Individuell und robust

Die Autoren: Ahmet Tasseki, Projektmanager, und Maximilian Schober, Leiter Marketing, Polyrack Tech-Group, Straubenhardt

Der ATR (Air Transportation Rack), auch bekannt unter der Bezeichnung ARINC 404, definiert die Bauform von Flugzeugausrüstungen. Durch das modulare Design in den Basisformen ½, ¾, 1 und 1½ lassen sich ATR-Gehäuse für vielfältige Anwendungen individuell und kosteneffizient konfigurieren. Sie bieten einheitliche Optionen zur Befestigung der Applikation sowie zur Integration von Hardware und Kühlung.

Bei der Fertigung der Gehäuse setzen Entwickler verstärkt neue Materialien ein. Sie sollen die elektronischen Geräte vor klimatischen, mechanischen, chemischen und elektrischen Belastungen schützen. Hierbei fällt die Wahl oft auf Aluminium und andere zertifizierte Werkstoffe. Diese ermöglichen besondere Leichtbauweisen, eine optimale Entwärmung, Schock- und Vibrationsschutz sowie Höhentauglichkeit, was nicht nur, aber besonders für den Einsatz in Luftfahrzeugen entscheidend ist.

Konstruktionen mit Aluminium bieten einen inhärenten Schutz vor elektromagnetischen Strahlen und erlauben ein freies Erdungskonzept über die leitende Oberfläche. Insbesondere für die Systemintegrität in Flugzeugen spielt die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine wichtige Rolle. Sie muss von Komponentenebene an in das Design der Gehäuse mit einfließen. Eine hohe EMV ist dann gewährleistet, wenn das System hermetisch dicht aufgebaut ist. Dies wird beispielsweise durch das Tauchlötverfahren gewährleistet, das auch in der hier vorgestellten Lösung von Polyrack verwendet wird.

Im Zusammenhang mit der Kühlung der ATR-Chassis ist zu beachten, dass sie vom Einsatztemperaturbereich, der Betriebstemperatur sowie der maximalen Systemleistung bestimmt wird. In den sogenannten „Ruggedized“-Gehäusen für Leistungen bis zu 120W wird die Konduktionskühlung, ein rein passiv gekühltes System, eingesetzt. Es ermöglicht eine optimierte Wärmeableitung, bei der alle Wärmequellen, die sogenannten Hot-Spots, mit der Verschalung kontaktiert werden. Über die Keilverschlüsse gelangt die Wärme dann zur Gehäuseoberfläche, die mit Kühlrippen versehen ist, und von dort nach außen. Die Entwärmung von Systemen mit höherer Leistung wird in der Regel mit zusätzlicher Zwangskühlung realisiert.

Polyrack hat sein Rugged MIL ½ Short ATR Chassis nach sehr strengen Spezifikationen aus der Sicherheits- und Verteidigungstechnik konzipiert. Mit dem Einsatz neuer Materialien, wie Aluminium 606 – T651, eignet es sich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, sowie für Shipboards in der Marine und Landfahrzeuge im Bereich Transport. Während das Standardmodell in 13 Größen und Varianten erhältlich ist, lassen sich auf Basis der zertifizierten Rugged-Plattformen weitere kundenspezifische Anpassungen vornehmen. Für zusätzlichen Schutz verfügt das Gehäuse über eine konduktionsgekühlte Stromversorgung nach VITA 62. Optional sind auch andere AC- und DC-Eingänge möglich. Durch den Einsatz eines speziellen Netzteils und die Verwendung von spezifischen Steckverbindern erfüllt das Gehäuse die EMV-Anforderungen. Alle abnehmbaren Gehäuseteile sind mit einem 2K-Material IP- und EMV-dicht verschlossen. Für individuelle Modelle führt der Hersteller auch die Oberflächenbehandlung selbst aus.

Für die Backplanes verwendet Polyrack erstmals die Technologie der OpenVPX nach VITA65. Damit wird das Profil fast beliebig skalier- und konfigurierbar und bietet eine flexible Basis, auf die spezifische Technologien unterschiedlicher Normen aufsetzen können. Die Datenübertragungsrate beträgt dabei bis zu 10 GBit/s, wobei fünf 3U Slots im ATR zur Verfügung stehen. Zusätzlich zur VPX-Backplane lässt sich das System mit CPCI-, VME- und VMEX-Platinen sowie Netzteilen und I/O-Verbindungskarten konfigurieren.

Besondere Vorkehrungen schützen die Elektronik im Rugged MIL ½ Short ATR Chassis vor den Folgen von Schock und Vibration. So verbindet Polyrack die Einzelteile seines ATR-Gehäuses, wie bereits erwähnt, im Tauchlötverfahren miteinander. Das gewährleistet eine sehr gute Festigkeit, vermeidet Schraubverbindungen und verbessert gleichzeitig die Wärmeübertragungseigenschaften. Die VPX-Backplanes mit Fangstiften sorgen für eine zusätzliche Stabilisierung der Einsteckkarten. Kritische Bauteile werden zudem durch Verkleben gesichert. Beim Einbau von Baugruppen oder Unterbaugruppen in das Gehäuse wird ein „frei schwimmendes“ Montagekonzept verwendet. Zur Dämpfung von Schock und Vibrationen lassen sich zudem passive Isolatoren einsetzen. Sie bestehen aus einer Feder zur Aufnahme der Erschütterung und einem Dämpfer zur Absorption der Belastung. Als Feder kann entweder eine Drahtseilfeder aus geflochtenem Edelstahl genutzt werden, die hohen Schock- und Vibrationsbelastungen standhält, oder ein Luftfedersystem, das zu Applikationen mit niederfrequentierter Belastung passt. I

Polyrack Tech-Group Holding GmbH & Co. KG

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