НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ …lib.madi.ru/fel/fel1/fel17E435.pdf5 ПРЕДИСЛОВИЕ В учебном пособии рассматриваются

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ОБЪЕКТОВ НАЗЕМНЫХ КОМПЛЕКСОВ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)»



УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. Н.П. Кириллова

Утверждено в качестве учебного пособия редсоветом МАДИ

МОСКВА МАДИ 2017

УДК 681.3.06+519.6(075.8) ББК 32.973я73

Н172

Рецензенты: проф. кафедры «Техническая механика»

Московского политехнического университета Баловнев Н.П., проф. кафедры «Транспортные установки» МАДИ Бритвин Л.Н.

Авторский коллектив:

Буренин В.В., Иванина Е.С., Кириллов Н.П., Николаев А.В., Чемусов А.В., Шевченко А.С.

Н172 Надежность технических систем объектов наземных ком-

плексов: учеб. пособие / В.В. Буренин [и др.] под общ. ред. Н.П. Кириллова. – М.: МАДИ, 2017. – 88 с.

В настоящем учебном пособии рассмотрены общие сведения о надежности технических систем объектов наземных комплексов и приведены примеры расчета надежности отдельных технических сис-тем объектов наземных комплексов.

Учебное пособие предназначено для проведения занятий по учебным дисциплинам «Технология производства, испытания и надеж-ность агрегатов» и «Надежность механических систем» для студентов, обучающихся по специализации «Наземные транспортные комплексы ракетной техники» направления подготовки (специальности) 23.05.02 (190110) «Транспортные средства специального назначения» и «Авто-мобили и тракторы» направления подготовки (специальности) 23.05.01 (190109) «Наземные транспортно-технологические средства», аспи-рантов по специальности 05.07.06 «Наземные комплексы, стартовое оборудование, эксплуатация летательных аппаратов», 05.02.02 «Ма-шиноведение, системы приводов и детали машин», а также может быть полезно для других специальностей и направлений.

УДК 681.3.06+519.6(075.8) ББК 32.973я73 © МАДИ, 2017

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ............................................................................................... 5

Введение ...................................................................................................... 6

Список сокращений ..................................................................................... 9

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОБЪЕКТОВ НАЗЕМНЫХ КОМПЛЕКСОВ ........................................... 10 1.1. Факторы, влияющие на надежность

технических систем ....................................................................... 10 1.2. Методы расчета надежности ........................................................ 13 1.3. Пример применения известных методик

к расчету надежности средств связи объектов наземных комплексов .................................................. 21 1.3.1. Критерии качества функционирования

и критерии отказа ............................................................... 21 1.3.2. Методика расчета ............................................................... 22 1.3.3. Исходные данные ............................................................... 23 1.3.4. Результаты расчета показателей надежности ................ 23

Вопросы для самопроверки ................................................................. 26

2. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ОБЪЕКТОВ НАЗЕМНЫХ КОМПЛЕКСОВ ........................................... 28 2.1. Расчет надежности системы 13В16М .......................................... 28

2.1.1. Вероятность безотказной работы системы ...................... 29 2.1.2. Среднее время восстановления системы ........................ 32 2.1.3. Среднее время безотказной работы системы ................. 34

2.2. Расчет надежности системы 15В255.22...................................... 34 2.2.1. Основные положения и методика расчета ....................... 34 2.2.2. Исходные данные ................................................................ 37 2.2.3. Расчет надежности ............................................................. 38

2.3. Расчет надежности системы обеспечения температурного режима 15Ц100 ................................................. 39 2.3.1. Общие положения ............................................................... 39 2.3.2. Методические положения .................................................. 41 2.3.3. Оценка надежности системы ............................................. 43 2.3.4. Результаты расчета ............................................................ 46

2.4. Расчет ЗИП системы 15Щ65 ........................................................ 47 2.4.1. Требования по расчету ЗИП .............................................. 47

4

2.4.2. Расчет одиночного комплекта ЗИП ................................... 47 2.4.3. Расчет группового комплекта ЗИП .................................... 48 2.4.4. Расчет ремонтного комплекта ЗИП ................................... 49

2.5. Расчет надежности системы 13В45П .......................................... 50 2.5.1. Вероятность безотказной работы системы ...................... 51 2.5.2. Среднее время восстановления системы ........................ 59 2.5.3. Среднее время безотказной работы системы ................. 61 2.5.4. Определение среднеквадратического отклонения

вероятности безотказной работы системы ...................... 61 2.6. Расчет надежности агрегата 13М30М ......................................... 61

2.6.1. Методика оценки надежности ............................................ 62 2.6.2. Расчет количественных показателей надежности .......... 70 2.6.3. Выводы по расчету ............................................................. 72

Вопросы для самопроверки ................................................................. 72

Заключение ................................................................................................ 74

Список литературы ................................................................................... 75

Приложение А ........................................................................................... 79 Приложение А1 ......................................................................................... 80 Приложение А2 ......................................................................................... 84

5

ПРЕДИСЛОВИЕ

В учебном пособии рассматриваются вопросы обеспечения ра-

ботоспособности и надежности технических систем объектов назем-

ных комплексов.

В первой части приведены общие теоретические сведения о на-

дежности технических систем и методах расчета, а также даны реко-

мендации по применению их к расчету надежности объектов назем-

ных комплексов.

Во второй части представлены примеры расчета надежности

систем объектов наземных комплексов, перечислены критерии оценки

надежности данных систем и типовые неисправности, описаны при-

меняемые методики расчета надежности, рассчитаны параметры на-

дежности и сделаны заключения по расчету надежности.

Анализ надежности технических систем объектов наземных ком-

плексов является одним из наиболее важных при проектировании.

Авторы безгранично благодарны сотрудникам отдела «Надеж-

ности и вероятностных расчетов» АО «Корпорация «СПУ-ЦКБ ТМ»,

возглавляемого кандидатом технических наук, старшим научным со-

трудником Ю.В. Маракулиным, за постоянную помощь при разработке

учебного пособия.

6

ВВЕДЕНИЕ

Надежность является одним из самых важных показателей со-

временной техники, поскольку от нее зависят такие показатели, как

качество, эффективность, безопасность, риск, готовность и живучесть.

Чтобы создать техническую систему, удовлетворяющую требо-

ваниям надежности, необходимо уметь рассчитывать ее надежность в

процессе проектирования, знать методы обеспечения высокой надеж-

ности и способы их технической реализации.

Теория надежности изучает: критерии и показатели надежности

различных видов технических объектов; методы анализа и синтеза

техники по критериям надежности; методы обеспечения и повышения

надежности техники; научные методы эксплуатации, обеспечивающие

ее эксплуатационную надежность.

Один из законов развития науки гласит: «для обеспечения роста

производства необходимо, чтобы скорость роста научных исследова-

ний опережала скорость роста техники, а скорость роста техники опе-

режала скорость роста производства».

Возникновение науки о надежности связано с применением ко-

личественных измерений надежности, исследованием функциональ-

ных зависимостей и количественных связей между отказами и причи-

нами, их вызывающими, а также с разработкой методов расчета, по-

зволяющих прогнозировать состояние надежности на будущее.

Развитие науки о надежности шло по разным направлениям.

Укажем некоторые из основных направлений развития теории на-

дежности.

1. Развитие математических основ теории надежности.

Обобщение статистических материалов об отказах и разработка ре-

комендаций по повышению надежности изделий вызвали необходи-

мость определять математические закономерности, которым подчи-

няются отказы, а также разрабатывать методы количественного изме-

рения надежности и инженерные расчеты ее показателей. В результа-

те формировалась математическая теория надежности. Ее возник-

новение – исходный пункт создания науки о надежности.

7

2. Развитие методов сбора и обработки статистических

данных о надежности. Обработка статистических материалов в об-

ласти надежности потребовала развития существующих статистиче-

ских методов и привела к накоплению большой статистической инфор-

мации о надежности. Возникли статистические характеристики надеж-

ности и закономерности отказов. Работы в этом направлении послужи-

ли основой формирования статистической теории надежности.

3. Развитие физической теории надежности. Наука о на-

дежности не могла и не может развиваться без исследования физи-

ко-химических процессов. Поэтому большое внимание уделяется

изучению физических причин отказов, влиянию старения и прочности

материалов на надежность, разнообразных внешних и внутренних

воздействий на работоспособность изделий (совокупность работ в

области исследования физико-химических процессов, обуславли-

вающих надежность изделий, послужила основой физической тео-

рии надежности).

В конкретных областях техники разрабатывались и продолжают

разрабатываться прикладные вопросы надежности, вопросы обеспе-

чения надежности данной конкретной техники (полупроводниковые

приборы, судовые установки, транспортные машины, вычислительная

техника, авиация и т.д.). При этом решается вопрос о наиболее ра-

циональном использовании общей теории надежности в конкретной

области техники и ведется разработка таких новых положений, мето-

дов и приемов, которые отражают специфику данного вида техники.

Так возникли прикладные теории надежности, в том числе приклад-

ная теория надежности АСУ. В каждом из перечисленных направле-

ний в свою очередь выделялись самостоятельные разделы. Напри-

мер, в математической теории надежности самостоятельное значение

приобрели модели: управления запасами, резервирования, прогнози-

рования, эффективности с учетом экономических факторов и т.п.

В нашей стране развитию теории надежности уделялось боль-

шое внимание. Так, академики А.И. Берг и Н.Г. Бруевич заложили

первоосновы работ по надежности, академик АН УССР Б.В. Гнеден-

8

ко, д-ра техн. наук А.Д. Соловьев и Ю.К. Беляев опубликовали ряд

работ по математическим основам теории надежности, член-

корреспондент АН СССР Б.С. Сотсков с группой учеников возглавил

работы по физической теории надежности. Кроме того, значительный

вклад в развитие теории надежности внесли профессора Е.Ю. Бар-

зилович, Б.Е. Бердичевский, Т.А. Голинкович, С.В. Гуров, И.Н. Кова-

ленко, А.М. Половко, И.А. Рябинин, И.А. Ушаков, А.А. Червоный,

Я.Б Шор и многие другие.

9

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АП – абонентский пульт

АСУ – автоматизированная система управления

АУС – автоматика и устройства связи

БСК – базовые станции коммутации

ВБР – вероятность безотказной работы

ГГД – газогидравлический двигатель

ГР – громкоговорители

ДПП – дистанционные периодические проверки

ЗК – защитный комплекс

ЗИП – запасные части и принадлежности

КА – коробка абонентская

КИ – комплектующие изделия

КС – кросс станционный

КСЗ – комплекс средств защиты

КШС – кабель шлемофонной связи

ПК – периодический контроль

ПКУ – прибор коммутации и усиления

ПР – пульт руководителя регламентных работ

ПРШС – прибор разделительный шлемофонной связи

ПСП – прибор сопряжения с пультом

РК – ракетный комплекс

РКД – рабочая конструкторская документация

РТМ – радиотехнические модули

РТО – регламентированное техническое обслуживание

САУК – система автоматизированного управления и контроля

СКО – среднее квадратическое отклонение

СОТР – система обеспечения температурного режима

ССН – структурная схема надежности

ТЗ – техническое задание

ТО – техническое обслуживание

УМ – усилитель мощности

ШГЛ – гарнитура шлемофонная летняя

ШР – штепсельный разъем

ЩЛ – щит линейный

ЩР – щит распределительный

10

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ


1.1. Факторы, влияющие на надежность технических систем

Надежность изделий, особенно таких, как АСУ, зависит от раз-

нообразных факторов, раздельное и комплексное изучение которых

необходимо, поскольку формальное усреднение статистических пока-

зателей надежности без раскрытия физической природы отказов за-

трудняет выбор наиболее подходящих направлений работ по повы-

шению надежности АСУ при ее создании и не позволяет разобраться

в причинах отказов при ее испытаниях и эксплуатации.

Основные факторы, влияющие на надежность АСУ и ее элемен-

ты, можно разделить на две группы (рис. 1.1): 1) аппаратурные (техни-

ческие), т.е. такие, которые зависят от состояния аппаратуры и ее

элементов; 2) неаппаратурные, т.е. такие, которые не зависят от со-

стояния аппаратуры, но влияют на функциональную надежность.

Аппаратурные (технические) факторы делятся на конструк-

тивно-схемные и производственные.

К конструктивно-схемным факторам относят: а) выбор струк-

турной и функциональной схемы, способов резервирования и контро-

ля; б) выбор комплектующих элементов и материалов, а также рабо-

чих условий, в которых должны работать комплектующие элементы;

в) назначение требований к допускам на технические характеристики

элементов; г) защиту от внешних и внутренних неблагоприятных воз-

действий и другие аналогичные факторы.

К производственным факторам относятся факторы, возникаю-

щие в процессе подготовки производства, изготовления и производст-

венного контроля изделий: а) точность выполнения заданной формы и

размеров; б) обеспечение упругих, магнитных и электрических харак-

теристик изделий; в) обеспечение требуемой шероховатости обрабо-

танной поверхности, контактных свойств и прочности соединений;

г) тщательность выявления скрытых производственных дефектов при

проведении контроля.

11

Рис. 1.1. Факторы, влияющие на надежность АСУ

С переходом на полупроводниковые материалы и интегральные

схемы роль технологии в обеспечении надежности комплектующих

элементов возрастает и в ряде случаев становится решающей.

Неаппаратурные факторы, влияющие на надежность техниче-

ских комплексов и систем, возникают вне сферы проектирования и

производства аппаратуры.

К неаппаратурным факторам относятся: а) качество алгорит-

мов и программ для изделий с программным управлением; б) квали-

фикация обслуживающего персонала и качество обслуживания аппа-

ратуры; в) условия работы аппаратуры, в том числе температура,

влажность, помехи и др.

Факторы, возникающие в процессе эксплуатации (эксплуатаци-

онные факторы), могут различно влиять на надежность изделия. Они

снижают надежность работы изделия и аппаратурную его надежность

тогда, когда обслуживание изделия проводится недостаточно квали-

фицированно либо когда режим его эксплуатации не соответствует

режиму, установленному при проектировании.

12

При высоком качестве обслуживания эксплуатационная надеж-

ность может повышаться по сравнению с прогнозируемой на этапе

проектирования и производства. Схема связи между уровнем надеж-

ности (например, вероятностью безотказного состояния) и факторами,

влияющими на надежность, представлена на рис. 1.2, где а – конст-

руктивно-схемные факторы (они обуславливают аппаратурную конст-

руктивно-схемную надежность изделия, обозначенную цифрой I); б –

производственно-технологические факторы (высокое качество техно-

логического процесса, отличающееся от номинального, может повы-

сить показатель надежности на величину II); с – математическое

обеспечение (оно может повысить показатель надежности до уровня

I + II + III в том случае, если качество алгоритма и программ более вы-

сокое, чем это предусматривалось при определении показателей

I + II); д – качество обслуживания; е – условия работы изделия (IV +

+ V – приращения показателя надежности, вызванные этими факто-

рами, в том случае, если они окажутся более благоприятными, чем

это предусматривалось при проектировании изделия).

