CC BY
168
УДК 629.7.017
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ЭТАПЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
---------- В. В. Белова /—----
Постановка задачи
Происшедшие аварии в ракетно-космической отрасли в 2011-2012 г. [1] требуют анализа не только системы обеспечения контроля качества и надежности применяемой техники, но и рассмотрения вопросов совершенствования технологий комплексных автоматизированных испытаний структурно-сложных систем, которым в настоящее время в России не уделяется достаточного внимания.
В данной работе рассматривается задача анализа надежности системы обеспечения теплового режима (СОТР) транспортного грузового корабля (ТГК) «Прогресс» на этапе комплексных электрических испытаний (КЭИ) на контрольной испытательной станции (КИС), техническом комплексе (ТК) и стартовом комплексе (СК).
Этап КЭИ космического аппарата (КА) является одним из заключительных этапов наземных испытаний. Основной задачей КЭИ является проверка работоспособности всех систем полномасштабного изделия при заданных ресурсных и временных ограничениях.
СОТР является структурно-сложной системой и обладает рядом особенностей в реализации разнообразных способов резервирования (структурного, нагрузочного, временного, информационного, алгоритмического, функционального), оценки возможности возникновения нескольких несовместных видов отказов, а также наличия скрытых и явных отказов. Структурный состав, функциональная схема и характеристики надежности элементов определены для каждого этапа испытаний КЭИ (КИС, ТК, СК). В качестве основных показателей надежности рассматривается вероятность безотказной работы (ВБР) и вероятность отказа.
При анализе надежности должны учитываться ограничения:
1) функциональные элементы признаются восстанавливаемыми (заменяемыми) / невосста-навливаемыми в зависимости от фазы испытаний;
2) длительность любого этапа (фазы) испытаний ограничена верхней и нижней границами. Суммарная длительность всех этапов испытаний не превышает заданного времени;
3) на время испытаний разрешается использовать до 10 % от общего технического ресурса прибора. Так как объект работает не непрерывно, учитывается суммарная наработка;
4) наличие встроенной и/или внешней системы контроля с заданной достоверностью (методической или инструментальной);
5) необходимость автоматизации задач такого класса.
В настоящее время на российском рынке одним из лидеров автоматизации моделирования надежности является технология программных средств автоматизированного моделирования показателей надежности - программного комплекса (ПК) Relex Software (США).
В состав ПК Relex входят восемь аналитических модулей: прогнозирование безотказности (Reliability Prediction), прогнозирование ремонтопригодности (Maintainability Prediction), анализ видов, последствий и критичности отказов (FMEA/FMECA), блок-схемы надежности (Reliability Block Diagram), деревья отказов/событий (Fault Tree/Event Tree), марковский анализ (Markov Analysis), статистический анализ (Weibull Analysis), оценка стоимости срока службы (Life Cycle Cost) [2].
В связи с внедрением в ОАО РКК «Энергия» ПК Relex, представленного на российском рынке компанией PTC [3], для управления качеством, надежностью и рисками изделий корпорации решение задачи анализа надежности СОТР ТГК «Прогресс» реализуется основными видами логико-вероятностных методов (ЛВМ): блок-схем надежности, фазовых (поэтапных) диаграмм надежности, дерева отказов (ДО).
Следует отметить, что структурные схемы надежности (ССН) нельзя путать с принципиальными, функциональными, структурными и другими схемами систем, хотя в частных случаях они могут совпадать. На рис. 1 приведена функциональная схема СОТР ТГК «Прогресс».
Рис. 1. Функциональная схема системы обеспечения теплового режима транспортного грузового корабля «Прогресс»
Системное дерево СОТР транспортного грузового корабля «Прогресс», набранное в модуле РМБЛ/РМБСЛ ПК Яе1ех, представлено на рис. 2.
