CC BY
32
In the process of evaluating the performance of earth-moving machines, one of the most important factors is the volume of soil moved by the machine. The possibilities of hydropri-water are limited by the forces of soil resistance, which largely depend on the volumes of soil involved in movement with the working element. At the moment, there is no clear methodology or device that would allow observing the dynamics of the change in the volume of moved soil by the working member of the excavating machine. In the hundred-tier there is an experimental wall that allows you to dynamically perform nudity behind the masses of the soil moved by the stamp.
Key words: stand, soil, construction machine, stamp, mass.
Buriy Grigoriy Gennadjevich, candidate of technical sciences, docent, buryy1989@bk.ru, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Road University
УДК 621.39
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-133-137
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНИВАНИЯ СТОЙКОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ АВТОНОМНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ К ВОЗДЕЙСТВИЮ МОЩНОГО
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
А.В. Разумов, А.Б. Махонин, А.С. Гоголевский
Проведен анализ факторов мощного электромагнитного излучения (МЭМИ), оказывающего влияние на радиоэлектронную аппаратуру автономных технических систем (АТС). Разработан алгоритм и методика проведения экспериментов по оцениванию уровней стойкости АТС к воздействию МЭМИ. В качестве критерия стойкости выбрано условие возникновения отказа в работе РЭА АТС. Определены параметры МЭМИ, подлежащие измерению в процессе проведения экспериментальных исследований.
Ключевые слова: экспериментальная методика, электромагнитное излучение, автономные технические системы, алгоритм, эксперимент.
Автономные технические систем (АТС), являются отдельным классом технических систем, обладающих рядом особенностей, отличающих их из общего множества технических систем. Первой и главной отличительной особенностью АТС является длительный автономный период эксплуатации без оперативного вмешательства в их функционирование в случаях отказов или сбоев в работе радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Второй особенностью являются условия эксплуатации АТС, которые характеризуются наличием дестабилизирующих факторов, негативно влияющих на процесс функционирования АТС. Одними из них являются мощные электромагнитные излучения (МЭМИ) естественного и искусственного происхождения [1, 5]. Влияние МЭМИ на АТС заключается в наведение на токопроводя-щих элементах РЭА дополнительных токов и напряжений, приводящих к массовым сбоям и отказам в работе аппаратуры. В связи с этим в ходе разработки РЭА АТС необходимо учитывать данные особенности и предусмотреть проведение ряда организационно - технических мероприятий по обеспечению стойкости РЭА АТС к воздействию МЭМИ, а учитывая специфику АТС, задания некоторого запаса уровня стойкости, гарантирующего нормальное функционирование АТС в этих условиях [15-21].
В отношении к РЭА АТС электромагнитные излучения обладают совокупностью факторов, приводящих к сбоям и отказам в работе РЭА. Это прежде всего, плотность потока энергии, воздействующая на приемные устройства АТС, напряженность электрического поля, выступающая в качестве стороннего электрического поля, создающего помехи в РЭА, длительность импульсов излучения, частота повторения и т.д. Количественные значения параметров указанных факторов определяют уровень стойкости АТС к воздействию МЭМИ [1, 2, 6]. Оценивание значений этих параметров в настоящее время является сложной научно-технической задачей. С учетом сложности физических процессов и сопутствующих им явлений, таких как вторичные ЭМИ, наводимые токи и напряжения в элементах РЭА, тепловые и электрические пробои в элементной базе РЭА оценка стойкости и определение значений параметров МЭМИ, как правило, осуществляется на основе экспериментальных исследований. В связи с этим, ниже предложена методика оценивания количественных значений параметров МЭМИ, с использованием критериального подхода в оценке состояния АТС [7-9].
Методика определения уровня стойкости АТС к воздействию МЭМИ. В основу методики положен критериальный подход в оценке состояния АТС после воздействия МЭМИ, согласно которого решение об уровне стойкости принимается по значениям параметров МЭМИ, при которых произошел отказ в РЭА АТС. Критерием в данном случае является отказ в работе РЭА АТС, а критериальным уровнем стойкости значение параметра МЭМИ при котором произошел этот отказ. Важным преимуществом критериального подхода является возможность построения вероятностных моделей отказов задаваемых функциями:
Р = Ф(К), (1)
где Р - вероятность отказа; Ф - функциональная зависимость; К - критерий отказа.
При оценивании воздействия МЭМИ в качестве критерия отказа возможно использование значений:
- излученной энергии (энергия в течение времени всего излучения по объекту) Ж > Жкр ;
- удельной энергии (энергия одной пачки импульсов), Еуд > Еуд р
- удельной энергии импульса, / > 1кр .