Рис. 1.2. Вариант связи между уровнем надежности и благоприятными факторами, влияющими на надежность

13

На рис. 1.3 показано влияние первичных факторов в том случае,

если эти факторы окажутся менее благоприятными, чем это преду-

сматривалось при проектировании.

При прогнозировании показателей надежности в процессе про-

ектирования обычно принимается, что показатели надежности не мо-

гут ни увеличиваться, ни снижаться в процессе производства и экс-

плуатации. В этом случае справедлив тезис: надежность закладыва-

ется при проектировании, обеспечивается при производстве и под-

держивается при эксплуатации. Однако так бывает не всегда. В прак-

тике изготовления и использования могут иметь место случаи, отме-

ченные на схемах рис. 1.2 и 1.3, т.е. и улучшение, и ухудшение пока-

зателей надежности в процессе производства и эксплуатации.

Рис. 1.3. Вариант связи между уровнем надежности и неблагоприятными факторами, влияющими на надежность

1.2. Методы расчета надежности

Исследование процессов, обуславливающих надежность изде-

лий, позволило обнаружить математические зависимости между фак-

торами, влияющими на надежность, и количественными показателями

14

надежности, т.е. позволили получить формулы для определения пока-

зателей надежности расчетным путем. Это – свидетельство достаточ-

но глубокого проникновения исследований надежности в существо изу-

чаемых явлений. Расчеты надежности занимают одно из центральных

мест в теории и практике надежности. В данной главе излагаются не

все возможные методы расчета надежности, а только те, которые име-

ют наибольшее применение в практике расчета сложных систем.

Расчеты надежности – расчеты, предназначенные для опреде-

ления количественных показателей надежности. Они проводятся на

различных этапах разработки, создания и эксплуатации изделий.

На этапе проектирования расчет надежности производится с

целью прогнозирования (предсказания) ожидаемой надежности про-

ектируемого изделия. Такое прогнозирование необходимо для обос-

нования предполагаемого проекта изделия, а также для решения ор-

ганизационно-технических вопросов: выбора оптимального варианта

структуры; способа резервирования; глубины и методов контроля; ко-

личества запасных элементов; периодичности регламентированного

технического обслуживания (РТО); обоснования требований к надеж-

ности частей изделий.

На этапе испытаний и эксплуатации расчеты надежности про-

водятся для оценки количественных показателей надежности. Такие

расчеты носят, как правило, характер констатации. Результаты расче-

тов в этом случае показывают, какой надежностью обладали изделия,

прошедшие испытания или используемые в некоторых условиях экс-

плуатации. На основании этих расчетов разрабатываются меры по

повышению надежности, определяются слабые места изделия, дают-

ся оценки надежности изделия и влияния на нее отдельных факторов.

Многочисленные цели расчетов привели к большому их разно-

образию. На рис. 1.4 изображены основные виды расчетов надежно-

сти на этапе проектирования.

Элементный расчет аппаратурной надежности – определе-

ние показателей надежности изделия, обусловленных надежностью

его комплектующих частей (элементов). В результате такого расчета

15

оценивается техническое состояние изделия (вероятность того, что

изделие находится в работоспособном состоянии, средняя наработка

изделия на отказ и т.п.).

Рис. 1.4. Классификация расчетов надежности на этапе проектирования

Расчет функциональной надежности – определение показате-

лей надежности выполнения заданных функций (например, вероят-

ность того, что информация заданного объема будет передаваться за

заданное время на протяжении заданного периода эксплуатации). По-

скольку такие показатели зависят от ряда действующих факторов (ви-

да заданной функции; аппаратурной надежности; математического

обеспечения; работы операторов и др.), то, как правило, расчет функ-

циональной надежности более сложен, чем элементный расчет аппа-

ратурной надежности.

16

Выбирая на рис. 1.4 варианты перемещений по пути, указанном

стрелками, каждый раз получаем новый случай (новый вид) расчета.

Например: а) элементный расчет простого нерезервированного изде-

лия с восстановлением с учетом того, что все отказы внезапные;

б) элементный расчет сложного резервированного устройства с вос-

становлением с учетом того, что отказы могут быть и внезапные, и по-

степенные; в) функциональный расчет сложного резервированного

изделия с восстановлением с учетом того, что все отказы внезапные.

Самый простой расчет – расчет, характеристики которого пред-

ставлены на рис. 1.4 слева: элементный расчет аппаратурной надеж-

ности простых изделий, нерезервированных, без учета восстановле-

ния работоспособности при условии, что время работы до отказа под-

чинено экспоненциальному распределению.

Самый сложный расчет – расчет, характеристики которого пред-

ставлены на рис. 1.4 справа: функциональной надежности сложных

резервированных систем с учетом восстановления их работоспособ-

ности и различных законов распределения времени работы и времени

восстановления.

Выбор того или другого вида расчета надежности определяется

заданием на расчет надежности. На основании задания и последую-

щего изучения работы устройства (по его техническому описанию) со-

ставляется алгоритм расчета надежности, т.е. последовательность

этапов расчета и расчетные формулы.

Последовательность расчета надежности сложной системы типа

АСУ представлена на рис. 1.5. Рассмотрим ее основные этапы.

Прежде всего, следует четко сформулировать задание на расчет

надежности. В нем должны быть указаны: 1) назначение системы, ее со-

став и основные сведения о функционировании; 2) показатели надежно-

сти и признаки отказов, целевое назначение расчетов; 3) условия, в ко-

торых работает (или будет работать) система; требования к точности и

достоверности расчетов, к полноте учета действующих факторов.

На основании изучения задания делается вывод о характере

предстоящих расчетов. В случае расчета функциональной надежно-

сти осуществляется переход к этапам 4–5–7, в случае расчета аппа-

ратурной надежности – к этапам 3–6–7.

17

Рис. 1.5. Последовательность расчета надежности АСУ

Под структурной схемой надежности понимается наглядное

представление (графическое или в виде логических уравнений) усло-

вий, при которых работает или не работает исследуемый объект (сис-

18

тема, устройство, технический комплекс и т.д.). Типовые структурные

схемы представлены на рис. 1.6.

Простейшей формой структурной схемы надежности является па-

раллельно-последовательная структура. На ней параллельно соеди-

няются элементы, совместный отказ которых приводит к отказу объекта.

В последовательную цепочку соединяются такие элементы, от-

каз каждого из которых приводит к отказу объекта.

а) г)

б) д)

в) е)

Рис. 1.6. Типовые структурные схемы расчета надежности АСУ

На рис. 1.6, а представлен вариант параллельно-последовате-

льной структуры. По этой структуре можно сделать следующее за-

ключение. Объект состоит из пяти частей. Отказ объекта наступает то-

гда, когда откажет либо элемент 5, либо узел, состоящий из элемен-

тов 1–4. Узел может отказать тогда, когда одновременно откажет це-

19

почка, состоящая из элементов 3, 4, и узел, состоящий из элементов

1, 2. Цепочка 3, 4 отказывает, если откажет хотя бы один из состав-

ляющих ее элементов, а узел 1, 2 – если откажут оба элемента, т.е.

элементы 1, 2. Расчет надежности при наличии таких структур отли-

чается наибольшей простотой и наглядностью. К сожалению, не все-

гда удается условие работоспособности представить в виде простой

параллельно-последовательной структуры. Иногда структура приоб-

ретает чрезвычайно громоздкий и сложный вид. В таких случаях ис-

пользуют либо логические функции, либо графы и ветвящиеся струк-

туры, по которым составляются системы уравнений работоспособно-

сти. На основе структурной схемы надежности составляется набор

расчетных формул. Для типовых случаев расчета используют форму-

лы, данные в справочниках по расчетам надежности, стандартах и

методических указаниях [3, 5, 8]. Однако прежде, чем применять эти

формулы, необходимо предварительно внимательно изучить их су-

щество, природу происхождения и области использования.

В основе расчетов надежности лежит исследование событий и

высказываний. Произвести расчет надежности сложного изделия оз-

начает определить связь между сложным событием (отказы изделия)

и событиями, от которых оно зависит (отказы элементов изделия). Та-

ким образом, в основе расчетов на надежность лежат операции с со-

бытиями и высказываниями. Такими операциями занимается матема-

тическая логика. Ее основные положения, точнее положения одного из

ее разделов – алгебры высказываний – используются при расчете на-

дежности. Кратко они могут быть сформулированы следующим обра-

зом. Объектом исследований алгебры высказываний являются выска-

зывания, о которых можно утверждать, что они либо истинны, либо

ложны. Например: «вычислительный комплекс находится в работо-

способном состоянии». Высказывания могут быть простыми и слож-

ными. Сложное высказывание – высказывание, состоящее из простых

высказываний, соединенных между собой логическими операциями.

Каждая из логических операций устанавливает вполне опреде-

ленную связь между истинностью сложного высказывания и истинно-

20

стью простых высказываний. В табл. 1.1 приведены наиболее распро-

страненные логические операции для двух простых высказываний х и

у. Истинность высказываний обозначена единицей, ложность – нулем.

Табл. 1.1 позволяет получить представление об условиях, при

которых сложное высказывание становится истинным или ложным

для различных логических операций. Так, сложное высказывание при

конъюнкции двух простых высказываний становится истинным только

тогда, когда оба простых высказывания истинны.

Таблица 1.1

Логические операции

№ п/п

Название операции

x y

0 0

0 1

1 0

1 1

Обозначение операции

1 Конъюнкция (логическое умножение)

0 0 0 1 х ̂y (х·y)

2 Дизъюнкция (логическое суммирование)

0 1 1 1 х √ y

3 Суммирование по модулю 2 0 1 1 0 х y

4 Эквивалентность 1 0 0 1 х ~ y

5 Отрицание 1 0 1 0 ў

6 Импликация от y к х 1 0 1 1 х → y

7 Отрицание конъюнкции (штрих Шеффера)

1 1 1 0 х / y

8 Отрицание дизъюнкции (стрелка Пирса)

1 0 0 0 х ↓ y

Существует следующее правило перехода от любого сложного

высказывания к высказыванию, содержащему операции конъюнкции,

дизъюнкции и отрицания:

1) из табл.1.1. выделить наборы простых высказываний, обра-

щающие сложное высказывание в единицу;

2) для каждого из таких наборов записать простые истинные вы-

сказывания без знака отрицания, а ложные – со знаком отрицания;

полученные высказывания соединить знаком конъюнкции;

3) конъюнкции простых высказываний соединить операцией

дизъюнкции.

21

1.3. Пример применения известных методик

к расчету надежности средств связи

объектов наземных комплексов

В данной работе представлен расчет надежности комплекса

средств технологической связи АУС объекта 318М.

Расчет надежности комплекса средств технологической связи

АУС объекта 318М проводится на стадии РКД с целью оценки ожи-

даемого уровня надежности комплекса (проверки соответствия задан-

ным требованиям).

В соответствии с ГОСТ 27.301-95 расчет представляет собой

процедуру определения показателей надежности с использованием

структурного метода, основанного на их вычислении по данным о ха-

рактеристиках надежности элементов комплекса, содержащихся в

материалах разработчиков и другой информации, имеющейся к мо-

менту расчета.

Комплекс предназначен для обеспечения внутриузловой связи

при проведении регламентных работ.

Состав комплекса средств технологической связи вместе с ха-

рактеристиками надежности ее элементов приведен в табл. 1.2 и 1.3.

1.3.1. Критерии качества функционирования и критерии отказа

В качестве обобщенного показателя надежности комплекса

средств технологической связи используется коэффициент оператив-

ной готовности КОГ, определяемый по формуле

ОГ Г БР( ) ,К К Р t (1.1)

где P(tБР) – вероятность безотказной работы комплекса за время tБР,

равное одному часу; КГ – коэффициент готовности комплекса средств

технологической связи.

Под отказом комплекса средств технологической связи понима-

ется событие, заключающееся в невозможности обеспечения связи

хотя бы с одним помещением, в котором находятся средства техноло-

гической связи и оповещения.

22

1.3.2. Методика расчета

Для расчета показателей надежности комплекса средств техно-

логической связи АУС объекта 318М в соответствии с ГОСТ 27.301-95

применяется структурный метод расчета, который включает в себя:

представление комплекса средств в виде структурной схемы,

описывающей логические соотношения между состояниями элемен-

тов и системы в целом с учетом структурно-функциональных связей и

взаимодействия элементов, видов и способов резервирования;

описание построенной структурной схемы надежности ком-

плекса средств технологической связи адекватной математической

моделью, позволяющей вычислить показатели надежности системы

по данным о надежности его элементов.

Структурная схема надежности комплекса средств технологиче-

ской связи может быть представлена в виде цепочки последовательно

соединенных участков, часть из которых содержит резервные элементы.

ВБР комплекса средств технологической связи определяется по

формуле [1]

ц( )

( ) ,i i i j

i j

n n

Р е (1.2)

где P( ) – ВБР комплекса средств технологической связи; i – интен-

сивность отказов элементов, 1/ч; цi – интенсивность отказов состав-

ных частей комплекса с резервированием элементов, 1/ч; ,i jn n – ко-

личество однотипных элементов; – время работы оборудования в

соответствующем режиме, ч; ц( )i i i ji j

n n – суммарная

интенсивность отказов.

Коэффициент готовности комплекса средств имеет вид:

ОГ

О В

,Т

КТ Т

(1.3)

где ОТ – наработка на отказ; ВТ – среднее время восстановления

комплекса.

Интенсивность отказов участков с резервированием элементов

определяется по формуле [1]

23

В

ц

О

( 1) ,

jm

j

i i j

j

Tm

T (1.4)

где i – интенсивность отказов одного элемента на j-м участке; jm –

количество резервных элементов j-го участка; ВjT – среднее время

восстановления одного резервного или рабочего элемента; ОjT – на-

работка на отказ одного резервного или рабочего элемента.

Среднее квадратическое отклонение показателей надёжности

оценивается по формуле

2

2

1

,n

R ii i

R (1.5)

где R – оцениваемый показатель надежности; n – количество элемен-

тов комплекса; i – интенсивность отказов i-го элемента; i i i –

коэффициент вариации (0 1i ).

При расчетах принято 1i для всех i . Полученные оценки,

таким образом, позволяют оценить максимальные отклонения вычис-

ленных показателей надежности.

1.3.3. Исходные данные

Интенсивности отказов элементов ( i ), входящих в состав ком-

плекса средств технологической связи, приведены в табл. 1.2.

Среднее время восстановления комплекса в соответствии с [2,

3] принято равным 0,5 ч.

Так как регламентные работы в период режима автономности не

проводятся, то в качестве требуемых значений показателей надежно-

сти комплекса средств технологической связи приняты требования к

коэффициенту оперативности АУС объекта 318M в режиме повсе-

дневной деятельности.

1.3.4. Результаты расчета показателей надежности

Структурная схема надежности комплекса средств технологиче-

ской связи приведена на рис. 1.7.

