CC BY
33
УДК 623.41
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА БОЕГОТОВНОСТЬ ВООРУЖЕНИЯ
БОЕВОЙ МАШИНЫ
К. А. Слуцкий, С.Н. Богомолов, Е.В. Кищенко
Представлены результаты натурного эксперимента по определению математического ожидания и интервальной оценки средней наработки до появления частичного отказа стабилизатора поля зрения прицела наводчика Б8К1.
Ключевые слова: вооружение боевой машины, стабилизатор вооружения, стабилизатор поля зрения прицела, частичный отказ.
Стабилизатор вооружения (СВ) является одной из самых сложных систем вооружения боевой машины (ВБМ), с которой связаны все его основные элементы. Исправное состояние СВ определяется двумя параметрами - жёсткостью и степенью демпфирования по приводу вертикального и горизонтального наведения. Выход параметров жёсткости и степени демпфирования за пределы технических требований (ТТ) может соответствовать как изменению отдельных характеристик СВ (минимальная и максимальная скорости, плавность наведения и т.д.), так и его полному отказу (когда параметры невозможно восстановить регулировкой). Поэтому частичные отказы СВ могут потребовать различных затрат времени на их устранение, которые могут быть довольно значительными и приближаться или даже превышать время замены неисправного элемента СВ. Кроме того, на продолжительность регулировки существенное влияние оказывает квалификация специалистов подразделений технического обслуживания.
Под частичным отказом СВ понимаются такие отклонения от ТТ значений жесткости и степени демпфирования, на контроль и устранение которых специалисту требуется не более 0,5 ч. Остальные частичные отказы СВ считаются полными и учитываются в параметрах потока полных отказов. При применении машин учебно-боевой группы эксплуатации указанные частичные отказы выявляются с высокой вероятностью и должны устраняться.
Анализ известных статистических данных показывает, что частость частичных отказов для СВ за год непрерывного кратковременного хранения может составлять около 12 % общего количества машин боевой группы эксплуатации, а увеличение ошибки наводки (Еу= 0,15 ТД, Е2= 0,25 ТД) снижает быстродействие СВ на 3.. .5 %[1].
Характеристики стабилизаторов поля зрения (СПЗ) прицелов в процессе эксплуатации практически не изменяются, следовательно, не изменяются возможности по разведке целей. Однако в СПЗ, которые являются одновременно датчиками сигналов управления для СВ, в процессе экс-
281
плуатации изменяется нулевой фон. Это изменение приводит к постоянному смещению центральной прицельной марки относительно выверенного положения после включения стабилизатора. Максимальная величина смещения «электрического нуля» в соответствии с ТТ не должна превышать 1' (0,29ТД) [2, 3, 4].
С целью исследования данного параметра был проведен натурный эксперимент [5]. Задачи эксперимента ставились следующие:
- определить закон распределения величины смещения «электрического нуля» датчика положения орудия и оценить соответствие априорно выбранной модели экспериментальным данным по критерию согласия; установить основные параметры закона распределения и определить точность оценки математического ожидания величины смещения «электрического нуля» датчика положения орудия (при доверительной вероятности в соответствии с отраслевым стандартом для радиоэлектронной аппаратуры Р = 0,9 [6]);
- определить математическое ожидание и интервальные оценки средней наработки до появления частичного отказа (смещение «электрического нуля» более 1').
Измерение значений параметра и регистрация результатов опытов проводились при выполнении операций по контролю технического состояния отдельных элементов вооружения боевых машин в войсковой части постоянной готовности. Наличие в этой части объектов с различными наработками элементов ВБМ (при допущениях об одновременном начале и одинаковых условиях эксплуатации) позволило рационально спланировать пассивный эксперимент [7]. При этом за контролируемый входной фактор принимался расход ресурса системы управления огнем (неконтролируемые внешние условия - климатические условия западного военного округа (ЗВО), «средние» условия хранения вооружения [8] и циклический характер эксплуатации ВБМ в частях постоянной готовности). Полученные статистические данные обрабатывались в соответствии с принятой методикой
[9, 10, 11].
В ходе эксперимента были проведены п = 90 опытов; максимальные ^тах, 5гтах и минимальные значения смещения «электриче-
ского нуля» составляли 5' и 0' соответственно (увод центральной прицельной марки от выверенного положения во всех опытах происходил влево и вниз, что определило положительные значения величины смещения «электрического нуля», кроме того, эти значения в каждом опыте по вертикали и горизонтали принимались равными). Для вычислений полученный в результате проведения опытов статистический ряд разбивался на интервалы
(формула Стреджесса) с длиной И *, где
282
е _ с •
Ь* = ' тах °Ш1П
1 + 3,2^п '
после чего производился подсчет частот пг и частостей уг (г - номер интервала) исследуемой случайной величины (смещения «электрического нуля»).
Выборочное статистическое среднее определялось как
—* к
с = П ,
г =1
где к - число групп статистического ряда (интервалов); - значение изучаемой величины на г-м интервале.