Дерево системы
Фильтр р н В ОС ш н В ■ В и
Паи» в* енова»іе Обозмачеше дет,,. Идентификатор дерева системы По зкдетое обозначение Описание
3 СТР Система Система
:-Б) Система 1
ЗР ЭНАЗ Система* ЗЗУ. 3592.003-01 агрегат электронасосный
Р Насос 1 Система 25 насос
^ Насос 2 Система 44 насос
Р ЖЖТ2 Системен 11Ф6І5.52Ю 5010А77-0 теплообме***« жидкостно-жид..,
Зр ГЖА2 Система 24 11Ф615 52Ю 50006А77-0 агрегат газожидкостный
Р Теплообне... Система 26 11Ф615.52Ю 50006А77-200 теплообме»*«к газожидкостный
Р вентилятор Система27 11Ф615.520 50005А77-0 вентилятор
р 1Ф Система 29 11Ф732.8033-0А фильтр
р 363 Система 30 11Ф732.80О6'0А блок клапанов
0Р Клапан ярема... СистемаЗХ І1Ф732.8029-0 клапан дренажної
]Р Клапан дрена... Система 36 11Ф732.8009-0 клапан дренажный
Р КР1 Система 40 11Ф732.8001-0 кран ручной
Р 1К Система41 11Ф732.803І-0 компенсатор
•Ї Р ЖЭН Система 42 1Ж 8501-0 электронагревате/ь жидкостной
3 Система2
1р ЭНАЗ Система43 ЗЗУ.3592.004 агрегат электромэсослый
р Насос 1 Система45 насос
Р насос 2 Система47 насос
1Р ЭНА1 Система 48 11Ф615.52Ю 5035А77-0
Р Насос 1 Система 49
Р Насос 2 Система 50
Р ЖЖТ1 Система 51 11Ф615.52Ю 5010А77-0 теллообме»*мк жидкостно-жид...
зр гжА1 Система 52 11Ф615.52Ю 50006А77-0 агрегат газожидкостный
Р Теплообме.,. Система 53 11Ф615.52Ю 50006А77-200 теплообме***»: газожидкостный
Р вентилятор Система 54 11Ф615.52Ю 50005А774) вентилятор
р РРЖ Система 5 5 ЗЗУ.3531.001 регулятор расхода жидкости
Р 2Ф Система 56 11Ф732.8033-0А фильтр
~1 Р ЭФ Система 5 7 11Ф732.8033-СА55 фильтр
ЗР Блок клапанов Система 11Ф732.8006-0А блок клапанов
В 2К Система62 иФ732.8035-0 компенсатор
®Р Клапандрема... СистемабЗ 11Ф732.8023-0 клапан дренажный
О ГИ214 СистемабЗ 11Ф732.8068-0 пираклапан
іР АТ5-АТ7 Система69 11Ф615.52Ю 5032А77-0 Терноплата
Р АТ8 Система 74 11Ф615.52Ю 5033А77-0 Термоплата
Р ТБА Система 78 313ГК.52Ю 5001А-0 Термоплата
:Р Средства венти... Система 13
Р Вентилятор Система 79 1ЖС. 530 5011-0
р Вентилятор Система80 1ЖС.53Ю 5002-0
30 Автоматика СТР Система 16
Р ВАЛ-65 Система 17
Рис. 2. Дерево Системы СОТР транспортного грузового корабля «Прогресс» в модуле РМБЛ/РМБСЛ ПК Яе1ех
1. Структурная схема надежности СОТР КА
Предлагается методика оценки ВБР СОТР ТГК «Прогресс» методом ССН, что естественно при близости функциональной и надежностной схем. На рис. 3-13 приведены ССН функциональных элементов СОТР ТГК «Прогресс», построенные в графическом редакторе модуля Ор8іш ПК Яеіех.
В состав СОТР входит активная система терморегулирования (СТР) и средства пассивного терморегулирования (СПТР). ССН СОТР показана на рис. 3.
Начало .
СТР СПТР
Интенсивность отказов: 0 - Интенсивность отказов: 0
Кол-во: 1 Кол-во: 1
Конец
1::1
Е
СПТР
Привязан к: > 1>
А.З Кол-во: 1
Рис. 3. Структурная схема надежности СОТР
Гидросистема СТР объединяет два замкнутых гидравлически несвязанных контура: контур грузового отсека (КГО) и контур навесного радиатора (КНР); вентиляционные устройства ее теплообменных агрегатов. ССН СТР показана на рис. 4.