24

Таблица 1.2

Состав комплекса средств технологической связи

Обозначение элемента Наименование

элемента Количество i 106,

1/ч

АП-1-16 Абонентский пульт с 16-ю именными кнопками

1 17,0

БСК-3 Базовая станция коммутации 3 87,8

БСК-4 Базовая станция коммутации 2 66,4

ГР-1 Громкоговоритель 9 20,0

ГР-16Б Громкоговоритель 95 20,0

КА-5 Коробка абонентская 43 0,9

КС-3 Кросс станционный 3 0,2

КС-4 Кросс станционный 2 0,2

КШС Кабель шлемофонной связи 43 0,9

ПКУ Прибор коммутации и усиления 1 63,4

ПР Прибор руководителя регламентных работ

1 12,9

ПРШС-5 Прибор разделительный шлемо-фонной связи на пять каналов

1 1,9

ПСП Прибор сопряжения с пультом 1 10,9

УМ Усилитель мощности 4 7,5

ШГЛ Гарнитура шлемофонная летняя 43 0,01

ЩР Щит распределительный 8 3,1

ЩЛ Щит линейный 1 26,1

Так как для всех участков с резервированием элементов В

О

j

j

Т

Т << 1,

то в суммарную интенсивность отказов, согласно [2], можно включать

только участки, не содержащие резервные элементы.

Найдем суммарную интенсивность отказов ( ) комплекса

средств технологической связи:

= (12,9 + 63,4 + 17,0 + 4·7,5 + 43·(0,01 + 0,9 + 0,9) + 1,9 +

+ 10,9 + 26,1 + 8·3,1 + 35·20,0)·10–6 = 964,83·10–6.

Соответственно наработка на отказ комплекса средств техноло-

гической связи ОТ = 1036,5 ч.

25

Рис. 1.7

. С

трукт

урная с

хем

а н

адеж

ност

и к

ом

плекс

а с

редст

в т

ехнологическо

й с

вязи

26

ВБР комплекса средств технологической связи в штатном режи-

ме длительностью = 1 ч составляет 0 0,00096483( )Р е 0,9990 .

Значение коэффициента готовности комплекса средств техноло-

гической связи составит ГК = 0,9995.

Обобщенный показатель надежности комплекса средств техно-

логической связи – коэффициент оперативной готовности – составит

ОГК = 0,9985.

Результаты расчета показателей надежности сведены в табл. 1.3.

В результате проведенного расчета полученное значение обобщенного

показателя надежности комплекса средств технологической связи со-

ставляет 0,9985, что превышает требуемое значение коэффициента

оперативной готовности АУС объекта 318М.

Таблица 1.3

Показатели надежности комплекса средств

технологической связи объекта 318М

Показатель надежности Значение

Вероятность безотказной работы комплекса за один час 0,9990

Наработка на отказ, ч 1036,5

Коэффициент готовности комплекса 0,9995

Коэффициент оперативной готовности комплекса 0,9985

Среднее квадратическое отклонение вероятности безотказной работы комплекса за один час

0,0007

Среднее квадратическое отклонение коэффициента готовности комплекса

0,0003

Среднее квадратическое отклонение коэффициента оперативной готовности комплекса

0,0008

Вопросы для самопроверки

1. Что такое надежность?

2. Факторы, влияющие на надежность технических систем.

3. Методы расчета надежности.

4. Классификация расчетов надежности.

5. Последовательность расчетов надежности.

6. Типовые структуры расчета надежности.

27

7. Критерии качества функционирования.

8. Критерии отказа.

9. Для чего производится расчет надежности?

10. Методы анализа надежности технических систем.

11. Матрица состояний системы.

12. Структурная схема системы.

13. Функции алгебры логики.

14. Определение вероятностей состояний системы.

15. Влияние резервирования на интенсивность отказов системы.

16. Математическое описание системы.

17. Оценка надежности восстанавливаемых систем.

18. Оценка надежности невосстанавливаемых систем.

19. Модель системы с периодическим контролем.

20. Надежность системы с контролем во время хранения.

28

2. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ


2.1. Расчет надежности системы 13В16М

Настоящий расчет определяет надежность системы 13В16М.

Теоретической основой для оценки надежности системы являет-

ся ГОСТ В 21697-76.

По назначению и характеру эксплуатации в соответствии с клас-

сификацией по ГОСТ В 21943-76 систему можно отнести ко второй

группе оборудования.

Для оценки надежности используются критерии:

Б ОП( )Р – вероятность безотказного выполнения операции;

Р – интенсивность отказов элементов во время работы.

Под отказом системы понимается выход из строя любого из ее

элементов или отклонение основных параметров за допустимые,

что может привести к возникновению одного из следующих пос-

ледствий:

невыполнение системой заданных функций в заданное время;

аварии при выполнении системой операции.

Вероятность безотказного выполнения системой операций оп-

ределяется в соответствии с экспоненциальным законом распределе-

ния отказов.

Основные допущения, принятые при экспоненциальном законе

распределения отказов:

все элементы одного и того же типа равнонадежны, т.е. интен-

сивность отказов однотипных элементов одинакова;

из рассмотрения исключаются периоды приработки и износа,

т.е. интенсивность отказов принимается постоянной;

отказы элементов являются событиями случайными и незави-

симыми.

29

2.1.1. Вероятность безотказной работы системы

2.1.1.1. Методика расчета вероятности

безотказного выполнения операций

Вероятность безотказного выполнения операций при последова-

тельном соединении элементов определяется по формуле

1 1 ОП( )

Б ОП( ) ,n

Р е (2.1)

где Б ОП( )Р – вероятность безотказного выполнения операций; 1 –

интенсивность отказов 1-го элемента; n1 – количество однотипных

элементов; ОП( ) – длительность операций, ч.

Вероятность безотказного выполнения операций при парал-

лельном соединении элементов определяется по формуле

Б ОП ПАР Б 1 Б( ) 1 [1 ( )] [1 ( )],nР Р Р (2.2)

где Б 1( )nР – вероятность безотказного выполнения операции от-

дельной цепочкой или элементом, входящими в параллельную цепь.

В случае одинаковых цепей формула приобретает вид:

Б ОП ПАР Б( ) 1 [1 ( )] ,nР Р (2.3)

где n – количество одинаковых цепей.

Структурные схемы надежности (ССН) строятся на основании

пневмогидравлической схемы.

Таблица 2.1

Интенсивность отказов комплектующих элементов системы 13В16М

Обозначение элемента Наименование элемента Количество i 105,

1/ч

Ф1-Ф24 Фильтр сетчатый 1 0,04

ЗР1-ЗР3 Заслонка 7 0,022

К01-К03 Клапан обратный 7 0,022

ЗД22, ЗД23, ЗД24, ЗД28 Заслонка дроссельная 7 0,022

ДРП11, ДРП12 Датчик-реле потока воздуха 5 0,02

ВР1-ВР5 Воздухораспределитель 7 0,022

AT1 Воздухоохладитель 7 0,03

ВНТ14, ВНТ15, ВНТ16 Электровентилятор радиальный

4 10,0

РТМ9...РТМ13 Реле температуры 6 0,00114

30

Суммарная вероятность безотказной работы системы определя-

ется по формуле

Б Б 1

1

( ) ( ),n

j

i

Р Р (2.4)

где Б( )Р – суммарная вероятность безотказной работы системы.

Характеристики интенсивности отказов комплектующих элемен-

тов ( –характеристики) сведены в табл. 2.1.

2.1.1.2. Вероятность безотказной работы

системы 13В16М в режиме Д

Длительность операции = 8760 ч.

Структурная схема надежности операции 13В16М приведена на

рис. 2.1.

Рис. 2.1. Структурная схема надежности операции

31

Вероятность безотказной работы всей системы 13В16М склады-

вается из вероятности безотказной работы последовательной цепи 1,

блока датчиков-реле потока воздуха 2, блока фильтров 3, блока воз-

духораспределителей 4, состоящих из параллельно соединенных

элементов, вероятности безотказной работы блока вентиляторов с

обратным клапаном 5 и вероятности безотказной работы элемента

AT1, работающего только в летний период.

Определяем показатель степени последовательной цепи 1:

5 51 1 1

(0,022 6 0,00114 5) 10 0,1377 10n 1/ч. (2.5)

Определяем вероятность безотказной работы последователь-

ной цепи 1:

5

1 1 0,137710 8760Б 1( ) 0,98801.

nР е е (2.6)

Определяем вероятность безотказной работы датчика-реле по-

тока воздуха:

5

ДРП 2,0210 8760Б ДРП( ) 0,83782.Р е е (2.7)

Определяем вероятность безотказной работы параллельной це-

пи 2, состоящей из датчиков-реле потока воздуха:

2 2Б 2 Б ДРП( ) 1 (1 ( ) ) 1 (1 0,83782) 0,9737.Р Р (2.8)

Определяем вероятность безотказной работы элемента фильтра

50,0410 8760

Б Ф( ) 0,9965.ФР е е (2.9)


пи 3, состоящей из фильтров

24 24Б 3 Б Ф( ) 1 (1 ( ) ) 1 (1 0,9965) 1.Р Р (2.10)

Определяем вероятность безотказной работы элемента ВР

5

ВР 0,02210 8760Б ВР( ) 0,998 .Р е е (2.11)


пи 4, состоящей из воздухораспределителей

5 5Б 4 Б ВР( ) 1 (1 ( ) ) 1 (1 0,998) 1.Р Р (2.12)

Вероятность безотказной работы блока вентиляторов 5, когда

один вентилятор рабочий и два равнонадежных, ненагруженных, ре-

зервных, определяется по формуле

32

Н

2Н

Б 5 Н

( )( ) 1 ,

2!Р е (2.13)

где Н

– суммарная интенсивность отказов насоса и обратного

клапана, 1/ч,

5 5Н (10 0,022) 10 10,022 10 1/ч.

510,02210 8760Б 5( )Р е

5 2

5 (10,022 10 8760)1 10,022 10 8760 0,940729 .

1 2 (2.14)

Определяем вероятность безотказной работы воздухоохладите-

ля AT, работающего только в летний период, = 3650 ч.

5

А 0,0310 3650Б АТ( ) 0,9989 .ТР е е (2.15)

Определяем вероятность безотказной работы системы 13В16М

в режиме Д за 1 год:

Б Д 1год Б 1 Б 2 Б 3 Б 4 Б 5 Б АТ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )Р Р Р Р Р Р Р

0,98801 0,9737 1 1 0,940729 0,9989 0,904 . (2.16)

Определяем вероятность безотказной работы системы 13В16М

в режиме Д за межрегламентный период МЕЖРЕГЛ = 3 года:

3 3Б Д 3г Б Д( ) [ ( )] [0,904] 0,7388 .Р Р (2.17)

2.1.2. Среднее время восстановления системы

2.1.2.1. Методика определения среднего времени восстановления

Среднее время восстановления работоспособности системы,

т.е. среднее время на отыскание и устранение отказа, внезапно воз-

никшего при работе систем, определяется по результатам эксплуата-

ции их или аналогичных им систем за предыдущее время.

Принимая во внимание имевшие место неисправности и время их

устранения, среднее время восстановления определяется по формуле

В1В ,

ТТ

n (2.18)

33

где ВТ – среднее время восстановления, ч; В1Т – время восстановле-

ния отдельной неисправности, ч; n – общее число неисправностей.

Определение среднего времени восстановления данной систе-

мы проводится на основе опытных данных эксплуатации аналогичных

систем и их элементов.

В табл. 2.2 приводим типовые неисправности, которые могут

возникнуть при работе данной системы.

Таблица 2.2

Типовые неисправности элементов системы 13В16М

Признак неисправности

Способ восстановления

Время восстановления

В1Т , ч

Неисправность электровентилятора

Заменить В.Э.Т = 1

Разрушение сетки фильтроэлемента

Заменить фильтроэлемент В.С.Т = 0,5

Неисправность воздухоохладителя

Отремонтировать В.В.Т = 2

Неисправность датчика реле потока воздуха

Заменить В.Д.Т = 1

Неисправность датчика-реле температуры дилатометриче-ского электрического

Заменить В.Р.Т = 1

Неисправность обратного клапана

Заменить В.К.Т = 1

2.1.2.2. Определение среднего времени восстановления

оборудования системы

Среднее время восстановления определяется по формуле:

В.Э. В.С. В.В. В.Д. В.Р. В.К.В ,

Т Т Т Т Т ТТ

n (2.19)

где В.Э. В.С. В.В. В.Д. В.Р. В.К., , , , ,Т Т Т Т Т Т – среднее время восстановления

элементов, указанных в табл. 2.2, ч; n – число неисправностей, взятых

из табл. 2.2, n = 6.

В1 0,5 2 1 1 1

1,08 .6

Т (2.20)

34

2.1.3. Среднее время безотказной работы системы

Среднее время безотказной работы системы определяется по

формуле

0

1,Т (2.21)

где 0Т – среднее время безотказной работы, ч; – интенсивность от-

казов системы в работе, 1/ч.

Из формулы Б( )Р е определяем :

5Бln( ( )) ln0,73881,152 10

26280

Р1/ч. (2.22)

0 5

186800

1,152 10Т ч. (2.23)

Заключение по расчету надежности системы 13В16М

На основании произведенных расчетов определены численные

значения следующих параметров надежности.

Вероятность безотказной работы за год:

Б Д 1ГОД( ) 0,904 .Р

Вероятность безотказной работы за межрегламентный период:

Б Д( ) 0,7388 .Р

Среднее время восстановления системы:

В 1,08Т ч.

Среднее время безотказной работы системы:

0 86800Т ч.

2.2. Расчет надежности системы 15В255.22

(кабина операторская)

2.2.1. Основные положения и методика расчета

Оборудование кабины должно обеспечивать выполнение своих

функций при температуре окружающей среды от 0°С до 40°С и отно-

сительной влажности воздуха до 95% при температуре 20°С без воз-

действия солнечной радиации и атмосферных осадков.

35

В соответствии с ТЗ в качестве показателей надежности обору-

дования, входящего в состав кабины, приняты – коэффициент готов-

ности (КГ) и среднее время восстановления работоспособности (ТВ)

без учета доставки ЗИП.

Обеспечение и контроль надежности производятся в соответст-

вии с ГОСТ В 21256-89, ГОСТ В 21259-89.

Расчет выполнен в соответствии с основными положениями

теории надежности, изложенными в [1, 2, 3, 4].

Термины и определения, принятые в расчете, соответствуют

ГОСТ 27.002-89.

В расчете приняты следующие допущения:

элементы оборудования имеют два возможных состояния: ра-

ботоспособное и неработоспособное;

изменения состояния элементов взаимонезависимые;

закон распределения потока отказов экспоненциальный.

Отказом функционирования кабины является невыполнение ос-

новных функций вследствие потери работоспособности оборудова-

ния, обеспечивающего их выполнение.

Расчет надежности произведен для оборудования, обеспечи-

вающего выполнение следующих функций:

защита от пожара;

вентиляция;

освещение.

