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High-Tech-Gehäuse unter extremen Bedingungen

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Schutz vor Staub

Für Anwendungen in Flugzeugen, die in trockenen und staubigen Regionen verkehren, ist zudem ein abwaschbarer und elektrostatischer Hochleistungsluftfilter sinnvoll, der Staub und Verunreinigungen abhält. Hermetisch versiegelte Thermostate und Fan-Fail-Funktionen, die frühzeitig vor Überlastung warnen, steigern zusätzlich die Zuverlässigkeit des Wärmemanagements – und damit des Systems.

Die Konduktionskühlung findet sich in den sogenannten „Ruggedized“-Gehäusen wieder. Der Leiter aus Aluminium bildet eine stabile mechanische Verstärkung, an die sich das Board an mehreren Punkten befestigen lässt. Doppelte Wände sowie Modulschienen, Abdeckungen, Schrauben und anderes Befestigungsmaterial garantieren eine stoßfeste Konstruktion. Um das Gewicht dabei möglichst gering zu halten, bestehen die ATR-Gehäuse meist aus Aluminium.

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Elektromagnetische Strahlung

Aluminiumkonstruktionen haben einen weiteren Vorteil: Sie bieten einen inhärenten Schutz vor elektromagnetischen Strahlen und erlauben ein freies Erdungskonzept über die leitende Oberfläche. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) spielt eine wichtige Rolle für die Systemintegrität in Flugzeugen und muss von Komponentenebene an (Boards, Netzteile, Netzfilter, Ventilatoren) in das Design der Gehäuse mit einfließen.

Für eine hohe EMV sollte das System hermetisch aufgebaut sein, beispielsweise durch das Tauchlötverfahren. Abnehmbare Teile bedürfen einer EMV/IP-Kombi-Dichtung, so dass sowohl die Einstrahlung von Fremdsystemen als auch die Ausstrahlung von Störsignalen verhindert wird.

Im System selbst lassen sich Störeinflüsse der Steckkarten untereinander vermeiden, indem Signalbereich und Powerbereich soweit möglich mechanisch getrennt werden. Der Gehäusespezialist aus Straubenhardt versieht sein Rugged MIL ½ Short ATR Chassis darüber hinaus mit Einsteckkarten, die komplett von einem Metallrahmen, bzw. zwei Metall-Halbschalen umhüllt sind (Clamshell) und auf die Karte geschraubt werden. So ist neben dem EMV-Schutz auch eine optimale Kühlung sichergestellt.

Da die Karten mit Aushebegriffen in der Kartenführung fixiert sind, sind diese einfach zu handeln. Keilverschlüsse (wedge locks) sorgen nicht nur für zusätzliche Stabilität gegen Schock und Vibration und bieten Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD), sie stellen auch den thermischen Kontakt zwischen Karte und Gehäusewand her, so dass die Wärme nach außen abgeführt wird.

Stabilität bei Schock und Vibration

Grundsätzlich müssen Gehäusesysteme für die Luftfahrt so konstruiert sein, dass sie beiden Vibrationstypen standhalten: Schock und Vibration. Diese haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Komponenten. Da Schock ein Einzelimpuls-Vorgang mit bestimmter Belastung ist, entstehen bei Industriesystemen Werte von 5 bis 10 G, bei MIL- oder Naval-Systemen hingegen bis zu 100 G.

Die Folge: Verbindungen von Karten und Steckern können stark beansprucht und Kontaktflächen beschädigt werden. Um dem entgegen zu wirken, sind gerade bei solchen Anwendungen die Art der Konstruktion, die Auswahl von Material und Komponenten sowie die Applikation und die Montageart des Systems am Einsatzort extrem wichtige Kriterien für das Gehäusedesign.

Vibration hingegen definiert sich als kontinuierliche Dauer-Sinuswelle mit schwankender Belastung entlang einer oder mehrerer Achsen, wie sie z.B. bei einem Hubschrauber vorkommt oder auch zufällig in Bodenfahrzeugen auftritt. Dadurch können die verwendeten Komponenten oder Materialien in Resonanz treten, Bauteile können brechen oder mechanisch beschädigt werden, Schrauben können sich mit der Zeit lockern und lösen.

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