■Ч
Начал сі
КГО КНР Средства вентиляции
Интенсивность отказов: 0 - : Интенсивность отказов: 0 - Интенсивность отказов: 0
Кол-во: 1 Кол-во: 1 Кол-во: 1
Конец
1::1
Рис. 4. Структурная схема надежности СТР
КГО определяется группой элементов электронасосного агрегата (ЭНА), обеспечивающей циркуляцию теплоносителя в контуре, и группой элементов, образующих контур и сохраняющих его герметичность.
ССН КГО показана на рис. 5. ССН ЭНА КГО показана на рис. 6.
а
Привязан к: Привязан к:
А.4-11 А.4-2
Группа ЭНА КГО > > Группа сохранения герметичности
Кол-во: 1 Кол-во: 1
а
Рис. 5. Структурная схема надежности КГО
>н>
Блок126 Интенсивность отказов: 11 Кол-во: 2
1 ::2 - режим ожидания Вероятность переключения: 1
Блок126 Интенсивность отказов: 11 Кол-во: 2
Рис. 6. Группа ЭНА КГО Общий вид ССН группы ЭНА показана на рис. 7.
Канал управления БАП-01 Интенсивность отказов: 0,07056 Кол-во: 1
Начало
Рис. 7. Структурная схема надежности группы ЭНА ССН группы сохранения герметичности КГО показана на рис. 8.
КК5
Интенсивность отказов: 0,2 Кол-во: 1
КК4
Интенсивность отказов: 0,2 Кол-во: 1
ВК5
Интенсивность отказов: 0,2 Кол-во: 1
ВК4
Интенсивность отказов: 0,2 Кол-во: 1
Интенсивность отказов: 0,014 Кол-во: 1
Теплообменник ПЖА Интенсивность отказов: 0,0571 Кол-во: 1
ЖЖТ2 Интенсивность отказов: 0,0571 1К Интенсивность отказов: 0,0014 Кол-во: 1
ВКЗ
Интенсивность отказов: 0,00014 Кол-во: 1
ВКВ 1Ф ЗБЗ
Интенсивность отказов: 0,00014 > 1> Интенсивность отказов: 0,108 Интенсивность отказов: 0,14
Кол-во: 1 Кол-во: 1 Кол-во: 1
Конец
Рис. 8. Структурная схема надежности группы сохранения герметичности КГО
КНР имеет в своем составе внутреннюю и наружную магистрали. Внутренняя магистраль (ВМ) обеспечивает температурный режим в приборном отсеке (ПО) и агрегатном отсеке (АО) через регулятор расхода жидкости (РРЖ) и осуществляет тепловую связь с теплоносителем КГО через свои теплообменные устройства. Наружная магистраль (НМ) осуществляет транспортировку избыточного тепла к навесному холодному радиатору (НХР) для сброса его в окружающее пространство, средства вентиляции герметичных отсеков изделия предназначены для обеспечения направленной общей циркуляции газа в отсеках, средства управления обеспечивают управление агрегатами СОТР в соответствии с принятой логикой работы системы. ССН КНР показана на рис. 9.
Группа ЭНА Группа герметичности Группа РРЖ
Интенсивность отказов: 0 > £ Интенсивность отказов: 0 >—ї> Интенсивность отказов: 0
Кол-во: 1 Кол-во: 1 Кол-во: 1
Рис. 9. Структурная схема надежности КНР (с привязкой к ССН групп ЭНА, герметичности, РРЖ) ССН группы ЭНА КНР показана на рис. 10.
Рис. 10. Структурная схема надежности ЭНА КНР ССН группы герметичности КНР показана на рис. 11.
Конец
1::1
Рис. 11. Структурная схема надежности группы герметичности КНР ССН группы РРЖ показана на рис. 12.
Рис. 12. Структурная схема надежности группы РРЖ ССН средств вентиляции показана на рис. 13.
