CC BY
41
УДК 623.46
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ГОТОВНОСТИ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ, НАХОДЯЩИХСЯ В ОСНОВНОМ В РЕЖИМЕ «ОЖИДАНИЕ К ПРИМЕНЕНИЮ»
Б.Н. Баранов, Н.А. Никитина, Н.В. Сорокина
Представлен расчетный метод определения коэффициента готовности изделий специального назначения, которые в процессе эксплуатации находятся в основном в режиме «ожидание к применению».
Ключевые слова: коэффициент готовности, изделие, хранение, транспортирование.
Готовность государства к защите от вооруженного нападения, к сохранению территориальной целостности и независимости относится к основополагающим условиям обеспечения национальной безопасности.
Обороноспособность государства поддерживается системой политических, экономических, военных, социальных, правовых и иных мер по военному строительству, а также подготовкой вооруженных сил, созданием и укреплением военной мощи государства. Несмотря на то, что существуют различные способы обеспечения обороноспособности государства, все-таки ее основу составляют вооруженные силы. Их способность предупредить вооруженное нападение на страну, а в случае агрессии - отразить ее и нанести агрессору поражение определяется количеством, уровнем боевой готовности и качеством военной техники.
Как правило, качество образцов вооружения и военной техники (ВВТ) в основном определяется их надежностью. Надёжность является одним из важнейших технико-экономических показателей качества любого технического устройства или системы. В общем смысле надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Так как от надежности образцов ВВТ напрямую зависит обороноспособность государства, то задача разработки высоконадежных образцов ВВТ является весьма актуальной.
Как правило, требования к надежности изделия задают в техническом задании (ТЗ) головному разработчику в виде определенной номенклатуры и количественных значений показателей надежности изделия. Наиболее типичными показателями надежности, задаваемыми в ТЗ на образцы ВВТ, являются вероятность безотказной работы, средняя наработка на (до) отказ(а), среднее время восстановления (для восстанавливаемой аппаратуры) и коэффициент готовности [1].
89
В действующей нормативно-технической документации и современной научной литературе подробно описаны методы и математический аппарат для определения вероятности безотказной работы, средней наработки на (до) отказ(а), среднего времени восстановления и коэффициента готовности для восстанавливаемых изделий, имеющих длительный непрерывный режим работы [2].
Однако существуют изделия, в процессе эксплуатации находящиеся в основном в режиме ожидания и включающиеся непосредственно для выполнения боевой задачи, на которые также задается коэффициент готовности на различный срок эксплуатации (как правило, на середину или конец срока эксплуатации), но вопрос о его определении недостаточно освещен. К таким изделиям можно отнести управляемые ракеты (зенитные, противотанковые и т.д.).
Поэтому в данной статье рассмотрен расчетный метод определения коэффициента готовности для изделий, которые в процессе эксплуатации находятся в основном в режиме ожидания к применению.
В соответствии с действующей нормативно-технической документацией под коэффициентом готовности понимается вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается [2].
Коэффициент готовности для изделий определяется по формуле
п
КГ ИЗД = П кп ,
I = 1
где Кп - коэффициент готовности 1-й составной части изделия; п - количество составных частей изделия.
В связи с тем, что эксплуатация изделий, находящихся в основном в режиме ожидания к применению, заключается в хранении и транспортировании, под коэффициентом готовности составной части изделия понимается вероятность невозникновения отказа при хранении и транспортировании, которая определяется по формуле
Кп = РХР (Х) • РТР (ТР ), (1)
где РХР (?ХР) - вероятность сохранения работоспособного состояния аппаратуры при хранении ее в течение заданного в ТЗ срока хранения; РТР ^ТР) - вероятность сохранения работоспособного состояния аппаратуры при транспортировании ее автомобильным (гусеничным) транспортом на заданное в ТЗ расстояние.
В процессе хранения и транспортирования происходит постепенное изменение технического состояния как электронных узлов и блоков изделия, так и изделий механики и веществ, входящих в его состав. Это связано с деградационными процессами, протекающими в изделиях и вызывающими изменение характеристик и возможное разрушение нестабильных
элементов, к которым относятся метательный заряд, средства инициирования и пиротехнические составы. Данные элементы являются наиболее чувствительными к комплексному воздействию основных климатических факторов.
Наряду с физическими процессами, вызывающими изменение свойств порохов, важное место занимают химические превращения, определяющие стабильность порохов. В результате химических превращений порох метательного заряда может изменять свою структуру, плотность, механическую прочность, энергетические характеристики (теплота горения), баллистические характеристики (скорость горения, сила пороха) и другие свойства [3]. Однако оценить степень влияния внешних воздействующих факторов изделий механики и веществ, входящих в состав изделия, в полной мере возможно только экспериментальным методом (огневыми испытаниями), имитирующим реальные условия эксплуатации, с выполнением функциональных задач в объеме, обеспечивающем заданную точность и достоверность проводимой оценки. Поэтому в данной статье рассмотрен вопрос определения коэффициента готовности для изделий, состоящих из элементов радиоэлектронной аппаратуры, наработка которых подчиняется экспоненциальному закону распределения.