Выборочная дисперсия О* и выборочное среднеквадратическое о8* отклонение рассчитывались по формулам [10, 11]
Ос * = £ ПгС2 _ (С * )2, г=1
* I *
=А/ .
Результаты расчетов указанных величин представлены в табл.1.
Таблица 1
Результаты расчетов основных числовых характеристик исследуемой величины и данных для построения гистограммы
Статистический ряд Результаты расчётов
Интервал Значений S min i, S max i угл. мин Частота Частость Середина интервала С, угл. мин V/ • St V • (Si )2 II
0-1 17 0,19 0,5 0,1 0,05 0,19
1-2 28 0,3 1,5 0,45 0,68 0,3
2-3 24 0,27 2,5 0,68 1,7 0,27
3-4 14 0,16 3,5 0,56 1,9 0,16
4-5 7 0,08 4,5 0,36 1,6 0,08
Сумма 90 100 2,15 5,93
По результатам расчета Ь1 строилась гистограмма, представленная на рисунке. По ее виду допущено, что смещение «электрического нуля» имеет нормальное распределение, а плотность распределения исследуемой величины определяется выражением, которое было оценено максимумом правдоподобия
/ (S) =
_(Si -2,15)2 1 „ 25,93
2,44л/2р '
Необходимо проверить, насколько наблюдаемые данные подчинены нормальному закону N (2,15; 2,44).
283
Гистограмма и теоретическая кривая распределения плотности вероятностей смещения «электрического нуля»
Сформулируем задачу проверки гипотезы о значении закона распределения. Н0 - проверяемая гипотеза: данные подчинены найденному нормальному распределению. Нх - альтернативная гипотеза: данные подчинены какому-то другому распределению. Для решения задачи воспользуемся критерием хи-квадрат Пирсона. Для этого определим вероятности для каждого из интервалов, пользуясь предлагаемым законом распределения. Пусть уровень значимости выбран: а =0,1.Число степеней свободы распределения критерия согласия определено как г = к-2-1 = 2, а критическое значение при а = 0,1 в соответствии с [10] принято х1 Кр =4,6.
По известным величинам /(81) значение критерия определялось по формуле
X 2 = £ (щ - nf (Si))
2
*=1 п/ () Результаты расчётов представлены в табл. 2.
Расчёт критерия согласия
Таблица 2
Статистический ряд Результаты расчётов
Интервал значений S min i , S max i угл. мин Частота ni f (Si) nf (Si) (ni - nf (Si ))2 nf (Si)
0-1 17 0,13 11,8 2,2
1-2 28 0,29 26,5 0,1
2-3 24 0,31 28 0,6
3-4 14 0,17 15,7 0,1
4-5 7 0,51 4,6 0,5
Сумма 90 - - 3,5
2 2
Поскольку Хр > х , то проверяемая гипотеза не отвергается, опытные данные не противоречат предполагаемому закону распределения и их отличия могут быть объяснены случайностью наблюдений. Следовательно,
значение величины смещения «электрического нуля» распределено по
—*
нормальному закону с рассчитанным математическим ожиданием £ =
*
2,15 и среднеквадратическим отклонением ( = 2,44.
Для определения верхней и нижней границ доверительного интервала генеральной средней величины смещения «электрического нуля» использована зависимость
у= Ф
г ГЛ
вы п
*
где в - точность числовой оценки (доверительный интервал) генеральной средней; у - надежность оценки (доверительная вероятность, принятая равной 0,9). Используя обратное интерполирование функции Лапласа, точность оценки определена как е = 0,2', следовательно, генеральная средняя величина смещения «электрического нуля» была принята равной 2,15± 0,2'.
Для определения математического ожидания т1 средней наработки СПЗ до появления частичного отказа из общего количества опытов было выбрано п = 28 измерений, где значения величины смещения «электрического нуля» совпадали с ТТ для этого параметра (1'). Результаты расчетов, полученные с использованием вышеизложенной методики, приведены в табл.3.
Таблица 3
Результаты расчетов основных числовых характеристик
исследуемой величины
Статистический ряд Результаты расчётов
Интервал значений (Ц -1, ti ^ час Частота п Частость Vi = щ / п Середина интервала 4 час Viti VI (Ц )2
25-65 6 0,21 45 9,45 425,3
65-105 9 0,32 85 27,2 2312
105-145 7 0,25 125 31,3 3912,5
145-185 4 0,14 165 23,1 3811,5
185-225 2 0,08 205 14,3 2931,5
Сумма 28 1,00 105,3 13392,8
После расчета Б*ь поскольку объем выборки небольшой (п<30), определялось «исправленное» значение выборочной дисперсии
285
о, •= Л- о,'.
п -1
Во избежание ошибок нормальное распределение числовой характеристики математического ожидания средней наработки СПЗ до появления частичного отказа (т.е. выборочного среднего ,*) заменялось на распределение Стьюдента, а точность оценки исследуемой величины определялась по формуле
*
= (
е — ,7 ' , л/п
где * — V О* - «исправленное» выборочное среднеквадратическое отклонение; ,у(у,п) - табличное значение [11].