основной вентилятор ВГЖА1 Интенсивность отказов: 5 Кол-во: 2
1 ::2 - режим ожидания
основной вентилятор ВГЖА1 Интенсивность отказов: 5 Кол-во: 2
Рис. 13. Структурная схема надежности средств вентиляции
Основные показатели надежности группы герметичности КНР по результатам расчета модуля Ор8т ПК Яе1ех показаны на рис. 14.
¿У Общие результаты Ор51т
Результаты для Блок-схема А7:
Результаты сгаиюнарного режима: Доступность стаціонарного реж*«а: Доверительная вероятность (надежность): Доверительная вероятность (достугиость): Метод расчета; Аналитический Єь*>огмено 1000 итерации
0+000
95,00%
95,00%
Результаты на момент времени 720,00:
Надежность: 9,991154е-001
Ненадежность: 3,346483«-004
Ктаняя rpafwua доверительного интервала надежности: Верхняя граница доверитьгъного интервала надежности; Доступность: 9,99856«-001
недоступность: 1,439896«-004
Нижняя граница доверительного »п «рвала доступности: Верхняя граница доверите/ъного интервала досгугности: Потенциал; 9,99е+001
Средний потеммал: 9,9908614+001
9,991154е-001 9,99115*'ЧМ1
9,99856е-001
9,99856е-001
Время Надежность ненадежность Нижняя границ,.. Верхняя гра*«,,. Достугиость Нед ост утиость №«няя грании... Верхняя грани... Потечлал Сред**« поте»-
0 1,000000«+000 72,00 9,999 llSe-001 0,000000е+000 1,000000е+000 8,85000 7Є-005 9,999115е-001 1,769923е-004 9,998230е-001 1г000000е+000 9,999115Є-001 9,998230е-001 1,000000е+000 9,999356е-001 9.999712Є-001 0,000000«+000 1.439990Є-005 2,8799 59Є-005 1,000000е+000 9,999356е-001 9,999712е-001 1,000000е+000 9.999856Є-001 9.999712Є-00! 1,000000«+002 9,990000«+001 9,990000е+001 1,000000«+i 9,998614«+<
144,00 9,993230«-001 9,994307е+<
216,00 9,997345е-001 2,65476 7Є-004 9,997345е-001 9,997345«-001 9,999568«-001 4,319907Є-005 9,999568«-001 9,999568«-001 9,990000е+001 9,992871е+С
288,00 9,996460«-001 3,539533е-004 9,996460е-001 9,996460е-001 9,999424е-001 5,7598 34е-005 9,999424«-001 9,999424е-001 9,990000е+001 9,992154e+i
360,00 9,995576е-001 4r424220e-004 9r99S576e-001 9,995576е-001 9,999280е-001 7,19974ІЄ-005 9,999280е-001 9,999280е-001 9,990000е+001 9,99172Зе+С
432,00 9,994691е-001 5,308829е-004 9f99469le-00l 9,99469 ІЄ-001 9,999136с-001 8,639627е-005 9,999136Є-001 9,999136е-001 9,990000е+001 9,991436«+<
504.00 9,99380 7е-001 576.00 9,992922е-001 648.00 9,992038е-00 і 6,193360е-004 9г993807е-001 7,0778 іЗе-004 9,992922«-001 9,99 330 7Є-001 9,992922*001 9,992038е4Х>1 9,993992е-001 9,998848е-001 1,007949е-004 1,151934«-004 1,295916е-004 9,993992с-001 9,998348*001 9,993992е-001 9,998848е-001 9,993 704е-001 9,990000е+001 9,990000е+001 9,99123 le+i 9,99lQ77«-K
7,9621876*004 9,992038е-001 9,998704е-001 9,99870 4е-ОСІ 9,990000е +001 9,990957е+С
720,00 9,991154е-001 3,84648 Зе-004 9г991154е-001 9,9911S4e-001 9,998560е-001 1,4393%е-004 9,998560е-001 9,993S60e-001 9,990000е+001 9,99086le+i
Рис. 14. Основные показатели надежности группы герметичности КНР по результатам расчета модуля Ор8іш ПК Яеіех
Основные показатели надежности средств вентиляции по результатам расчета модуля Ор8т ПК Яе1ех показаны на рис. 15.