Использование вероятностных моделей в сочетании с экспериментальными данными позволяет определить верхние и нижние границы вероятности появления отказов, что в конечном итоге дает возможность давать нижние и верхние оценки уровня стойкости РЭА АТС к воздействию МЭМИ [10-14]. Очевидно, что при меньшей вероятности отказа стойкость выше, а при большей стойкость ниже. Следовательно, если необходимо ужесточить требования по стойкости, то необходимо использовать пессимистические оценки и в качестве уровня стойкости использовать значения параметров МЭМИ соответствующих нижнему значению вероятности отказа. Данный подход использован в предлагаемой методике.
Методика оценивания стойкости автономных технических систем к мощным электромагнитным воздействиям основана на последовательности действий, выполняемых в ходе проведения исследований «эксперимент-расчёт-эксперимент» и представляет собой ряд взаимосвязанных этапов, представленных на рисунке.
На первом этапе (блоки 2-5) объект испытаний подвергается электромагнитному воздействию (ЭМВ) на нескольких нарастающих (до критериальных) уровней воздействия (гБЕЗ) с одновременным измерением контролируемых параметров объекта (ХНАВ) в подконтрольных (критических) узлах и цепях.
Количество облучений выбирается исходя из обеспечения регистрации реакции объекта испытаний и получения зависимости состояния объекта от параметров воздействующего поля. Как правило, должно быть не менее трех уровней облучения.
Для получения данных по состоянию объекта в зависимости от частотной составляющей ЭМВ, облучение объекта производится импульсом (импульсами) с заданными параметрами МЭМИ.
Алгоритм определения критериальных параметров отказа автономных технических систем при электромагнитном воздействии на стенде критериальных исследований
Второй этап (Блок 6). Полученные на первом этапе контролируемые параметры пересчитыва-ются (экстраполируются) на заданное воздействие (гТТЗ).
Третий этап (Блок 7). Подконтрольная часть объекта испытаний подвергается воздействию МЭМИ с заданными параметрами (гТТЗ), а в электрических цепях связи с помощью специальных генераторов осуществляется инжекция токов (напряжений) с параметрами, рассчитанными на предыдущем этапе (гИСП).
Четвертый этап (Блок 8-9). Обработка результатов измерений. Заключение об уровне стойкости АТС к воздействию МЭМИ.
В качестве количественного значения критерия отказа АТС принимается соотношение [3]:
К > (Арф- АрКр)(I- 1кр ), (2)
где К - некоторая постоянная величина; I - пиковое значение излучаемого генератором параметра ^, Еуд,„0 Iкр - критериальное значение излучаемого генератором параметра (Шкр , Еуд кр Iкр); АрФ, Аркр - фактические и критериальные значения измеряемых параметров (например - напряжений, токов).
Следовательно, задача испытаний состоит в том, чтобы по результатам испытаний ограниченного числа образцов АТС с заданной достоверностью (у > 0,9) оценить выполнение соотношения (2).
Испытания должна включать в себя:
- расчетно-экспериментальную оценку и нормирование контролируемых параметров (токов, напряжений) (ХНАВ), наводимых в контролируемых цепях АТС;
- получение и систематизацию статистической информации о параметрах критических нагру-
зок;
- выбор наиболее критичных (чувствительных) подсистем, узлов и цепей АТС;
- расчет верхней и нижней границ вероятности отказа. Результатом испытаний являются:
- несмещенные оценки вероятности отказа при воздействии МЭМИ по формуле [4]:
Л
Р =Ф
Л-1
Ы2-фс*
(3)
У
где г) = - - коэффициент стойкости; У и Х- оценки математического ожидания (среднего значения) критической и действующей нагрузок для данной цепи АТС, полученные соответственно по результатам измерений; сУ - экспериментальный коэффициент вариации критической нагрузки; сХ = -Х- экспериментальный коэффициент вариации фактической нагрузки; 8У и 8Х - экспериментальные оценки средне-квадратического отклонения критической и фактической нагрузки соответственно.
Информация о параметрах распределения критических нагрузок (Уи SУ) формируется по результатам планируемого количества экспериментов «нагружений» г-го объекта испытаний.
Определение доверительных границ вероятности отказа проводится в два этапа [3]: - вычисление значений:
К = -7^2=, (4)
К2 = (5)
- нахождение верхней и нижней границ оценки стойкости:
кн = к1-иг-1- + -^1
I + ± • V (6)
р IV
где /&=-§; иу - квантиль стандартного нормального распределения, по уровню доверия у;
К1
1 1
(—+ ~)2/( 2 54Х—^ + ~—г - количество «нагружений» г-го объекта; п - количество «нагру-
жении» в эксперименте.