При у — 0,9 математическое ожидание средней наработки СПЗ до частичного отказа т, »105 ± 20 часов.
Таким образом, в результате проведения эксперимента установлено, что среднее время наработки СПЗ до появления частичного отказа (смещение «электрического нуля» более 1' с вероятностью 0,9 составляет 105 ± 20 часов, при этом математическое ожидание величины сбивания электрической выверки прицела наводчика Б8К1 в среднем составляет 2,15', а среднеквадратическое отклонение может составить 2,44'.
В результате исследования частичных отказов установлено:
- часть частичных отказов ВБМ в процессе эксплуатации контролируется и устраняется с большой вероятностью во время технических об-служиваний. Учитывать влияние таких отказов на уровень боеготовности ВБМ следует по известным среднегодовым отклонениям значений параметров от номинальных;
- другие частичные отказы (смещение электрического нуля) появляются в элементах ВБМ с увеличением наработки, но в силу ряда причин практически не устраняются в течение длительного времени эксплуатации. К этим причинам относятся: низкий уровень знаний и навыков всех категорий обслуживающего персонала; высокая сложность работ для экипажей боевых машин и достаточно жесткие требования к точности выполняемых операций; недостаточное обеспечение, а зачастую и просто отсутствие специальных инструментов и приспособлений. Эти причины затрудняют контроль технического состояния ВБМ силами экипажа.
Вероятность появления частичных отказов по мере расходования ресурса составных частей ВБМ постоянно увеличивается. Как и в случае с полными отказами вооружения, это обуславливается влиянием экипажа и увеличением продолжительности срока эксплуатации. «Накапливаясь» с
течением времени, частичные отказы снижают уровень боеготовности и, следовательно, должны учитываться при моделировании процессов функционирования ВБМ.
Список литературы
1. Безенкин К. А. Основы теории комплексов вооружения танка, ме-
. д-ра техн. наук. М., 1980.
Руководство Руководство Руководство
по эксплуатации
по эксплуатации
по эксплуатации
тоды оценки и оптимизации: дис. 357 с.
2. Стабилизатор вооружения. МКРН.462534.004 РЭ, 2002. 77 с.
3. Стабилизатор вооружения. МКРН.461314.001 РЭ, 2002. 87 с.
4. Стабилизатор вооружения. МКРН.461314.027 РЭ, 2012. 70 с.
5. Корнеев В. В. Организация и проведение научных экспериментов. Ч. 1. М.: ВА БТВ, 1987. 36 с.
6. Применение положений теории надежности для решения практических задач при эксплуатации вооружения и военной техники / под ред. Р.В. Сидоренко. М.: ВА БТВ, 1988. 73 с.
7. ГОСТ 24. 026-80. Теория планирования эксперимента. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 1980. 38 с.
8. Руководство по организации эксплуатации и ремонта бронетанкового вооружения и техники в Вооруженных силах Российской Федерации в мирное время. М.: Воениздат, 1998. 53 с.
9. Бекетов С. А. Основы теории планирования эксперимента. М.: ОА ВСРФ, 2001.70 с.
10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. 480 с.
11. Журко М. Д. Применение математических методов в военном деле. М.: ВА БТВ, 1984. 409 с.
Слуцкий Константин Анатолиевич, адъюнкт очной штатной адъюнктуры, kostya.slutsky@yandex. т, Россия, Рязань, Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В. Ф. Маргелова,
Богомолов Сергей Николаевич, адъюнкт очной штатной адъюнктуры, sergei. bogomolov@yandex. т, Россия, Рязань, Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В. Ф. Маргелова,
Кищенко Евгений Викторович, канд. техн. наук, доц., kostya.slutsky@yandex.т, Россия, Рязань, Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В. Ф. Маргелова
EXPERIMENTAL STUDY OF THE FACTORS AFFECT THE COMBAT READINESS OF WEAPONS COMBAT VEHICLE
K.A. Slutsky, N.E. Starikov, S.N. Bogomolov
A mathematical model for assessing the combat readiness of a combat vehicle is presented, taking into account, in contrast to existing analogous models, the effect of the preparedness indicator on the designation of a model, taking into account the probabilities of weapons readiness states corresponding to the stages of preparation for use, which makes it possible to more objectively assess the readiness of weapons Machines to their intended use.
Key words: armament of a combat vehicle, readiness for use as intended, combat readiness of a combat vehicle.
Slutsky Konstantin Anatolievich, associate adjunct full-time staff, kostya. slutsky@yandex. ru, Russia, Ryazan, Ryazan, Higher Airborne Command School named after General of the Army V.F. Margelov,
Bogomolov Sergey Nikolaevich, associate adjunct full-time staff, sergei. bogomolovayandex.ru, Russia, Ryazan, Ryazan, Higher Airborne Command School named after General of the Army V.F. Margelov,
Kishchenko Evgeny Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, kostya. slutsky@yandex. ru, Russia, Ryazan, Ryazan Higher Airborne Command School named after General of the Army V.F. Margelov