ц! Общие результаты OpSim
Результаты для Блок-схема 22:
Результаты стационарного режима: Результаты на номент времени 4600,00:
Метод расчета: Аналттическяі Надежность: 9,997166е-001
Ненадежность; 2,834332е-004
Время Надежность Ненадежность
0 1,000000е+000 0,000000« 4000
533,33 9,99996 5е -001 9,999858«-001 3.54924ІЄ-006
1066,67 1,417176Є-005
1600,00 9,999682е *001 3,1329846*005
2133,33 9,999435е-001 5,648596е-005
2666,67 9,999119е-001 8,8Ю270е-005
3200,00 9,993734е-001 1,266428е-004
4266,67 9,99 7757«-001 2,243450е004 2,8343326-004 1
4800,00 9,99 7166«-001
Рис. 15. Основные показатели надежности средств вентиляции по результатам расчета модуля Ор8іш ПК Яеіех
Значения показателей надежности СОТР ГТК «Прогресс» по расчетной методике сравнивались с результатами расчета по предложенным моделям в модуле Opsim ПК Relex. Значения по точным и приближенным методам (с заданной погрешностью) совпали с точностью до знака. Расчет проводился аналитическими методами: точными и приближенными с заданной погрешностью.
2. Моделирование надежности СОТР на этапе комплексных электрических испытаний
Решение проблемы математического моделирования этапа электрических испытаний на основе моделей, аналогичных в теории надежности, привлекает многих авторов [2]. Однако результатов такого моделирования для конкретных примеров не приводится.
Для решения задачи моделирования СОТР ТГК «Прогресс» на этапе КЭИ предлагается использовать расширение Relex RBD - фазовые (поэтапные) диаграммы (Phase Block Diagram -PBD). Для успешной работы СОТР необходимо успешное выполнение ее назначения в каждой из шести последовательно выполняемых фаз (определяется технологией испытаний). В каждой фазе используется одно и то же оборудование СОТР, соединенное в различные структурные схемы надежности, с различными характеристиками надежности. Характеристики определяются режимом работы оборудования СОТР на данном этапе. Используются структурные схемы надежности, которые рассматривались в предыдущем параграфе.
Для учета в модели надежности СОТР наличия системы контроля (с заданной достоверностью для конкретной фазы) необходимо рассматривать объединенную систему (СОТР + Система Контроля). Наличие системы контроля (встроенной или внешней) обязательно требует учета в моделировании надежности последовательности возникновения отказов.
На рис. 16 показана поэтапная схема СОТР ТГК «Прогресс» на этапе КЭИ для КИС и ТК.
Рис. 16. Поэтапная схема СОТР КА на этапе КЭИ для КИС и ТК На рис. 17 показана поэтапная схема СОТР ТГК «Прогресс» на этапе СК.
Рис. 17. Поэтапная схема СОТР КА на этапе СК Результаты расчета КББ для исходных данных рис. 17 представлены на рис. 18.
ЇТІП Этап і
5т аг 2 ЭтиЗ
ы этапа
I 1 I
Цнсй Время Среанинцм... надежности л надежность нмамчети частоте отказов >И,ИЛ'*Н'ЧД Достугмктъ недост
1 5,00 5С+440 9,934с 401 9ч9в+е441 1,6с 403 3,242563с +002 3.242563с +002 9,934с 401
1 95.00 9с+441 9,37299*441 9,358с 441 6,+2с402 7,194691с +042 6,994579*+402 9,Э68с401
і[ 144,40 5*+440 9,61209?С 441 8,995с 441 1,045с 401 7,912543*+443 1,0 59162с+443 9.507*-001
Общие результаты ОрЗіпп
Рыг^ттм дл* Лоэтагшя ата ги«Р Ьктор:
Ригътйты стьдонасмого
■СВМО (среянге В{Ж1»Я ічмлу от*л**и) {ойлеНюыно): Н/Д
Эффс*т*мс СВМО: 9,36592Эс+402
СИР (ф«*** **НЯ р*чантй) (£най*л^ов*й)1 здаії««!