Расчет показателей надежности оборудования кабины оператор-

ской производится с использованием структурных методов расчета, ос-

нованных на представлении объекта расчета в виде структурно-

функциональной схемы, описывающей работоспособность оборудова-

ния при выполнении им заданных функций с последующим описанием

ее соответствующей математической моделью и вычислением значений

надежности по известным характеристикам надежности ее элементов.

На основании принятого критерия отказов и назначения обору-

дования кабины составлены структурные схемы надежности кабины

(ССН) при выполнении перечисленных функций.

36

Коэффициент готовности является комплексным показателем

надежности и оценивается по формуле:

ОГ

О В

,Т

КТ Т

(2.24)

где ОТ – наработка на отказ; ВТ – среднее время восстановления

комплекса.

С учетом принятого закона распределения значения средней

наработки на отказ структур с последовательным соединением эле-

ментов рассчитываются по формуле

О

Э1

1,

n

ii

Т (2.25)

где Эi – эксплуатационная интенсивность отказов элемента; n – ко-

личество элементов, входящих в ССН;

Э Б Э Р УСЛi i К К К , (2.26)

где Бi – базовое значение интенсивности отказов элемента; ЭК – ко-

эффициент жесткости условий эксплуатации; Р Н( , )К f К t – коэффи-

циент режима, как функция от коэффициента нагрузки и температуры

окружающей среды; УСЛК – произведение поправочных коэффициен-

тов, характеризующих конструктивные особенности элемента, приме-

нительно к различным математическим моделям.

Математическое выражение для расчета среднего времени вос-

становления оборудования кабины имеет вид:

ЭВ В

1 Э

,n

ii i

i i

Т t N (2.27)

где n – число конструктивно законченных устройств, входящих в изде-

лие (в составную часть); Эi – эксплуатационная интенсивность отка-

зов i-гo устройства; Вit – время восстановления i-го устройства; iN –

количество элементов i-го типа.

Время восстановления устройства складывается из времени на

отыскание отказа, его устранение, проверку (без учета времени на

доставку ЗИП).

37

В общем случае время восстановления (ремонта) Вit состоит из

трех составляющих:

В К З Пit t t t , (2.28)

где Кt – время, затрачиваемое на поиск неисправности и проверку ра-

ботоспособности после устранения отказа; Зt – время, затрачиваемое

на осуществление доступа к отказавшему элементу, его замену и при-

ведение составной части в эксплуатационное состояние; Пt – подгото-

вительно-заключительное время, затрачиваемое на организацию ра-

бот по восстановлению работоспособности изделия.

2.2.2. Исходные данные

Исходными данными для расчета установленных в ТЗ показате-

лей надежности оборудования кабины операторской являются базо-

вые значения интенсивности отказов электрорадиоизделий (ЭРИ),

взятые из единого справочника, либо данные по надежности объек-

тов-аналогов, полученные экспериментальным или расчетным путем,

а также информация о надежности, полученная по результатам экс-

плуатации агрегатов-аналогов и данные ТУ.

Расчет эксплуатационной интенсивности отказов ЭРИ, характе-

ризующей реальные условия эксплуатации элементов, произведен по

математическим моделям.

Параметры, характеризующие условия эксплуатации ЭРИ со-

гласно ТЗ, соответствуют группе аппаратуры 1.6 ÷ 1.14 единого спра-

вочника.

Значения коэффициента Кр, характеризующего режимы экс-

плуатации ЭРИ, приняты в расчете равными Кр = 1.

Исходными данными для расчета среднего времени восстанов-

ления оборудования кабины являются затраты времени на поиск от-

казов, их восстановление (ремонт, замена) без учета временных за-

трат на организационно-технические мероприятия. В качестве време-

ни восстановления использованы данные технических отчетов о ре-

зультатах эксплуатации агрегатов-аналогов, данные РТМ и техноло-

гических карт.

38

2.2.3. Расчет надежности

В соответствии с установленным критерием отказов и анализом

схем электрических принципиальных 15В255.22 материалов рабочей

документации составлены ССН оборудования кабины, обеспечиваю-

щего выполнение указанных функций.

ССН, описывающие работоспособность оборудования кабины опе-

раторской, представляют собой последовательное соединение рабочих

элементов и представлены в расчете в форме таблиц (прил. А, табл. А.1).

В состав оборудования, обеспечивающего выполнение задан-

ных функций, входит оборудование освещения, вентиляции, защиты

от пожара.

Электроснабжение потребителей кабины осуществляется от щи-

та распределительного трехфазным переменным током и через розе-

точную сеть. Расчет суммарной интенсивности отказов и среднего

времени восстановления оборудования кабины выполнен в табл. А.1,

А.2 прил. А.

Исходя из требований к освещенности двух полукабин в качест-

ве основного типа освещения выбрано рабочее освещение трех групп.

Местное и аварийное виды освещения могут быть использованы в ка-

честве резервных.

Критерием отказа оборудования вентиляции является наруше-

ние целостности воздуховода.

На основе анализа рабочей документации на оборудование вен-

тиляции 15В255.22 с учетом принятого критерия отказа перечень эле-

ментов, влияющих на работоспособность оборудования, и расчет

суммарного значения интенсивности отказов и среднего времени вос-

становления приведен в табл. А.1 прил. А.

В соответствии с табл. А.1., А.2 значения суммарной интенсив-

ности отказов и среднего времени восстановления оборудования ка-

бины равны:

6КАБ ОСВ ВЕНТ ПОЖ 162,3 10 ч-1;

В.КАБ 1,1T ч.

39

Таблица 2.3

Расчет среднего времени восстановления кабины

Наименование выполняемых

функций

Эксплуатационная интенсивность

отказов 6

Э 10i ч–1

Среднее время

восстановления

В1Т , ч

В Э

Э

i i

i

Т

Защита от пожара 58,8 2,0 0,72

Вентиляция 4,75 0,60 0,02

Освещение 98,7 0,60 0,36

КАБ Э 162,3i ВКАБ 1,1Т

Значение коэффициента готовности оборудования кабины рас-

считывается по формуле (2.24) и равно:

КАБГ.КАБ

КАБ

10,999.

1 1,1К

Заключение по расчету надежности системы 13В16М

В результате расчета получены следующие значения показате-

лей надежности оборудования кабины операторской:

коэффициент готовности КГ.КАБ = 0,999;

среднее время восстановления отказа ТВ.КАБ = 1,1 ч.

Требования ТЗ:

коэффициент готовности оборудования кабины не ниже 0,99;

среднее время восстановления не выше 2 ч.

Вывод – требования ТЗ выполнены.

2.3. Расчет надежности системы обеспечения

температурного режима 15Ц100

2.3.1. Общие положения

Показателями надежности системы, заданными в ТЗ, являются:

БД – параметр потока отказов в период дежурства;

ВТ – среднее время восстановления боеготовности системы в

процессе несения боевого дежурства.

40

Количественные значения показателей надежности в соответст-

вии с требованиями ТЗ должны быть:

6БД 12 10 1/ч;

В 3,0Т ч.

Отказ системы – событие, приводящее к выходу параметров за

допустимые пределы и невыполнению заданных функций.

СОТР имеет следующие виды контроля и технического обслу-

живания:

периодический контроль (ПК) технического состояния элемен-

тов системы при смене дежурных смен с периодичностью один раз

в 3 суток и продолжительностью не более 3 мин;

дистанционные периодические проверки (ДПП) с периодично-

стью один раз в год и продолжительностью не более 10 мин;

регламентированное техническое обслуживание (РТО) с пе-

риодичностью один раз в три года и продолжительностью не более

24 часов.

СОТР предназначена для обеспечения параметров воздуха, не-

обходимых для нормального функционирования размещаемой в ЗК

аппаратуры и оборудования КСЗ и снятия тепла от них.

В соответствии с классификацией систем комплекса по группам,

видам контроля и режиму функционирования СОТР относится к

II группе, периодически контролируемой, неработающей, находящейся

в постоянной готовности к применению.

Оценка надежности СОТР проводится для периода «Дежурст-

во». Под дежурством понимается период времени, ограниченный

моментом времени t0 постановки комплекса на дежурство и моментом

получения команды на переход в режим боевого применения.

Продолжительность дежурства обеспечивается в течение уста-

новленного срока эксплуатации. Режим дежурства включает в себя

дистанционные периодические проверки (ДПП), дистанционный кон-

троль при замене дежурных смен и регламентированное техническое

обслуживание (РТО).

41

2.3.2. Методические положения

Параметр потока отказов определяется по формуле

БД

Э

,m

Т (2.29)

где m – среднее число отказов; ЭТ – установленный срок эксплуатации.

КП КПР Р Д ПГД ХРД Д ПРД ОД

КП КПД Д С ПГС ХРС С ПРС ОС

{[( ) 1 1 ]

[( ) 1 1 ]},

m n n Т n Т

n n Т n Т (2.30)

где Рn – количество РТО, проводимых за установленный срок эксплуа-

тации; Дn – количество ДПП, проводимых за период между техниче-

ским обслуживанием (ТО); Сn – количество проверок при сдаче-приеме

дежурства боевыми расчетами, проводимых в период между двумя по-

следовательными ДПП; Р Д С, , – соответственно промежуток време-

ни между двумя последовательными проверками при РТО, при ДПП,

при сдаче-приеме дежурства боевыми расчетами; КП КПХРД ХРС,Т Т – средний

срок сохраняемости на отказ систем и агрегатов, контролируемых со-

ответственно при ДПП, при сдаче-приеме дежурства боевыми расче-

тами; КП КПОД ОС,Т Т – средняя наработка на отказ систем и агрегатов, функ-

ционирующих соответственно при ДПП, одной проверки при сдаче-

приеме дежурства боевыми расчетами.

Среднее время восстановления системы определяется по

формуле

О ЗАН К

В

ПР

( ),

1j j j

j

t t tТ

Т

(2.31)

где Оjt – среднее время отыскания отказа составляющего элемента

системы; ЗАНjt – среднее время замены неисправного элемента; Кjt –

среднее время, затрачиваемое на контроль работоспособности после

устранения неисправности; ПРjt – средняя приведенная наработка на

отказ j-гo элемента системы.

42

Для постоянно работающих и постоянно контролируемых систем

в период дежурства:

ПР КОН .j jТ Т

Для периодически контролируемых систем во время дежурства:

КОН МР ПК

ПР

ПК КОН МР МР

( ),

j

j

j j

ТТ

Т Т (2.32)

где МР – промежуток времени между проверками; МР МК – для со-

ставляющих элементов, контролируемых только при ДПП; МР МП –

для составляющих элементов системы, контролируемых при смене

дежурного состава; МК – промежуток времени между двумя ДПП;

МП – промежуток времени между двумя соседними контролями.

Среднее время замены неисправного j-гo элемента определяет-

ся по формуле

ЗАН ,j j

j

j

n

n (2.33)

где j – интенсивность отказа j-го элемента; j – время, затраченное

на замену j-гo элемента; n – количество однотипных элементов.

Вероятность безотказной работы системы за время применения

с учетом межконтрольного периода (tК) определяется по формуле

ПР К НР П( , ) ( ) ( ),Р t Р Р (2.34)

где НР( )Р – вероятность безотказной работы при хранении системы

НР НР НР( ) exp( ),Р

где НР – интенсивность отказов системы при нахождении ее в нера-

бочем состоянии; НР – время между контролями; П( )Р – вероятность

безотказной работы системы за время применения.

Для систем, контролируемых только при ТО:

НР МР.

Для систем, контролируемых при ДПП:

НР МК.

Средние квадратические отклонения (СКО) заданных показате-

лей надежности определяются по формулам:

43

Р П П Р П П( ) ( ) ( ),Р (2.35)

Р НР НР НР НР( ) ( ),Р (2.36)

В В[ ] (0,1 0,3) ,Т Т (2.37)

m , при 1m , , (2.38)

2 2Р НР К НР К Р П П Р НР НР( , ) ( , ) ( ( ) / ( )) ( ( ) / ( )) .t Р t Р Р

2.3.3. Оценка надежности системы

Оценку надежности системы проводим в следующей последова-

тельности:

строим структурную схему надежности;

составляем таблицу, в которую вводим элементы, состав-

ляющие систему, исходные справочные значения показателей надеж-

ности элементов и значения показателей надежности, полученные в

результате расчета;

проводим оценку показателей надежности системы по форму-

лам, приведенным в параграфе 2.3.2;

сравниваем расчетные значения показателей надежности сис-

темы с заданными в ТЗ.

2.3.3.1. Оценка параметра потока отказов

Параметр потока отказов определяем по формулам (2.29) и (2.30)

в соответствии со структурной схемой, изображенной на рис. 2.2, и

данными, приведенными в табл. 2.4.

Учитывая, что элементы (К1, РТ1, BЗ1, BЗ2) и (TB1, РТ2) нахо-

дятся в ненагруженном резерве, значения их наработки на отказ с

учетом резервирования будут:

(К1, РТ1, ВЗ1, ВЗ2) = 220000 ч и (TB1, РТ2) = 5000000 ч – при ус-

ловии, что время работы 10 мин;

(К1, РТ1, ВЗ1, ВЗ2) = 40000 ч и (TB1, РТ2) = 100000 ч – при усло-

вии работы 6 ч во время применения;

(K1, РТ1, ВЗ1, ВЗ2) = 600000 ч и (TB1, РТ2) = 1200000 ч – при ус-

ловии, что время хранения (нерабочего состояния) один год или 8760 ч

при НР Р0,01 .

44

Рис. 2.2. Структурная схема надежности СОТР

Таблица 2.4

Параметр потока отказов элементов системы

Наименование элемента

Обозна-чение

на схеме

Показатели надежности

Количество Примечание

ТН, ч ТВ, ч

Кондиционер КТН-8ДК

К1, К2 720 1,0 2 (рез)

62 10i

Датчик температурный Т21К1

РТ1…РТ6 5000000 0,5 6 (рез)

Электрообогреватель воздуха (тепловентиля-тор) ТВ-5-0,6-01

ТВ1, ТВ2 100000 2 2 (рез)

Воздухозаборник ВЗ1…ВЗ4 1,5 4 (рез)

Надежность тепловентилятора определяется надежностью

электромотора. Надежность ВЗ1 определяется надежностью элек-

тромеханизма, в данном расчете используются данные технических

требований на разработку механизма.

45

Тогда параметр потока неисправностей элементов системы со-

ставит значения, приведенные в табл. 2.5.

Значения КР = 5 – количество ТО за время эксплуатации:

Р = 26280 ч, ЭТ = 131400 ч.

Таблица 2.5

Параметр потока неисправностей элементов системы

Элемент m 610i Примечание

РТ2, РТ4, ТВ1 0,08 0,58 С учетом резервирования

К1, РТ1, ВЗ1, ВЗ2 0,58 4,38

Тогда параметр потока отказов системы будет иметь следую-

щую величину: 64,97 10i 1/ч.

