the atmosphere. The fins made by a series of rectangular ribs 10, equidistant to each other and oriented along the side wall of the PC, can minimize the number of stagnant zones with heated air for any spatial position of the PC. The warm surface of the control panel also positively affects the operation of the PC operator in conditions of low ambient temperature. The coefficient of increase in the area of heat dissipation K = (3 ÷ 3.5), experimentally selected for such a heat exchanger, makes it possible to effectively stabilize the thermal mode of the PC in all operating conditions of guided weapon systems. Also, the experimentally selected ratio of the thickness of the ribs m to the width of the depressions n, equal to 1: 2, provides optimal strength characteristics of the control panel.

Все приведенные конструктивные решения обеспечили повышение надежности функционирования ПЭВМ за счет стабилизации температурных режимов ее эксплуатации в широком спектре условий боевого применения с комплексами управляемого вооружения.All of the above structural solutions have provided an increase in the reliability of the functioning of the PC due to the stabilization of the temperature regimes of its operation in a wide range of conditions of combat use with guided weapon systems.

Предложенное устройство ПЭВМ было изготовлено и прошло испытания с положительным эффектом на производственной базе заявителя.The proposed PC device was manufactured and tested with a positive effect on the applicant’s production base.

Источник информации:The source of information:

1. Ноутбук GETAG, США, журнал «СТА-современные технологии автоматизации», №3, 2000 г. - аналог.1. GETAG laptop, USA, CTA-Modern Automation Technologies magazine, No. 3, 2000 - analogue.

2. Ноутбук фирмы ASUS. Портативный компьютер PC. Руководство пользователя, сентябрь 2002 г. - прототип.2. Laptop company ASUS. Laptop computer pc. User Guide, September 2002 - prototype.

Claims

A portable electronic computer containing a hinged-lid housing containing composite elements: a liquid crystal display, electronic function blocks, a control panel with a keyboard, interface modules, connectors for external connections, a rechargeable battery, characterized in that the control panel is made of highly conductive material mainly made of aluminum alloy and equipped with a convective heat exchanger formed on the outer surface by a number of protruding rectangular ribs that are equidistant to each other and oriented along the side walls of the case, and the inner surface of the panel is made in the form of a heat accumulator formed under the ribs by a rectangular thickening of the panel wall (1.4 ÷ 1.6) times continuous in the material section, while the heat exchanger is made with coefficient of increase in heat dissipation area

where S ₀ is the total external area of the fins of the panel;

S _PL - the area of the inner flat surface,

with the ratio of the thickness of the ribs to the width of the depression between them as 1: 2.