СЄДГО («жди« єрє-й до паевого сіии] (очлепфовн}: 3,457449с+402 Сгщччош'і екчп [МйДСЛфОвм}: 9« +000
МЯМріМТІ: Мме^Моите-Щр™
ВьґШМнй 1(П»ИТ№Й
Вадосщтмкпн
5,00
10,00
15.00
30.00
25.00
30.00
35.00 -40,00 <15,00 И,00
55.00 60,ОС
65.00
70.00
75.00
80.00 *5,00 М.ОО «,00 100,00
|,юах»+оос
9,989000*001
?,МЯООс»1
9,943000*401 9.92Ю№«1 4,№000с4й1 9,5баом*ооі 9,842000*«) 1 9,310000*001 9,774X0*001 9,742000*001 9,л1а»«1 9,652000*401 9,60?000*-001 9,556000*001 9,505000с-001 9,432000*401 9,Э7ВДОО*001 9,322400*041
0,000000с *440 1,100000*403
3.400000*403
5,ЛМООО*«]
і,4іо0оос402
дгоооонмг 1,500000с-002 1,900000*002 :,2«400е442 2,580000с-002 2,9900» 002 3,430000*442 3,9300йОсо42 4,4-ЮОООсООЗ 4,950000с-002 5,600000*002
6,240000*002
6.40000с-042 і,о]гя»-мі
2,201211**002 ї,30і«2*+04! 3,404693с+042 4.621028*+002 4.4»ігте+оої 4,4іті*+оо2 6,37ЭИ7е+ООг
5.2ТС5ї>+002 6,5133 В* +002 7.352949с+04! 6,558?г7е+042 И,434925*+002 1,01245с+043 9,346 29 Уґ +002 і.064554е+О03 1,07025 іе +003 1,541963*+003 1,1ОТМ(^] 1,155207с +003 7,854441**003
‘Йыуыггн Ш попйгт Вре*«« 100,00:
Надежность: 8,96*001
нснис»«стъ: 1,43 7с 401
ЧКТ0ТІ ОПсАЮв: I 1
>Фв1ЛСНТнИчК1фТ1 ЭТКвхв:
Доступность: 9,507*001
Нсялктутюсть; 4,93с 442
)*»Т*игі*ійСГь СТК*Ц»: 7,904775*4403
Сришяжцпвст*: 9,747573с 401
С0*дчм мелостугкктъ: 2,524211*002
Члстгга СТМИ: 7,42с+003
общ** ЙРСПЙ ПЮТМ: 2,52427(4000
Кагм^ствс пкиов: 1,05*441
ПйГ*М4иЛ 4,507*4401
Среог^потмнг: 9,747573с+001
*/Д 2,201211**002 1,41447с+00! 2,274529е+442 2,858153*4002 3,172548*+002 1, »378+6+402 3,79*54 Іс+О02 3,9» 1538с+402 4, Д 2849*+002 4,57і859с+442 4,7524« Зс+002 5,059353*+002 5,449222с+002 5,72756 5с+002 6.05544в*+40г ■6,345890с+002 6,8^39*+402
7,і5*09б*+4ог
7,39430 5*+442 1,09480 ї*+003
1,000000с *000 9,989000*401 9Г9?30«(«1 9,975040с 401 9,952000*401 9,930040с 401 9,908400с 441 9г»77и00е401 9,^51040с 401 9,314000*401 9,7? 3040с 401 9,751040с 401 9,709000*401 9,560040с 401 9,6-15040с 401 9,564000*001 9,513040с 401 9,440000*401 9,384000*401 9,330040с 401 9,50*100*401
0,000400с +004
1, [00000* 403 3,000040е404 2,540000с 403 4.300000*403 7.040000с 40 ї 9,200000с 403 1,230000с 40 2 І '490040с 402 1310000*402 2,170000*402
2,+»040*402 2,910000*402 3,440040с 402 І.Й50000С402
4Гзбоооое-оог
4^4000с402 5,600000*402 6,160000*402 б, 700040с 402 4,930000*402
н/Д
2,202423*4402
і.гоочіе+оог
3,40352 Іс+002 4.622 ЇМ*+40 2 4,43і017с +00 2 4,44(Й56с+002 6,277210с+002 5,278652с+402 6,£17975* +002 7,359706*4002 6,56 3429с+40 2 і,і5іш+ои: 1,41+493* +003 9,36ЙЗ?+с+002 1.066499*+00 З 1,072217С+00Э 1,546610* +003 1,19352 Іс+003 1,15 7554с+403 7,804775**003