2.3.3.2. Оценка вероятности безотказной работы

за время применения

Вероятность безотказной работы за время применения опреде-

ляем по формуле (2.34), в соответствии со структурной схемой, изо-

браженной на рис. 2.2, и данными, приведенными в табл. 2.4.

Значения вероятности безотказной работы за время применения

элементов системы приведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Значения вероятности безотказной работы

за время применения элементов системы

Элемент П П( ) , 6 чР НР НР( ) , 8760 чР Примечание

РТ1 0,99998 0,999 –

ТВ1 0,99998 0,999 –

ВЗ 0,999995 0,99993 –

К1, РТ1, ТВ1, ВЗ1, ВЗ2 0,99992 0,99 ненагруж. резерв

Значение вероятности безотказной работы системы за время

применения с учетом межконтрольного периода имеет следующее

значение: ПР К( , )Р t = 0,976.

46

2.3.3.3. Оценка среднего времени восстановления

Среднее время восстановления определяем по формулам

(2.31)...(2.33) в соответствии с данными табл. 2.4.

Среднее время восстановления системы имеет следующее

значение:

В ПР1 2i iТ Т ч.

2.3.3.4. Оценка средних квадратических отклонений

Средние квадратические отклонения определяем по формулам

(2.35)...(2.38).

В В[ ] 0,1 0,2,Т Т

64,96 10 ,

П( ) 6 0,001 0,9999 0,006,Р

НР( ) 8760 0,00000006 0,985 0,0006,Р

НР К

2 2( , ) 0,976 (0,0006 / 0,985) (0,006 / 0,9999) ,Р t

НР К( , ) 0,006.Р t

2.3.4. Результаты расчета

В результате оценки надежности системы обеспечения темпера-

турного режима получены следующие результаты:

параметр потока отказов составляет 4,96·10–6 1/ч;

вероятность безотказной работы за время применения со-

ставляет 0,976;

среднее время восстановления составляет 2,0 часа.

Выводы

Оценка надежности системы обеспечения температурного режи-

ма показала, что значения показателей надежности, полученные рас-

четным путем, отвечают заданным в ТЗ требованиям по надежности.

47

2.4. Расчет ЗИП системы 15Щ65

2.4.1. Требования по расчету ЗИП

Предусмотрены следующие комплекты запасных частей и при-

надлежностей (ЗИП):

комплект ЗИП одиночный (ЗИП-О);

комплект ЗИП групповой (ЗИП-Г);

комплект ЗИП ремонтный (ЗИП-Р).

ЗИП-О предназначен для оперативного устранения отказов и

неисправностей и обеспечения технического обслуживания САУК

штатным расчетом. ЗИП-О должен быть рассчитан на срок 1 год с ве-

роятностью достаточности ЗИП, равной 0,95.

ЗИП-Г предназначен для ремонта САУК и пополнения комплекта

ЗИП-О. ЗИП-Г должен быть рассчитан для обеспечения эксплуатации

2-х комплектов, 3-х комплектов, 4-х комплектов и 5-и комплектов САУК

и рассчитывается на срок 3 года с вероятностью достаточности ЗИП,

равной 0,95.

ЗИП-Р предназначен для пополнения комплектов ЗИП-Г. ЗИП-Р

должен быть рассчитан для обеспечения 3-х комплектов ЗИП-Г на

срок 6 лет с вероятностью достаточности ЗИП, равной 0,95.

Номенклатура и количественный состав комплектов ЗИП опре-

деляется в соответствии с ГОСТ В 26441-85.

2.4.2. Расчет одиночного комплекта ЗИП

Расчет осуществляется с целью определения количества запас-

ных комплектующих изделий (КИ), необходимых для восстановления

работоспособности системы 15Щ65, нарушенной вследствие их отказов.

Расчет количества запасных КИ проводится по ГОСТ В 26441-85.

Исходными данными при расчете являются:

период между пополнениями ЗИП, в качестве которого задан

1 год, что соответствует ресурсу 8760 ч;

допустимая вероятность достаточности востребованной за-

пасной части в комплекте ЗИП за этот период = 0,95.

48

Для каждой запасной части, включенной в номенклатуру ЗИП-О,

вычисляют значение аО по формуле

O Oа ,n T (2.39)

где – интенсивность отказов комплектующего изделия при эксплуа-

тации, в 1/ч; Oа – средний расход запасных составных частей одного

наименования, входящих в ЗИП-О, за срок OT ; OT – время, на которое

рассчитывается ЗИП-О, ч; n – количество однотипных комплектующих

изделий, входящих в состав системы 15Щ65.

Используя значение Oа и = 0,95, по таблице справочного при-

ложения ГОСТ В 26441-85 определяется значение квантиля нормаль-

ного распределения t .

Значение количества запасных КИ в комплекте ЗИП-Г Om рас-

считывается по формуле

O O Oа а 0,5,m t (2.40)

где Om – количество запасных частей одного наименования в комплек-

те ЗИП-О; t – квантиль нормального распределения (t = 1,6449).

Результаты расчетов ЗИП-О для системы 15Щ65 приведены

в прил. А1.

2.4.3. Расчет группового комплекта ЗИП


ных КИ, необходимых для восстановления работоспособности систе-

мы 15Щ65, нарушенной вследствие их отказов, и пополнения ЗИП-О.

Расчет количества запасных составных частей Гm проводится

по ГОСТ В 26441-85. Исходными данными при расчете являются:

срок, на который рассчитывают количество невосстанавли-

ваемых составных частей в составе ЗИП-Г ТГ = 26280 ч;


пасной части в комплекте ЗИП за этот период = 0,950.

Для каждой запасной части, включенной в номенклатуру ЗИП-Г,

вычисляют значение Га по формуле

Г Г Га ,nN T (2.41)

49

где – интенсивность отказов КИ при эксплуатации, 1/ч; ГT – межрег-

ламентный период ЗИП-Г, ч; Га – средний расход запасных КИ одного

наименования, входящих в ЗИП-Г, за срок РЕГ ; ГN – количество сис-

тем, на эксплуатацию которых рассчитывается комплект ЗИП-Г (NГ = l);

n – количество однотипных составных частей, входящих в состав сис-

темы 15Щ65.

Используя значение Га и = 0,95, по таблице справочного при-

ложения ГОСТ В 26441-85 определяется значение квантиля нормаль-

ного распределения t .

Значение количества запасных КИ в комплекте ЗИП-Г Гm рас-


Г Г Га а 0,5,m t (2.42)

где Гm – количество запасных частей одного наименования в ком-

плекте ЗИП-Г; t – квантиль нормального распределения (t = 1,6449).

Результаты расчета ЗИП-Г для системы 15Щ65 приведены

в прил. А1.

2.4.4. Расчет ремонтного комплекта ЗИП


ных КИ, необходимых для восстановления работоспособности стойки

САУ, нарушенной вследствие их отказов.

Расчет количества запасных КИ Рm проводится по ГОСТ В

26441-85. Исходными данными при расчете являются:

количество комплектов ЗИП-Г, на которые рассчитывается

ЗИП-Р;


пасной части в комплекте ЗИП за период Р = 0,95.

Используя значение Га и Р = 0,95, по таблице справочного при-

ложения ГОСТ В 26441-85 определяется расчетный коэффициент К2.

Для каждой невосстанавливаемой запасной части, включенной в

номенклатуру ЗИП-Р, вычисляют значение Ра по формуле

50

Р Р 2 Га а ,N К (2.43)

где РN – количество систем, на эксплуатацию которых рассчитывает-

ся комплект ЗИП-Р (при 2-х комплектах САУК РN = 2, при 3-х – РN = 3

и т.д.); К2 – расчетный коэффициент для определения количества не-

восстанавливаемых запасных частей комплекта ЗИП-Р; Ра – средний

расход запасных КИ одного наименования, входящих в ЗИП-Р.

Значение количества запасных КИ в комплекте ЗИП-Р Рm рас-


Р Р Ра а 0,5,m t (2.44)

где Рm – количество запасных частей одного наименования в ком-

плекте ЗИП-Р; t – квантиль нормального распределения (t = 1,6449).

Результаты расчета ЗИП-Р для стойки САУ приведены в прил. А1.

2.5. Расчет надежности системы 13В45П

Настоящий расчет определяет надежность системы 13В45П.

По назначению и характеру эксплуатации, в соответствии с клас-

сификацией по ГОСТ В21943-76, систему можно отнести ко 2-й группе

оборудования.

Для оценки надежности используются критерии:

Б ОП( )Р – вероятность безотказного выполнения операции;

Р – интенсивность отказов элементов во время работы.

Под отказом системы понимается выход из строя любого из ее

элементов или отклонение основных параметров за допустимые, что

может привести к возникновению одного из следующих последствий:

невыполнение системой заданных функций в заданное время;

аварии при выполнении системой операции.

Вероятность безотказного выполнения системой операций оп-

ределяется в соответствии с экспоненциальным законом распределе-

ния отказов.

Основные допущения, принятые при использовании экспоненци-

ального закона распределения отказов:

51

все элементы одного и того же типа равнонадежны, т.е. интен-

сивность отказов однотипных элементов одинакова;

из рассмотрения исключаются периоды приработки и износа,

т.е. интенсивность отказов принимается постоянной;

отказы элементов являются событиями случайными и незави-

симыми.

2.5.1. Вероятность безотказной работы системы

2.5.1.1. Методика расчета вероятности

безотказного выполнения операций

Вероятность безотказного выполнения операций определяется

по формуле

ОП( )

Б ОП( ) ,i inР е (2.45)

где Б ОП( )Р – вероятность безотказного выполнения операций; Р –

интенсивность отказов i-го элемента; ОП( ) – длительность операций, ч.

Перечень и длительность операций определена разработчиком

системы. Длительность операций, указанных в подразделах 1.3 ÷ 1.7,

является суммарной за время эксплуатации в режиме IP.

В случае параллельного соединения элементов вероятность

безотказного выполнения операций определяется по формуле

Б ОП ПАР Б i Б ОП( ) 1 [1 ( )] [1 ( )],Р Р Р (2.46)

где Б 1( )nР – вероятность безотказного выполнения операции от-

дельной цепочкой или элементом, входящими в параллельную цепь.

В случае одинаковых цепей формула приобретает вид:

Б ОП ПАР Б( ) 1 [1 ( )] ,nР Р (2.47)

где n – количество одинаковых цепей.

Структурная схема надежности строится на основании пневмо-

гидравлической схемы.

Суммарная вероятность безотказной работы системы определя-


n

Б Б

i 1

( ) ( ).Р Р (2.48)

52

Значения интенсивности отказов комплектующих элементов

( -характеристики) приведены в табл. 2.7.

Таблица 2.7

Интенсивность отказов комплектующих элементов

Наименование и позиционное обозначение элементов

510 ,

1/ ч Источник

Емкость Б1-Б3 0,01 [50]

Фильтр гидравлический Ф1-Ф6 0,04 [50]

Устройство смотровое (УСМ) 0,3 [50]

Задвижка 3P1, 3Р2 0,26 [50]

Насос ручной H12 2,41 [50]

Вентиль запорный ВН40-ВН44 0,06 [50]

Рукав резиновый РРГ1-РРГ10 0,001 [50]

Электронасос НЛ9-НЛ10 0,4 [50]

Датчик-реле уровня жидкости СУ13-СУ18 0,26 [50]

Установка для обеззараживания воды бактерицидными лучами (ОВ1П) УБ1-УБ2

0,4 [50]

Реле давления РД10-РД13 0,0013 СТУ2С-62

Насос вихревой НЛ7-НЛ9 1,8 ТУ26-06-1108-77

Электронасос Н11 1,4 ТУ26-06-1177-78

Клапан обратный KО1-KО6 0,006 ТУ26-07-192-81

Клапан дыхательный KХ1-КХ8 0,006 ТУ26-07-192-81

Вентиль мембранный ВН15-ВН19 0,1 ТУ26-07-202-77

Устройство запорно-герметизирующее УЗГ1-УЗГ2

0,138 ТУ26-07-209-71

Устройство запорно-перекрывающее УЗП 0,138 ТУ26-07-209-71

Устройство дроссельно-промывочное УДП 0,138 ТУ26-07-209-71

Кран шаровой BH45-BH51 0,06 ТУ26-07-250-79

2.5.1.2. Методика определение значения Р для установки ОВ1П

Из-за отсутствия данных по показателю Р бактерицидной уста-

новки ОВ1П надежность последней определяется по данным, взятым

из расчета надежности [8]:

53

Р

0,95

lg,

lg

Р

Р

е

(2.49)

где Р – вероятность безотказной работы установки ОВ1П; – дли-

тельность цикла, ч.

5Р

0,950,4 10 1/ ч.

8760 0,4343 (2.50)

2.5.1.3. Вероятность безотказной работы операции подачи воды

в увлажнительное устройство УВ системы В10П

Длительность операции: = 24 ч.

ССН операции имеет вид, представленный на рис. 2.3.


Определяем показатель степени:

50,1 10 1/ ч.i in (2.51)

Определяем вероятность безотказной работы данной операции:

50,110 24 0,000024

Б 1.3.( ) 0,999976.Р е е (2.52)


в увлажнительное устройство УВ системы В16П





50,1 10 1/ ч.i in (2.53)


50,110 24 0,000024

Б 1.4.( ) 0,999976.Р е е (2.54)

54


в агрегат В223





5

5

(0,06 1 0,04 1 0,1 1 0,001 4

0,0013 1 0,138 1 0,06 2 0,01 1) 10

0,7493 10 1/ ч.

i in

(2.55)


50,7493 10 24 0,000024

Б 1.5.( ) 0,99982.Р е е (2.56)

2.5.1.6. Вероятность безотказной работы операции откачки

стоков из емкости Б2

Длительность операции: = 182,5 ч.


Определяем вероятность безотказной работы элемента КХ по-

следовательной цепи I:

50,00610 182,5

Б ПОСЛ.I( ) 0,999989.i inР е е (2.57)

Определяем вероятность безотказной работы параллельной цепи I:

8Б ПАР.I( ) 1 (1 0,999989) 1.Р (2.58)

Определяем вероятность безотказной работы элемента СУ по-

следовательной цепи II:

50,26 110 182,5

Б ПОСЛ.II( ) 0,99952.i inР е е (2.59)

55


Определяем вероятность безотказной работы параллельной

цепи II:

3Б ПАР.II( ) 1 (1 0,99952) 1.Р (2.60)

Определяем показатель степени последовательной цепи III:

5 5(0,4 0,001 0,006) 10 0,407 10 .i in (2.61)


ной цепи III:

50,40710 182,5

Б ПОСЛ.III( ) 0,999257.Р е (2.62)


цепи III:

2Б ПАР.III( ) 1 (1 0,999257) 1.Р (2.63)

Определяем показатель степени последовательной цепи IV:

5(0,1 1 0,001 2 0,006 1 0,138 1 0,26 1) 0,5 10 .i in (2.64)


ной цепи IV:

56

50,5 10 182,5

Б ПОСЛ.IV( ) 0,9990875.Р е (2.65)


Б 1.6 Б ПАР.I Б ПАР.II Б ПАР.III Б ПОСЛ.IV( ) ( ) ( ) ( ) ( )Р Р Р Р Р

1 1 1 0,9990875 0,9990875. (2.66)

2.5.1.7. Вероятность безотказной работы операции опорожнения

сливного приямка помещения 4

Длительность операции: = 182,5 ч.