Верхняя и нижняя границы вероятности отказа определяются как:
Рв = Ф(Кв) и Рн = Ф(Кн). (7)
Таким образом, оценки верхней и нижней границы значений вероятности отказа образца АТС будут определять верхний и нижний уровень стойкости РЭА АТС к воздействию МЭМИ.
Предложенная расчетно-экспериментальная методика определения уровней стойкости к воздействию МЭМИ является дальнейшим продолжением совершенствования научно-методического обеспечения исследования стойкости РЭА к электромагнитным излучениям.
Особенностью методики является возможность исследования стойкости РЭА на повышенных нагрузках с целью получения гарантированных оценок стойкости на основании проведения исследований «эксперимент-расчёт-эксперимент».
Список литературы
1.Клещевников Г.М., Макаренков А.А. Экспериментальная методика оценки критериальных параметров стойкости РЭА к воздействию мощных электромагнитных излучений. М.: Вооружение и экономика, №3(57). С. 88-100.
2. Балюк Н.В., Кечиев Л.Н., Степанов П.В. Мощный электромагнитный импульс: воздействие на электронные средства и методы защиты. М.: ООО «Группа ИДТ», 2008. 478 с.
3. Тескин О.И., Костюкова Т.М. Интервальное оценивание показателя надежности при использовании модели «нагрузка - прочность» // Статистические методы оценивания и проверки гипотез (Межвузовский сборник научных трудов). Пермь: Пермский университет, 2008.
4. Першин В.Т. Основы современной радиоэлектроники. Ростов-на-Дону: Феникс, 2009. 544 с.
5. Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба. М.: Вузовская книга, 2013. 360 с.
6. Радзиевский В.Г., Трифонов П.А. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех. М.: Радиотехника, 2009. 288 с.
7. Головицына М.В. Проектирование радиоэлектронных средств на основе современных информационных технологий. М.: Интернет-университет информационных технологий. Бином. Лаборатория знаний, 2011. 504 с.
8. Давыдов А.С. Квантовая механика. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 704 с.
9. Кураев А.А., Попкова Т.Л., Синицын А.К. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Новое знание, Инфра-М, 2013. 424 с.
10. Болдин А.П., Максимов В.А. Основы научных исследований. М.: Академия, 2012. 336 с.
11. Халафян А.А. Промышленная статистика. Контроль качества, анализ процессов, планирование экспериментов в пакете STATISTICA. М.: Либроком, 2013. 384 с.
12. Власов К.П., Власов П.К., Киселева А.А. Методы исследований и организация экспериментов. М.: Гуманитарный центр, 2002. 258 с.
13. Афанасьева Н.Ю. Вычислительные и экспериментальные методы научного эксперимента. М.: КноРус, 2016. 336 с.
14. Радаев Н.Н. Методы оценки соответствия технических систем представляемым требованиям при малом объеме испытаний. Монография. Академия Петра Великого, 1997. 390 с.
15. Горбунова А.А. Электромагнитные излучения технических средств: идентификация параметров источников побочных электромагнитных излучений технического средства по измерениям в ближней зоне. М.: URSS, ЛЕНАНД, 2016. 138 с.
16. Зарубежные радиоэлектронные средства. Книга 4: Элементная база // Под ред. Ю.М. Перу-нова. В 4-х книгах. М.: Радиотехника, 2010. 400 с.
17. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Методы теории целых функций в радиофизике, теории связи и оптике. М.: ЛЕНАНД, 2020. 224 с.
18. Волощенко П.Ю. Теория энергетических процессов СВЧ в электронной волновой цепи: монография. Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2017. 100 с.
19. Ившин В.В., Лумельский Я.П. Статистические задачи оценивания в модели "нагрузка -прочность". Пермь: Пермский университет,1995.
20. Журавлева Л.В. Электрорадиоизмерения. М.: Академия, 2004. 144 с.
21. Боридько С.И., Дементьев Н.В., Тихонов Б.Н., Ходжаев И.А. Метрология и электрорадио-измерения в телекоммуникационных системах. М.: Горячая Линия - Телеком, 2007. 376 с.