1,400400с-*404 9,995912*401 9,994335еООі 9,9К458еООі 9,934136*00! 9,9 75445с 401 9,966145с 401 9,955ВЯ9еОО І 9,9+1720с 401 9,932338* 001 9,9І930®е001 9,945»3е40і 9,891073е 401 9,075334е4О; 9,бШ75е40і 9,в40960е001 9322135с 401 9,в01591*001 9,7799 35с ОО1 9,7547+сООі 9,747573*001
пк... 0,400000с+000 4,038013*004 5.665156*004 9,54і?Шс-004 1.586377*003 2,455474еООЗ І.ЗМ+МеООЗ 4,4110 74е 003 5,527993с 403 6,761157*003 »,069152*003 9,+49725*403 1,089265*002 І,246і99е402 1,4і32і3е402 1.590399Є002 1,778652с-002 1,934065*002
2.д«4б*оо:
2.4212ИС-002
2,524270*002
2,200000* *С 1,200000*-К 3,-Ю00й0с^ 4,600000*+< 4,400000*+і 4,400000С +С 6,200000* +С 5,200000с+{ 6,400000*4«
7,гооооо*+<
6,400440с +{ 3,400000* *і 9,300400с+< 9,44040сс+<
і,огоооо*+<
1,020000с+( 1,460000* 4( 1,120000*-К 1,480440с+( 7,420000* +(
Рис. 18. Основные показатели надежности СОТР КА на этапе СК по результатам расчета модуля ОР81ш (РББ)
3. Моделирование Дерева отказов СОТР
В программе-методике испытаний СОТР, директивно предлагаемой испытателям, неявно используется принцип планирования по критерию максимальной надежности с последовательной проверкой реакции встроенной системы контроля на расчетный отказ, имитируемой автоматизированной испытательной системой (АИС).
Однако выбор управляющего воздействия (УВ) для имитации отказа не предусматривает расчета вероятностей инициирующих событий (отказов) для подтверждения заданного уровня надежности по результатам проведенных испытаний. К тому же не оценивается влияние выбора этого УВ на отказ системы в целом. Временная циклограмма выдачи УВ (отказов) в определенной последовательности обосновывается технологией испытаний, а не принципом максимальной надежности.
В модуле КОБ ПК Яе1ех автоматически строятся наборы разрывов, по которым можно построить ДО системы с целью вычисления вероятностей отказов интересующих событий. Таким образом, можно посчитать вероятности отказа всех инициирующих (базовых) событий, выбрать те из них, которые имеют максимальную вероятность, и моделировать выборку выдачей УВ из АИС.
На рис. 19 приведено автоматически построенные наборы разрывов группы РРЖ при моделировании ССН группы РРЖ (см. рис. 12).
Наборы разрыва
Недоступно...
1 5,8968е-008 РРЖ ЭНА КНР НМ
г 3,339е-009 Канал управле... ЭНА КНР НМ
ъ 9,36е-011 РРЖ ПН 214
4 5,29998е*012 Канал управле... ПН214
1
Рис. 19. Наборы разрывов группы РРЖ
На рис. 20 приведено дерево отказов группы РРЖ с вычисленными вероятностями отказов исходных событий (отказ РРЖ, отказ ЭНА КНР НМ, отказ КУ, отказ ПН214).
Рис. 20. Дерево отказов группы РРЖ
При реализации программы отказов СОТР на этапе КЭИ, построенной на выборе в модели ДО расчетных событий (УВ) по критерию максимальной вероятности, можно построить экспериментальные функции распределения ВБР СОТР КА по результатам испытаний.