Определяем вероятность безотказной работы элемента СУ по-


50,26 110 182,5

Б ПОСЛ.I( ) 0,999525.i inР е е (2.67)


3Б ПАР.I( ) 1 (1 0,999525) 1.Р (2.68)

Определяем показатель степени последовательной цепи II:

5 5(0,04 1 1,8 1 0,0013 1 0,006 1) 10 1,8473 10 .i in (2.69)

Определяем вероятность безотказной работы последовательной

цепи II:

51,8473 10 182,5

Б ПОСЛ.II( ) 0,996630.Р е (2.70)


цепи II:

2Б ПАР.II( ) 1 (1 0,996630) 0,999988.Р (2.71)

57


ной цепи III:

50,00610 182,5

Б ПОСЛ.III( ) 0,999989.i inР е е (2.72)


Б 1.7 Б ПАР.I Б ПАР.II Б ПОСЛ.III( ) ( ) ( ) ( )

1 0,999988 0,999989 0,999977.

Р Р Р Р (2.73)

2.5.1.8. Вероятность безотказной работы системы 13В45П

в режиме 1Р

Вероятность безотказной работы системы в режиме 1Р опреде-

ляется по формуле

Б 1Р Б 1.3 Б 1.4 Б 1.5 Б 1.6 Б 1.7( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

0,999976 0,999976 0,99982 0,9990875 0,999977

0,99886.

Р Р Р Р Р Р

(2.74)

2.5.1.9. Вероятность безотказной работы системы 13В45П

при переходе в режим 3Р с учетом длительности

межконтрольного периода

Длительность операции = 1 цикл.



Определяем вероятность безотказной работы элемента УЗГ по-


5 10,138 10

Б ПОСЛ.I( ) 0,9999986.i inР е е (2.75)


2Б ПАР.I( ) 1 (1 0,9999986) 1.Р (2.76)

58


ной цепи II:

50,1110 1

Б ПОСЛ.II( ) 0,999999.i inР е е (2.77)

Определяем вероятность безотказной работы системы 13В45П при

переходе в режим 3Р с учетом длительности межконтрольного периода:

Б Б ПАР.I Б ПОСЛ.II( ) ( ) ( ) 1 0,999999 0,999999.Р Р Р (2.78)

Коэффициент готовности определяется по формуле

В

Г

ЭКСПЛ

1 ,Т

КТ

(2.79)

где ГК – коэффициент готовности; ВТ – среднее время восстановления:

ВТ =1,3 ч (см. главу 2),

ЭКСПЛТ – межконтрольный период;

ЭКСПЛТ = 5 лет = 43800 ч.

Г

1,31 0,99997.

43800К (2.80)

Вероятность безотказной работы при переходе в режим 3Р с

учетом длительности межконтрольного периода определяется по

формуле

Б К ПЕР Г Б( , ) ( ) 0,99997 0,999999 0,999969.Р К Р (2.81)

2.5.1.10. Вероятность безотказной работы установки ОВ1П

Длительность операции в режиме 3Р: = 6 ч.


Определяем показатель степени последовательной цепи I:

5

5

(0,0013 1 0,06 1 1,4 1 0,001 1 0,1 1) 10

1,5623 10 .

i in (2.82)


ной цепи I:

50,562310 6

Б ПОСЛ.I( ) 0,999917.i inР е е (2.83)

Определяем показатель степени последовательной цепи II:

5 5(0,06 2 0,04 1 0,4 1) 10 0,56 10 .i in (2.84)

59



ной цепи II:

50,5610 6

Б ПОСЛ.II( ) 0,9999667.i inР е е (2.85)


цепи II:

2Б ПАР.II( ) 1 (1 0,9999667) 1.Р (2.86)


Б 1.9 Б ПОСЛ.I Б ПАР.II( ) ( ) ( ) 0,999917 1 0,999917.Р Р Р (2.87)

2.5.2. Среднее время восстановления системы

2.5.2.1. Методика определения среднего времени восстановления

Среднее время восстановления работоспособности систем, т.е.

среднее время на отыскание и устранение отказа, внезапно возникше-

го при работе систем, определяется по результатам их эксплуатации

или аналогичных им систем за предыдущее время.

Принимая во внимание имевшие место неисправности и время их

устранения, среднее время восстановления определяется по формуле

iВВ ,

ТТ

n (2.88)

где ВТ – среднее время восстановления, ч; ВiТ – время восстановле-

ния отдельной неисправности, ч; n – общее число неисправностей.

Определение среднего времени восстановления данной сис-

темы проводится на основе отчета, в котором проанализированы

60

карточки учета неисправностей, полученных службой надежности от

испытательных отделов с мест испытаний и эксплуатации агрегатов

и систем.

В соответствии с этим отчетом в табл. 2.8 приводим типовые не-

исправности, которые могут возникнуть при работе системы 13В45П.


оборудования системы

Среднее время восстановления определяется по формуле

В.Н. В.В. В.МА. В.С. В.Р. В.Т.В ,

Т Т Т Т Т ТТ

n (2.89)

где В.Н. В.В. В.МА. В.С. В.Р. В.Т., , , , ,Т Т Т Т Т Т – среднее время восстановления

элементов, указанных в табл. 2.8, ч; n – число неисправностей, взятых

из табл. 2.8, n = 6.

В2 2 2 0,5 1 0,5

1,3 ч.6

Т

Таблица 2.8

Типовые неисправности, которые могут возникнуть

при работе системы 13В45П

Признак неисправности

Способ восстановления

Время восстановления

Значение, ч Обозначение, ТВ

Неисправность насоса

Заменить 2 ТВ.Н.

Негерметичность вентиля в закрытом положении

Заменить 2 ТВ.В.

Не перекрывается магистраль венти-лем (повреждение штока вентиля)

Заменить 2 ТВ.Ма.

Разрушение сетки фильтро-элемента

Заменить фильтро-элемент

0,5 ТВ.С.

Негерметичность рукава

Заменить 1 ТВ.Р.

Течь жидкости через соединения оборудования трубопроводов

Подтянуть резьбовые крепления

в соединениях 0,5 ТВ.Т.

61

2.5.3. Среднее время безотказной работы системы

Среднее время безотказной работы для восстанавливаемой

системы определяется по формуле

0 2

2,Т (2.90)

где 0Т – среднее время безотказной работы, лет; – интенсивность

отказов системы в работе; – интенсивность восстановления системы.

Из формулы Б( )Р е определяем .

5Бlg ( ) lg0,998660,7 10

182,5 0,4343

Р1/ч. (2.91)

В

1 10,692.

1,3Т (2.92)

5

0 5 2

2 0,7 10 0,692876000 ч 100 лет.

(0,7 10 )Т (2.93)

2.5.4. Определение среднеквадратического отклонения

вероятности безотказной работы системы

Среднеквадратическое отклонение определяется по следующей

зависимости

31,5 31,5Б0,0005 ( ) 0,0005 0,99866 0,0005.Р (2.94)

Заключение

По результатам проведенного расчета можно сделать следую-

щий вывод: вероятность безотказного выполнения оборудования сис-

темы 13В45П операций при переходе в режим 3Р с учетом длитель-

ности межконтрольного периода составляет Б К ПЕР 1.9( , ) 0,999969;Р

по ТЗ: Б К ПЕР( , ) 0,99995.Р

2.6. Расчет надежности агрегата 13М30М

К данной системе в ТЗ предъявлены следующие требования по

надежности:

1) для аварийного люка:

62

вероятность безотказной работы при открывании в штатном

режиме с учетом времени дежурства и длительности межконтрольно-

го периода I К( , );Р t t

2) для защитных дверей:

среднее время безотказной работы ;Т

среднее время восстановления В .Т

Требуемое значение показателя надежности для аварийного

люка I К( , ) 0,999.Р t t

2.6.1. Методика оценки надежности

2.6.1.1. Показатели надежности

Под надежностью системы 13М30М в настоящем расчете пони-

мается вероятность безотказной работы механизма выдвижения, ве-

роятность безотказной работы аварийного люка при открывании, а

также средняя наработка на отказ защитных дверей.

Определяются следующие показатели надежности:

вероятность безотказной работы аварийного люка при откры-

вании с учетом времени дежурства и длительности межконтрольного

периода I К( , );Р t t

вероятность безотказной работы механизма выдвижения в

штатном режиме с учетом времени дежурства и длительности меж-

контрольного периода 2 К( , );Р t t

вероятность безотказной работы аварийного люка в регла-

ментном режиме I РЕГ( );Р t

средняя наработка на отказ защитных дверей .Т

2.6.1.2. Методика расчета показателей надежности

Принимаем, что время безотказной работы аварийного люка,

защитных дверей и механизма выдвижения распределено по экспо-

ненциальному закону. Тогда вероятность безотказной работы элемен-

та определится по формуле

63

( ) ,tР t е (2.95)

где – параметр экспоненциального распределения, численно рав-

ный интенсивности отказов.

Интенсивности отказов элементов, входящих в структурные схе-

мы надежности, принимаем равными времени проведения соответст-

вующей операции.

Надежность элементов, соединенных в структурных схемах по-

следовательно, определяется по формуле

1( ) ,

к

i i

i

n t

Р t е (2.96)

где in – количество однотипных элементов.

Надежность элементов, соединенных в структурных схемах па-

раллельно, определяется по формуле

1( ) 1 (1 ) ,mР t р (2.97)

где р – вероятность безотказной работы одной цепочки; m – количе-

ство резервируемых цепей.

Примечание. Для изделия 9Х219 в справочнике по интенсивно-

стям отказов элементов приведена непосредственно величина веро-

ятности безотказной работы за цикл работы:

1) I К( , )Р t t – вероятность безотказной работы аварийного люка в


контрольного периода (ССН-1)

I К Ш.Л. ХР.Л.( , )Р t t Р Р , (2.98)

14 2 2 2 2Ш.Л. Л 9Х219 ГГД[1 (1 ) ] [1 (1 ) ] ,

k

i p ii

t n

Р р Р Р е (2.99)

ХР ХР

14 2 2 2 2ХР.Л. Л 9Х219 ГГД[1 (1 ) ] [1 (1 ) ] ,

k

i ii

t n

Р р Р Р е (2.100)

где Ш.Л. ХР.Л.,Р Р и 2 2ГГД ГГД,Р Р – соответственно вероятности безотказной

работы люка и газогидравлического двигателя (ГГД) в штатном режи-

ме «хранения»; Л Л,р р – вероятность безотказной работы одной це-

почки в 1-м звене ССН-1 в штатном режиме и во время дежурства

(рис. 2.10) определяется по формуле (2.96).

64

Рис. 2.1

0. С

трукт

урная с

хем

а н

адеж

ност

и а

варийного л

юка

при «

от

кры

вании» в

шт

ат

ном

реж

им

е

65

I РЕГ( )Р t – вероятность безотказной работы аварийного люка в

регламентном режиме определяется в соответствии со схемой ССН-2

(рис. 2.11) по формуле (2.96).

2) 2 К( , )Р t t – вероятность безотказной работы механизма выдви-

жения в штатном режиме с учетом времени дежурства и длительности

межконтрольного периода, равного 3 годам, определяется по формуле

2 К Ш.М. ХР.М.( , ) ,Р t t Р Р (2.101)

где Ш.М.Р – вероятность безотказной работы механизма выдвижения в

штатном режиме; ХР.М.Р – вероятность безотказной работы механизма

выдвижения за время дежурства (вероятность исправного состояния).

14 2Ш.М. К 9Х219 ГГД( ; ) [1 (1 ) ] [1 (1 ) ] ,

k

i p ii

t n

Р t t р Р Р е (2.102)

ХР ХР

14 2ХР.М. К 9Х219 ГГД( ; ) [1 (1 ) ] [1 (1 ) ] ,

k

ii

t n

Р t t р Р Р е (2.103)

где ,р р – вероятности безотказной работы одной цепочки в 1-м звене

ССН-3 (рис. 2.12) соответственно в штатном режиме и во время дежур-

ства определяются по формуле (2.96); 9Х219 ГГД,Р Р и 9Х219 ГГД,Р Р – соот-

ветственно вероятности безотказной работы изделия 9Х219 и газогид-

равлического двигателя в штатном режиме и режиме «хранения»;

3) вероятность безотказной работы защитных дверей 3 РАБ( )Р t

определяется по формуле (2.96), ССН операции имеет вид, представ-

ленный на рис. 2.13;

4) средняя наработка на отказ защитных дверей определяется

по формуле

0

3 РАБ

1;

ln ( )Т

Р t (2.104)

5) среднее время восстановления защитных дверей определя-


В

1B

1

.

k

i i ii

k

i ii

Т n

Т

n

(2.105)

66

Рис. 2.1

1. С

трукт

урная с

хем

а н

адеж

ност

и а

варийного л

юка

при п

роведении о

перации «

от

кры

вание л

юка

» в

реглам

ент

ном

реж

им

е

67

Рис. 2.1

2. С

трукт

урная с

хем

а н

адеж

ност

и м

еханизм

а в

ыдвиж

ения

в ш

тат

ном

реж

им

е

68

Рис. 2.1

3. С

трукт

урная с

хем

а н

адеж

ност

и з

ащ

ит

ны

х д

верей

при п

роведении о

перации «

от

кры

вание-з

акр

ывание»

69

2.6.1.3. Методика оценки точности показателей надежности

1. Аварийный люк.

Среднее квадратическое отклонение 1 К( ; )Р t t величины 1 К( ; )Р t t

определяется по формуле

1

22

21 КК

1

( ; )( ; ) ,

iР Р

i i

Р t tt t

Р (2.106)

где iР – вероятность безотказной работы люка в штатном режиме и

режиме «хранения», см. формулу (2.98); iР – среднее квадратиче-

ское отклонение вероятности безотказной работы аварийного люка в

штатном режиме и в режиме «хранения»:

Ш.Л. ( ),iР iР t (2.107)

где ( )i – среднее квадратическое отклонение вероятности отказов .

Принимаем ( ) .i i

Среднее квадратическое отклонение вероятности безотказной

работы в штатном режиме определяем по формуле

Ш.Л. Ш.Л. Ш.Л.(1 ).Р Р Р (2.108)


работы в режиме «хранения» определяем по формуле

ХР.Л. ХР.Л. ХР.Л.(1 ).Р Р Р (2.109)

Окончательно формула (2.106) принимает следующий вид:

1

2 2 2 2К Ш.Л. Ш.Л. Ш.Л. ХР.Л. ХР.Л. ХР.Л.( ; ) [ (1 )] [ (1 )] .Р t t Р Р Р Р Р Р (2.110)

Нижнее значение вероятности безотказной работы аварийного

люка 1 К( ; )Р t t находим по формуле

11Н К 1 К К( ; ) ( ; ) ( ; ),РР t t Р t t U t t (2.111)

где U – квантиль нормального распределения, равный 1,282 при до-

верительной вероятности = 0,9.