Разумов Александр Владимирович, д-р техн. наук, профессор, старший научный сотрудник, vka@mil.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского,
Махонин Александр Борисович, канд. техн. наук, доцент, старший научный сотрудник, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского,
Гоголевский Анатолий Сергеевич, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского
EXPERIMENTAL METHOD OF EVALUATION OF THE RESISTANCE OF RADIO-ELECTRONIC EQUIPMENT OF A UTONOMOUS TECHNICAL SYSTEMS TO THE IMPACT OF PO WERFUL
ELECTROMAGNETIC RADIATION
A.V. Razumov, A.B. Makhonin, A.S. Gogolevskii
The analysis of the factors of high-power electromagnetic radiation, which affects the radio-electronic equipment of autonomous technical systems, has been carried out. An algorithm and methodology for conducting experiments to assess the levels of resistance of autonomous technical systems to the effects of high-power electromagnetic radiation has been developed. As a stability criterion, the condition for the occurrence of a failure in the operation of the electronic equipment of the automatic telephone exchange was chosen. The highpower electromagnetic radiation parameters to be measured in the course of experimental studies are determined.
Key words: experimental technique, electromagnetic radiation, autonomous technical systems, algorithm, experiment.
Razumov Alexander Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, senior researcher, vka@mil.ru, Russia, St. Petersburg, A.F. Mozhaisky Military Space Academy,
Makhonin Alexander Borisovich, candidate of technical sciences, docent, senior researcher, Russia, St. Petersburg, A.F. Mozhaisky Military Space Academy,
Gogolevskii Anatolii Sergeevich, candidate of technical sciences, senior researcher, Russia, St. Petersburg, A.F. Mozhaisky Military Space Academy
УДК 004.04
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-137-140
РАЗРАБОТКА ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Р.В. Романов, С.С. Кочеткова
В представленной работе определены условия влияния бактериологического состава воды на техническое состояние труб. Разработана параметрическая модель взаимосвязи технического состояния централизованного водоснабжения от значений химического и бактериологического состава воды. Определено, что необходимо учитывать гидродинамические факторы, поскольку при долгих простоях воды снижается содержание кислорода, и активизируются анаэробные восстановительные процессы, а увеличение давления может свидетельствовать о коррозии и высоком зарастании участка водопроводной сети. Проведен парный корреляционный анализ показателей состава воды от санитарно-технического состояния водопроводной сети по критерию Пирсона.
Ключевые слова: техническое состояние труб, параметрическая модель, химический и бактериологического состав воды.
Объект исследования и постановка задачи. Возросшее антропогенное воздействие на окружающую среду, влекущие загрязнение водоемов и источников водоснабжения, недостаточно эффективная работа водопроводных сооружений, износ сетей водоснабжения и нарушение их эксплуатации приводит к неудовлетворительной саниторно-эпидемиологической обстановке и обуславливает высокий риск здоровью населения [1]. В настоящее время становятся наиболее актуальными проблемы питьевого водоснабжения, в том числе изменение качества питьевой воды в системах при централизованном водоснабжении [2,3]. Проблема в некоторых регионах носит кризисный характер. В связи с этим совершенствуется нормативная база охраны водных ресурсов, вводятся новые подходы к оценке качества питьевого водоснабжения, применяются интегральные оценки качества по химическим и бактериологическим параметрам для снижения рисков заболеваемости населения, связанных с водным фактором.
В зарубежной и отечественной литературе отмечается негативное воздействие ряда микроорганизмов на техническое состояние водопроводных труб, что в свою очередь приводит к ухудшению качества питьевой воды [4,5]. В настоящее время основное внимание уделяется процессам коррозии стали, из которой изготовлено большинство водопроводных труб. Однако влияние на качество воды железа и пластика остается без внимания. Кроме этого не менее актуальным является оценка состояния водопроводной сети и запорной арматуры в системе централизованного водоснабжения, оценить которое можно с помощью химического и бактериологического состава воды. Химический состав воды исследуется на этапах забора воды из источника и перед подачей в распределительную сеть [6]. Однако оценка химического состава воды централизованного водоснабжения перед подачей абоненту не оценивается. Контроль качества воды в распределительной сети непосредственно перед подачей ее потребителям проводится только по физическим (органолептическим) и микробиологическим показателям, и его частота определяется количеством жителей населенного пункта. На качество воды в централизованной системе водоснабжения влияет интенсивность и проток воды [7]. Это связано с тем, что при долгих простоях воды снижается содержание кислорода, и активизируются анаэробные восстановительные процессы.
Целью работы является разработка параметрической модели взаимосвязи технического состояния централизованного водоснабжения от значений химического и бактериологического состава воды на всех участках разводящей водопроводной сети, а также влияние гидравлических факторов.