Заключение
Задача анализа надежности СОТР ТГК «Прогресс» на этапе КЭИ относится к классу вероятностных задач, представляющих большой практический интерес [4]. Результаты моделирования ДО предлагается использовать при построении программы отказов СОТР по критерию максимальной надежности, а структурных схем надежности и фазовых (поэтапных) диаграмм - для
априорной оценки уровня надежности СОТР на этапе электрических испытаний. При дальнейшем развитии предложенного подхода предполагается использовать метод обзора данных по эксплуатации (FRACAS) [2]. Результаты модуля FRACAS необходимы для объединения данных моделирования и результатов испытаний. Имитация отказа с его контролем по данным телеметрической информации реализуется в форматах оперативного отображения [5-7].
^исок литературы
1. Сайт Российского Космического Агентства. 2013 - URL: http:// www.federalspace.ru (дата обращения: 24.03.2013).
2. Relex 2011. Reference Manual / Relex Software Corporation 41West Otterman Street, Greensburg, Pensilvania 15601 USA.
3. Общие ресурсы PTC // Сайт Parametric Technology Corporation. - 2011. - URL: http:// www.relex.com (дата обращения: 30.05.2013).
4. Белова, В. В. Моделирование надежности системы обеспечения теплового режима космического аппарата / В. В. Белова // Надежность и качество : тр. Междунар. симп. : в 2 т. / под ред. Н. К. Юркова. -Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. - Т. 1. - С. 148-154.
5. Белова, В. В. Оперативный контроль телеметрических параметров системы теплового режима транспортных грузовых и пилотируемых кораблей на этапе комплексных электрических испытаний /
B. В. Белова // Вестник ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина». - 2012. - № 1. - C. 50-58.
6. Юрков, Н. К. К вопросу разработки нормативно-методического обеспечения испытаний РЭС на вибростойкость / Н. К. Юрков, В. Н. Писарев, Г. В. Таньков // Надежность и качество : тр. Междунар. симп. / под ред. Н. К. Юркова. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2002. - С. 274-275.
7. Кочура, С. Г. О математическом моделировании электрических испытаний космических аппаратов связи /
C. Г. Кочура, Н. А. Кузнецов, А. А. Носенков // Известия вузов. Приборостроение. - 2011. - Т. 54, № 4. -С. 43-47.
УДК 629.7.017
Белова, В. В.
Моделирование надежности системы обеспечения теплового режима космического аппарата на этапе электрических испытаний / В. В. Белова // Надежность и качество сложных систем. - 2013. - № 3. -
С. 31-40.
Белова Виктория Викторовна
аспирант, инженер-испытатель,
Ракетно-космическая
корпорация «Энергия» им. C. П. Королева,
141070, Россия, Королёв, ул. Ленина, 4а E-mail: [email protected]
Аннотация. Рассматривается задача построения модели надежности для системы обеспечения теплового режима транспортного грузового корабля «Прогресс» на основе логико-вероятностного моделирования структурных схем надежности, фазовых (поэтапных) диаграмм надежности и дерева отказов, реализованных в программном комплексе Relex (США).
Ключевые слова: этап электрических испытаний; модель надежности; структурная схема надежности; фазовая (поэтапная) диаграмма надежности; дерево отказов.
Belova Victoria Victorovna postgraduate student, engineer-system tester,
Rocket and Space Corporation «Energia» named after S. P. Korolev,
141070, 4а Lenin street, Korolev, Russia E-mail: [email protected].
Abstract. In the article presents the problem of modeling the reliability for the thermal control system of «Progress» cargo transportation spacecraft. Model is founded on the basis reliability block diagram, phase block diagram, fault tree methodology, implemented in the software package Relex.
The simulation results are proposed to use for the program evaluation as a priori failure level reliability of the thermal control system «Progress» cargo transportation spacecraft during electrical testing.
Key words: stage of electrical testing; reliability model; reliability block diagram; phase block diagram; fault-tree.