2. Защитные двери.


работы защитных дверей находим по формуле (2.108).

70

Нижнее значение вероятности безотказной работы находим по

формуле (2.111).

Нижнее значение средней наработки на отказ определяем по

формуле (2.104).

2.6.2. Расчет количественных показателей надежности

2.6.2.1. Определение вероятности безотказной работы

аварийного люка в штатном режиме с учетом времени дежурства

и длительности межконтрольного периода

По формуле (2.96) определяем Р: 64,8110

50,9 5.Р е

Величину Ш.Л.Р определяем по формуле (2.99)

64 2 2 2 10,410Ш.Л. 5 4 5

6 6 5 5 4

[1 (1 0,9 5) ] [1 (1 0,9 6) ] 0,9 8

0,9 0,9 0,9 8 0,9 0,9 8.

Р е

В условиях дежурства для аварийного люка вероятность безот-

казной работы ЛР находится по формуле (2.96)

354262,910Л 30,9 46.Р е

Величину ХР.Л.Р определяем по формуле (2.100)

4 2 2 2ХР.Л. 3 3 4 3 3[1 (1 0,9 5) ] [1 (1 0,9 8) ] 0,9 5 0,9 81 0,9 7.Р

Значения Ш.Л.Р и ХР.Л.Р подставляем в формулу (2.98) и получа-

ем 1 К 4 3 3( ; ) 0,9 8 0,9 7 0,9 6.Р t t

2.6.2.2. Определение вероятности безотказной работы

аварийного люка в регламентном режиме

По формуле (100) получаем значение 1 РЕГ( )Р t

643,54101 РЕГ 4( ) 0,9 6.Р t е

2.6.2.3. Определение вероятности безотказной работы механизма

выдвижения в штатном режиме с учетом времени дежурства

и длительности межконтрольного периода

По формуле (2.96) получаем значение Р 67,71210

50,9 2.Р е

71

Величину Ш.М. К( ; )Р t t находим по формуле (2.102)

2Ш.М. К 6 4 6 5 5( ; ) 0,9 [1 (1 0,9 6) ] 0,9 0,9 1 0,9 .Р t t

Величину ХР.М. К( ; )Р t t находим по формуле (2.103)

4 2ХР.М. 3 3 3 3 3[1 (1 0,9 7) ] [1 (1 0,9 8) ] 0,9 8 0,9 6 0,9 4.Р

Полученные в формулах (2.102) и (2.103) значения подставляем

в формулу (2.101) и получаем

2 К 5 3 3( ; ) 0,9 0,9 4 0,9 4.Р t t


защитных дверей

Среднее время восстановления защитных дверей определяем

по формуле (2.105)

В

813,81,22

665,32Т ч.

2.6.2.5. Определение нижнего значения вероятности

безотказной работы аварийного люка 1Н К( ; )Р t t

По формуле (2.110) находим величину1Р

1

2 2 2 24 4 4 3 3 3

10 10 5

0,9 8 [0,9 8 (1 0,9 8)] 0,9 7 [0,9 7 (1 0,9 7)]

4 10 900 10 30,1 10 .

Р

По формуле (2.111) находим значение 1Н К( ; )Р t t

51Н К 3 3( ; ) 0,9 6 1,282 30,1 10 0,9 2.Р t t

2.6.2.6. Определение нижнего значения средней наработки

на отказ защитных дверей

По формуле (2.96) определим значение 3 РАБ( )Р t .

643,17103 РАБ 4( ) 0,9 6.Р t е

По формуле (2.110) находим значение 3 РАБ( )Р t

3

5РАБ 4 4( ) 0,9 6 (1 0,9 6) 4 10 .Р t

72

Нижнее значение вероятности безотказной работы защитных

дверей определяем по формуле (2.111)

53Н РАБ 4 4( ) 0,9 6 1,282 4 10 0,9 1.Р t

Нижнее значение средней наработки на отказ определяем по

формуле (2.104)

НО 54

1 111100

ln0,9 1 9 10Т циклов.

2.6.3. Выводы по расчету

В результате проведенного расчета получены следующие пока-

затели надежности:

нижнее значение вероятности безотказной работы аварийного

люка при открывании с учетом времени дежурства и длительности

межконтрольного периода:

1Н К 3( ; ) 0,9 2;Р t t

вероятность безотказной работы аварийного люка в регла-

ментном режиме:

1 РЕГ 4( ) 0,9 6;Р t

вероятность безотказной работы механизма выдвижения в


контрольного периода:

2 К 3( ; ) 0,9 4;Р t t

нижнее значение средней наработки на отказ защитных дверей:

НО 11100Т циклов;

среднее время восстановления защитных дверей:

В 1,22Т часа.

Полученные значения показателей надежности удовлетворяют

требованиям, заданным в ТЗ.

Вопросы для самопроверки

1. Для чего производится расчет надежности системы 13В16М?

2. Какие критерии используются для оценки надежности системы

13В16М?

73

3. Какова методика расчета вероятности безотказного выполне-

ния операций системы 13В16М?

4. Как определить среднее время восстановления системы

13В16М?

5. Как определить среднее время безотказной работы системы

13В16М?

6. Для чего производится расчет надежности системы 15В255.22?

В чем его особенности?

7. Что является отказом функционирования системы 15В255.22?

8. Для какого оборудования системы 15В255.22 проводится рас-

чет надежности?

9. Для чего производится расчет надежности системы 15Ц100? В

чем его особенности?

10. Как определить вероятность безотказной работы системы

15Ц100 за время применения с учетом межконтрольного периода?

11. Как осуществляется оценка параметра потока отказов систе-

мы 15Ц100?

12. Для чего производится расчет одиночного комплекта ЗИП

системы 15Щ65? В чем его особенности?

13. Для чего производится расчет группового комплекта ЗИП


14. Для чего производится расчет ремонтного комплекта ЗИП


15. Для чего производится расчет надежности системы 13В45П?


16. Какова методика расчета вероятности безотказного выпол-

нения операций системы 13В45П?

17. Как определяется среднее время безотказной работы систе-

мы 13В45П?

18. Для чего производится расчет надежности агрегата 13М30М?


19. Какова методика оценки надежности агрегата 13М30М?

20. Как определить соответствие показателей надежности агре-

гата 13М30М требованиям, заданным в ТЗ?

74

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обеспечение необходимого уровня надежности технических

систем объектов наземных комплексов всегда было и остается важ-

ной проблемой среди тех, которые решаются при создании и эксплуа-

тации этого вида техники, в показателях эффективности которой, та-

ких, как объем, масса, энергопотребление, стоимость, надежность

всегда занимает первый ряд.

Решение этой проблемы осложняется тем, что объекты назем-

ных комплексов являются сложными системами, включающими в себя

десятки тысяч элементов, многие из которых функционируют дли-

тельное время или при напряженных режимах, при этом принятый

способ повышения технических характеристик указанных объектов за

счет введения новых функциональных узлов, устройств, приборов, аг-

регатов и подсистем обусловил и необходимость непрерывного со-

вершенствования методов, схем и алгоритмов расчета надежности.

В свою очередь повышение надежности объектов предопределя-

ет увеличение времени разработки наземных комплексов, рост стои-

мости оборудования за счет возрастания числа элементов, при этом

показатели надежности имеют вероятностный характер, поскольку

приходится учитывать нестабильность свойств элементов и техниче-

ских систем в целом из-за неоднородности исходных материалов, не-

стабильности процессов изготовления, а также характер условий экс-

плуатации и применения наземных комплексов по назначению.

Таким образом, надежность обосновывается при проведении

опытно-конструкторских работ, закладывается при проектировании,

обеспечивается при экспериментальной отработке, реализуется в се-

рийном производстве, поддерживается при эксплуатации и проявля-

ется при применении по назначению.

75

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аристов, А.И. Оценка надежности механических систем /

А.И. Аристов, В.К. Борисенко. – М.: Знание, 1972. – 120 с.

2. Афанасьев, В.Г. Методы анализа надежности и критических

отказов сложных систем / В.Г. Афанасьев, В.А. Зеленцов, А.Н. Миро-

нов. – М.: МОРФ, 1992. – 100 с.

3. Базовский, И. Надежность. Теория и практика / И. Базовский. –

М.: Мир, 1965. – 373 с.

4. Барзилович, Е.Ю. Модели технического обслуживания слож-

ных систем / Е.Ю. Барзилович. – М.: Высшая школа, 1982. – 231 с.

5. Белецкий, В.В. Теория и практические методы резервирова-

ния радиоэлектронной аппаратуры / В.В. Белецкий. – М.: Энергия,

1977. – 360 с.

6. Бердичевский, Б.Е. Вопросы обеспечения надежности радио-

электронной аппаратуры при разработке / Б.Е. Бердичевский. – М.:

Сов. радио, 1977. – 381 с.

7. Броди, С.М. Надежность систем со многими режимами работы

/ С.М. Броди, О.Н. Власенко. – М.: Наука, 1969. – 384 с.

8. Гнеденко, Б.В. Математические методы в теории надежности /

Б.В. Гнеденко, Ю.К. Беляев, А.Д. Соловьев. – М.: Наука, 1965. – 524 с.

9. Голинкович, Т.А. Практическая теория надежности / Т.А. Го-

линкович. – М.: ВШ, 1987. – 240 с.

10. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и опре-

деления.

11. Доманицкий, С.М. Построение надежных логических уст-

ройств / С.М. Доманицкий. – М.: Энергия, 1971. – 279 с.

12. Дружинин, Г.В. Надежность устройств автоматики / Г.В. Дру-

жинин. – М.: Энергия, 1964. – 320 с.

13. Дятков, В.К. Основные вопросы эксплуатации сложных сис-

тем / В.К. Дятков, П.А. Северцев. – М.: ВШ, 1976. – 406 с.

14. Елкин, В.М. Надежность электрорадиоизделий при хранении

/ В.М. Елкин, Ю.З. Веденеев, А.С. Груничев. – М.: Энергоатомиздат,

1983. – 160 с.

76

15. Зеленцов, В.А. Надежность, живучесть и техническое обслу-

живание систем связи / В.А. Зеленцов, А.А. Гагин. – М.: МО СССР,

1991. – 169 с.

16. Ивченко, Г.И. Теория массового обслуживания / Г.И. Ивченко,

В.А. Каштанов, И.Н. Коваленко. – М.: ВШ, 1982. – 320 с.

17. Канарчук, В.Е. Основы надежности машин / В.Е. Канарчук. –

Киев: Наукова думка,1982. – 248 с.

18. Капур, Е. Надежность и проектирование систем / Е. Капур,

Л. Ламберсон. – М.: Мир, 1980. – 604 с.

19. Карташин, В.М. Основы проектирования систем наземного

обеспечения / В.М. Караштин, А.Г. Катков, В.В. Родченко. – М.: МАИ,

1998. – 312 с.

20. Каштанов, В.А. Оптимальные задачи технического обслужи-

вания / В.А. Каштанов. – М.: Знание, 1981. – 50 с.

21. Кугель, Р.В. Надежность машин массового производства /

Р.В. Кугель. – М.: Кибернетика, 1980. – № 4. – С. 91–98.

22. Кузнецов, Н.Ю. Методы расчета высоконадежных систем /

Н.Ю. Кузнецов, И.Н. Коваленко. – М.: Радио и связь, 1988. – 240 с.

23. Леонтьев, Л.П. Надежность технических систем / Л.П. Леон-

тьев. – Рига: Зинатне, 1969. – 266 с.

24. Лонгботтом, Р. Надежность вычислительных систем / Р. Лон-

гботтом. – М: Энергоатомиздат, 1985. – 383 с.

25. Математическая теория надежности систем массового об-

служивания / под ред. В.И. Зубова. – М.: Энергия, 1966. – 540 с.

26. Моломин, В.П. Модели управления надежностью авиацион-

ной техники. Серия: Надежность и качество / В.П. Моломин. – М.: Ма-

шиностроение, 1981. – 200 с.

27. Надежность в машиностроении: справочник / под ред.

В.В. Шашкина, Г.П. Карзова. – СПб.: Политехника, 1992. – 718 с.

28. Овчаров, Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей /

Л.А. Овчаров, Е.С. Вентцель. – М.: Радио и связь, 1983. – 416 с.

29. Панфилов, И.В. Вычислительные системы / И.В. Панфилов,

А.М. Половко. – М.: Сов. радио, 1980. – 304 с.

77

30. Пирс, У. Построение надежных вычислительных машин /

У. Пирс. – М.: Мир, 1968. – 270 с.

31. Половко, А.М. Надежность технических систем и техногенный

риск / А.М. Половко, С.В. Гуров. – СПб.: Знание, 1998. – 119 с.

32. Половко, А.М. Основы теории надежности / А.М. Половко. –

М.: Наука, 1964. – 448 с.

33. Половко, А.М. Основы теории надежности / А.М. Половко,

С.В. Гуров. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 704 с.

34. Половко, А.М. Принципы построения абсолютно надежных

технических систем / А.М. Половко. – М.: Знание, 1993. – 120 с.

35. Проников, А.С. Надежность машин / А.С. Проников. – М.:

Машиностроение, 1978. – 592 с.

36. Прохоренко, В.А. Надежность радиоэлектронных средств

сложных технических систем / В.А. Прохоренко. – Минск: МВИЗРУ,

1975. – 215 с.

37. Райкин, А.Л. Элементы теории надежности технических сис-

тем / под ред. И.А. Ушакова. – М.: Сов. радио, 1978. – 320 с.

38. Решетов, Д.Н. Надежность машин / Д.Н. Решетов, А.С. Ива-

нов, В.С. Фадеев. – М.: ВШ, 1988. – 240 с.

39. Родченко, В.В. Методы проектирования средств строитель-

ства стартовых комплексов / В.В. Родченко. – М.: МАИ, 1992. – 240 с.

40. Сборник задач по теории надежности / под ред. А.М. Полов-

ко, Н.М. Маликова. – М.: Сов. радио, 1972. – 407 с.

41. Северцев, Н.А. Надежность сложных систем в эксплуатации

и отработке / Н.А. Северцев. – М.: ВШ, 1989. – 432 с.

42. Синьчугов, Ф.И. Нормирование надежности в энергетических

системах / Ф.И. Синьчугов. – М.: Электрические станции. – №10. –

1971. – С. 8–12.

43. Сотсков, Б.С. Основы теории и расчета надежности /

Б.С. Сотсков. – М.: МАИ, 1966. – 124 с.

44. Сотсков, Б.С. Основы теории и расчета элементов и уст-

ройств автоматики и вычислительной техники / Б.С. Сотсков. – М.: ВШ,

1970. – 270 с.

78

45. Судаков, Р.С. Испытания технических систем / Р.С. Судаков.

– М.: Машиностроение, 1988. – 271 с.

46. Техническое описание, инструкция по эксплуатации и режи-

мы работы системы типа 13В6. – М.: МОРФ, 2009. – 32 с.

47. Техническое описание, инструкция по эксплуатации и режи-

мы работы системы типа 15В255.22. – М.: МОРФ, 2005. – 41 с.

48. Техническое описание и инструкция по эксплуатации агрега-

та 13М30М. – М.: МОРФ, 2007. – 32 с.

49. Техническое описание и инструкция по эксплуатации систе-

мы 15Щ65. – М.: МОРФ, 2008. – 35 с.

50. Техническое описание, состав и режимы работы системы ти-

па 13В45. – М.: МОРФ, 2004. – 41 с.

51. Техническое описание, состав и режимы работы системы ти-

па СОТР. – М.: МОРФ, 2004. – 29 с.

52. Технические основы эффективности ракетных систем / под

ред. Е.Б. Волкова. – М.: Машиностроение, 1990. – 256 с.

53. Труханов, В.М. Методы обеспечения надежности изделий

машиностроения / В.М. Труханов. – М.: Машиностроение, 1995. – 304 с.

54. Труханов, В.М. Справочник по надежности специальных под-

вижных установок / В.М. Труханов. – М.: Машиностроение, 1997. – 200 с.

55. Туфанов, В.А. Оценка надежности систем электроснабжения

/ В.А. Туфанов, Ю.А. Фокин. – М.: Энергоиздат, 1981. – 224 с.

56. Ушаков, И.А. Инженерные методы расчета надежности: вып. 1

/ И.А. Ушаков. – М.: Знание, 1970. – 196 с.

57. Ушаков И.А. Методические вопросы разработки и оценки

ЗИП: вып. 2 / И.А. Ушаков. – М.: Знание, 1968. – 224 с.

58. Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры

радиоэлектроники и автоматики / И.А. Ушаков. – М.: Сов. радио,

1975. – 472 с.

79

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А.1

Данные о количественной оценке надежности

оборудования кабины 15В255

ТВ

i·Э

i

Эi

2,0

0,4

1

0,0

25

0,0

6

0,0

15

0,0

11

0,0

3

0,0

0011

0,0

001

0,0

003

0,2

1

0,4

0

Сред

нее

врем

я в

осста

-

новл

ения

ТВ

1, ч

2,0

0,5

0,8

0

0,5

0,8

0

0,8

0

0,8

0

0,8

0

0,5

0

0,5

0

1,0

.5

Групповая

инте

нсив-

ность

отк

азо

в

Эi·N

i, ч

-1

58,8

80,0

3,0

12,0

1,8

0

1,3

5

3,6

6

0,0

11

0,0

156

0,0

624

1,0

3,7

5

Экс

пл

уата

цион-

ная и

нте

нсив-

ность

отк

азо

в

Эi,

ч-1

58,8

8,0

1,5

3,0

0,4

5

0,4

5

3,6

6

0,0

036

0,0

078

0,0

078

1,0

0,2

5

Коэф

фициент

экс

пл

уата

ции

KЭ

i

– –

3,0

2,0

3,0

3,0

1,0

3,0

3

3 – –

Базо

вая

инте

нсив-

ность

отк

азо

в

Эi,

ч-1

58,8

8,0

0,5

1,5

0,1

5

0,1

5

3,6

6

0,0

012

0,0

026

0,0

026

0,1

0

0,2

5

Кол

иче-

ств

о,

шту

к

Ni

1

10

2 4 4 3 1 3 2

8 1

15

Наим

енование

и т

ип

Защ

ита

от

по

-

жар

а:

уста

новка

пож

арной с

игн

а-

лиза

ции

Осв

ещ

ен

ие:

свети

льник

ЛП

049 с

лам

пой

ЛБ

-40;

вы

клю

чате

ль с

ком

бинирован-

ной з

ащ

ито

й;

свети

льник

НП

П

с л

ам

пой Б

-215;

вы

клю

чате

ль

ВА

24 (

Q2);

вы

клю

чате

ль

ВА

24 (

Q12);

вы

клю

чате

ль

БА

1;

соед

ините

ль

2Р

МД

Т27;

розе

тка Р

А

(XS

16);

розе

тка Р

А(X

S1)

Вен

тил

яц

ия

:

возд

уховод

;

резь

бовое с

о-

ед

инение

80

ПРИЛОЖЕНИЕ А1

Таблица А1.1

Расчет комплектов ЗИП для непрерывно-контролируемых

составных частей

ЗИ

П-Г

NГ =

2; T

= 2

6280 ч

mН

ЗГ

1

0

1

0

1

1

0

mГ

10

4

7

3

7

5

4

Г

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

aГ

5,2

50744

1,5

03216

3,5

79336

0,8

43588

3,1

536

1,9

71

1,3

13474

t

26280

26280

26280

26280

26280

26280

26280

ЗИ

П-О

NО =

1; T

= 8

760 ч

mO

3

2

2

1

2

2

1

O

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

aO

0,8

75124

0,2

50536

0,5

96556

0,1

40598

0,5

256

0,3

285

0,2

18912

t β

8760

8760

8760

8760

8760

8760

8760

i, 1/ч

3,3

3Е

-05

1,4

3Е

-05

2,2

7Е

-05

5,3

5Е

-06

0,0

0002

6,2

5Е

-06

8,3

3Е

-06

Кол

иче-

ств

о,

шту

к

n

3

2

3

3

3

6

3

Наим

енование

(обозн

ачение)

Монито

р В

МП

Панел

ь С

ПУ

Мод

ул

ь М

ПУ

5

Мод

ул

ь М

ЗС

1

Мод

ул

ь Т

А1

Мод

ул

ь М

И

Мод

ул

ь М

РV

81

Продолжение табл. А1.1

ЗИ

П-Г

NГ =

4; T

= 2

6280 ч

mН

ЗГ

1

1

1

0

mГ

16

6

12

4

Г

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

aГ

10,5

0

3,0

1

7,1

6

1,6

9

t

26280

26280

26280

26280

ЗИ

П-Г

NГ =

3; T

= 2

6280 ч

mН

ЗГ

1

1

1

0

mГ

Г

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

aГ

7,8

8

2,2

5

5,3

7

1,2

7

t

26280

26280

26280

26280

i, 1/ч

3,3

3Е

-05

1,4

3Е

-05

2,2

7Е

-05

5,3

5Е

-06

Кол

иче-

ств

о,

шту

к

n

3

2

3

3

Наим

енование

(обозн

ачение)

Монито

р В

МП

Панел

ь С

ПУ

Мод

ул

ь М

ПУ

5

Мод

ул

ь М

ЗС

1

82

Продолжение табл. А1.1

ЗИ

П-Г

NГ =

4; T

= 2

6280 ч

mН

ЗГ

1

1

1

mГ

11

8

6

Г

0,9

5

0,9

5

0,9

5

aГ

6,3

1

3,9

4

2,6

3

t

26280

26280

26280

ЗИ

П-Г

NГ =

3; T

= 2

6280

mН

ЗГ

1

1

1

mГ

Г

0,9

5

0,9

5

0,9

5

aГ

4,7

3

2,9

6

1,9

7

t

26280

26280

26280

i, 1/ч

0,0

0002

6,2

5Е

-06

8,3

3Е

-06

Кол

иче-

ств

о,

шту

к

n

3

6

3

Наим

енование

(обозн

ачение)

Мод

ул

ь Т

А1

Мод

ул

ь М

И

Мод

ул

ь М

РV

83

Окончание табл. А1.1 З

ИП

-Р

NР =

3

mН

ЗР

0

0

0

0

0

0

0

mР

1

1

1

1

1

1

1

aР

0,0

79722

0,0

71243

0,0

78183

0,0

69462

0,0

77385

0,0

33252

0,0

30487

К2

0,0

03374

0,0

10532

0,0

04854

0,0

18298

0,0

05453

0,0

03749

0,0

05158

ЗИ

П-Г

NГ =

5; T

= 2

6280 ч

mН

ЗГ

1

1

1

1

1

1

1

mГ

Г

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

0,9

5

aГ

13,1

3

3,7

6

8,9

5

2,1

1

7,8

8

4,9

3

3,2

8

t

26280

26280

26280

26280

26280

26280

26280

i, 1/ч

3,3

3Е

-05

1,4

3Е

-05

2,2

7Е

-05

5,3

5Е

-06

0,0

0002

6,2

5Е

-06

8,3

3Е

-06

Кол

ичест-

во, ш

тук

n

3

2

3

3

3

6

3

Наим

енование

(обозн

ачение)

Монито

р В

МП

Панел

ь С

ПУ

Мод

ул

ь М

ПУ

5

Мод

ул

ь М

ЗС

1

Мод

ул

ь Т

А1

Мод

ул

ь М

И

Мод

ул

ь М

РV

84

ПРИЛОЖЕНИЕ А2


Исходные данные для расчета ВБР люка и ГГД

в штатном режиме «хранения»

Вероятн

.

безо

тказ.

работы

за ц

икл

0,9

46 –

раб.

0,9

38 –

хр.

0,9

6 –

раб.

0,9

47 –

хр.

n·t

ХР·

ХР·1

08

–

18396

13140

22600,8

126,1

4

∑ =

54262,9

4

126,1

4

8409,6

10512

–

∑ =

19047,7

4

n·t

Р·

Р·1

06

–

0,3

0,7

5

1,3

0,0

29

∑ =

4,8

1

0,0

29

8

2,4

–

∑ =

10,4

ХР·1

08,

1/ч

–

0,7

0,5

0,4

3

0,0

006

0,0

006

0,1

6

0,4

–

Р·1

06,

1/ч

–

5

12,5

10,8

0,0

6

0,0

6

4 1

/ц

40

–

Врем

я

хранения

t ХР

, ч

26280

26280

26280

26280

26280

26280

26280

26280

26280

Врем

я

работы

tР,

ч (

цикл

)

1 ц

икл

0,0

6

0,0

6

0,0

6

0,0

6

0,0

6

1 ц

икл

0,0

6

1 ц

икл

Кол

ичеств

о

эл

ем

енто

в

n

1

1

1

2

8 8

2

1

2

Наим

енование

эл

ем

енто

в

Изд

ел

ие 9

Х219

Диод

Рел

е

Рези

сто

р

ШР

ШР

Конечн.

вы

клю

чате

ль

Кл

апан

вы

пускн

ой

ГГД

85


Исходные данные для расчета ВБР люка в регламентном режиме n·t

Р·

Р·1

06

7,5

4,0

25

0,0

4

7

∑ =

43,5

4

ХР·1

08, 1/ч

–

–

–

–

–

Р·1

06, 1/ч

30

16

50

0,0

8

28

∑ =

124,0

8

Врем

я

хранения t

ХР

, ч

–

–

–

–

–

Врем

я

работы

tР,

ч (

цикл

)

0,2

5

0,2

5

0,2

5

0,2

5

0,2

5

Кол

ичеств

о

эл

ем

енто

в

n

1

1

2

2

81

Наим

енование

эл

ем

енто

в

Насос

Фил

ьтр

Гид

роза

мок

Гид

роцил

инд

р

Кл

апан о

братн

ый

86


Исходные данные для расчета ВБР механизма выдвижения В

ероятн

.

безо

тказ.

работы

за ц

икл

0,9

9996 –

раб.

0,9

998 –

хр.

0,9

99999 –

раб.

0,9

9997 –

хр.

n· t Х

Р·

ХР·1

08

–

18396

13140

2,2

6

126,1

4

∑ =

31664,4

63,0

7

8409,6

10512

–

∑ =

18984,6

7

n·t

Р·

Р·1

06

–

0,1

65

0,4

03

7,1

28

0,0

16

∑ =

7,7

12

0,0

08

8

1,3

2

–

∑ =

9,3

28

ХР·1

08, 1/ч

–

0,7

0,5

0,4

3

0,0

006

0,0

006

0,1

6

0,4

–

Р·1

06, 1/ч

–

5

12,5

10,8

0,0

6

0,0

6

4 1

/ц

40

–

Врем

я х

ране-

ния t

ХР

, ч

26280

26280

26280

26280

26280

26280

26280

26280

26280

Врем

я р

а-

боты

tР,

ч (

цикл

)

1 ц

икл

0,0

33

0,0

33

0,0

33

0,0

33

0,0

33

1 ц

икл

0,0

33

1 ц

икл

Кол

ичеств

о

эл

ем

енто

в

n

1

1

1

2

8 4

2

1

1

Наим

енование

эл

ем

енто

в

Изд

ел

ие 9

Х219

Диод

Рел

е

Рези

сто

р

ШР

ШР

Конечн.

вы

клю

чате

ль

Кл

апан

вы

пускн

ой

ГГД

87


Исходные данные для расчета ВБР защитных дверей i·n

·10

6

2

90

560

0,3

2

8

5

∑ =

665,3

2

ТВ

i ·i·n

·10

6

10

450

336

0,8

16

1

∑ =

813,8

Врем

я

восста

новл

.

ТВ

i, ч

5

5

0,6

2,5

0,5

0,2

n·t

Р·

Р·1

06

0,0

34

1,5

3

9,5

2

0,0

05

32

0,0

85

∑ =

43,1

74

Исто

чник

инф

орм

ации

[5]

[3]

[5]

[3]

[5]

[3]

Р·1

06, 1/ч

2

90

70

0,0

8

4 1

/ц

5

Врем

я

раб

оты

tР,

ч (

цикл

)

0,0

17

0,0

17

0,0

17

0,0

17

1 ц

икл

0,0

17

Кол

ичеств

о

эл

ем

енто

в

n

1

1

8

4

8

1

Наим

енование

эл

ем

енто

в

Эл

ект

род

вига

тел

ь

МА

П 1

21

Насос Н

А 4

/320

Эл

ект

ром

агн

ит-

ны

й к

ран

ГА

-142/2

Гид

роцил

инд

р

Конечн.

вы

клю

чате

ль

ВК

-300Н

Фил

ьтр

ФГ 1

1С

Н

Учебное издание

БУРЕНИН Владислав Валентинович ИВАНИНА Елизавета Святославна КИРИЛЛОВ Николай Петрович НИКОЛАЕВ Андрей Викторович ЧЕМУСОВ Александр Викторович ШЕВЧЕНКО Александр Сергеевич



Учебное пособие

Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. Н.П. Кириллова

Редактор И.А. Короткова

Редакционно-издательский отдел МАДИ. E-mail: [email protected]

Подписано в печать 22.06.2017 г. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 5,5. Тираж 300 экз. Заказ . Цена 185 руб.

МАДИ, 125319, Москва, Ленинградский пр-т, 64.

Documents

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ …lib.madi.ru/fel/fel1/fel17E435.pdf5 ПРЕДИСЛОВИЕ В учебном пособии рассматриваются