Распределение случайной положительной величины называется экспоненциальным, если плотность его вероятности имеет вид
f (t) = 1 e-1,
где l - постоянная величина (параметр распределения).
Вероятность безотказной работы P(t) для любого закона изменения l(t) по времени определяется по формуле
t
- J 1(t)dt P(t) = e 0 .
В случае, когда 1 = const, уравнение будет иметь вид
P(t) = e~k.
Основываясь на вышесказанном, значения вероятности сохранения работоспособности электронных составных частей изделия (блоков, элементов) при хранении и транспортировании определяются по формулам
-1 • t
РХР (tХР) = e хр хр ,
-1 • t (2) РТР (tTp) = e 1тр тр ,
где 1ХР, 1ТР - суммарная интенсивность отказов электронной составной части (блока, элемента) изделия при хранении и транспортировании соответственно, 1/ч; t^, tw - время хранения и время транспортирования изделия на начало, середину или конец срока эксплуатации соответственно.
Суммарная интенсивность отказов электронной составной части (блока, элемента) изделия при хранении определяется по формуле
т
1 = К • у п ■ • 1
1хр усл .= 1 j 1х.с.г ]■>
где Кусл - коэффициент, учитывающий отличие условий хранения, заданных в ТЗ, от условий хранения в отапливаемых помещениях; 1х.с.г j■ - интенсивность отказов при хранении в отапливаемых помещениях группы электрорадиоизделий, к которой относятся электрорадиоизделия данного типа; п - количество электрорадиоизделий ^го типа; т - количество типов электрорадиоизделий [5].
Рекомендуемые значения Кусл:
- в неотапливаемых помещениях - 1,2;
- под навесом (в полевых условиях) - 1,4.
Значение 1х.с.гJ определяется по справочнику «Надежность электрорадиоизделий» [5], техническим условиям и другой документации. Если в указанных источниках отсутствуют данные по сохраняемости, то интенсивность отказов элементов при хранении в отапливаемом помещении можно определить по формуле
1 х.с.г J =ХбJ(1 б.сг) 40 3,
где 1б}- (1б.с.г¡) - исходная базовая (базовая среднегрупповая) интенсивность отказов типа (группы) электрорадиоизделий, определенная по [5], 1/ч.
Суммарная интенсивность отказов составной части изделия при транспортировании автомобильным (гусеничным) транспортом определяется по формуле
т
1 тр = = 1 nJ(КЭ -1)1 •1 х.с.г J ,
где КЭ - коэффициент эксплуатации ¿-го типа электрорадиоизделия [4].
Значения КЭ1 определяются по [5] в зависимости от группы аппаратуры по ГОСТ РВ 20.39.304, при этом для изделий группы 4 следует выбирать значение, соответствующее свободному полету. Для группы 6 такие коэффициенты в [5] отсутствуют, поэтому при расчетах могут приниматься следующие значения коэффициентов эксплуатации:
- для старта ракеты из транспортно-пускового контейнера - 18, из орудия - 200;
- для полета - 6;
- при встрече с целью - 200.
В качестве примера рассчитаем значение коэффициента готовности электронной составной части изделия.
Исходные данные:
условия хранения: 10 лет в неотапливаемых хранилищах (Х = 87600 ч), 5 лет в полевых условиях (1ХР = 43800 ч);
условия транспортирования: транспортирование автомобильным транспортом на дальность 10000 км со скоростью 50 км/ч ^ТР = 200 ч). Изделие относится к группе 4.1-4.9 по ГОСТ РВ 20.39.304-98. Электронная составная часть изделия представлена в табл. 1.
Таблица 1
Составная часть изделия
Тип изделия Количество, шт.
Резистор С2-29В-0,125-150 КОм 9
Резистор С2-33Н-0,125-67 КОм 15
Конденсатор К10-17А-Н90-0,22 мкФ 9
Конденсатор К10-17А-М47-1000пФ 8
Транзистор 2ТЗ108А 5
Микросхема 134ЛБ1Б 6
Микросхема 521СА5 8
В соответствии с [5] находим значения интенсивности отказов при хранении в отапливаемых хранилищах и значения интенсивности отказов при транспортировании для каждой составной части изделия, а также суммарную интенсивность отказов при хранении и транспортировании электронной составной части изделия в целом (табл. 2).
Таблица 2
Составная часть изделия
Наименование Количество и, шт. Хх-106, 1/ч Коэффициенты моделей Ххр-106-и, 1/ч ^тр-106-и, 1/ч
Кг.х Кэ
Интегральные микросхемы
134ЛБ1Б 6 0,001 1,346 2 0,016 0,022
521СА5 8 6,900Е-04 1,785 2 0,015 0,020
Полупроводниковые приборы
2Т3108А 5 4,136Е-05 1,4 7 0,001 0,002
Резисторы
С2-29В 9 7,200Е-05 1,183 6 0,004 0,005
С2-33Н 15 9,450Е-05 1,183 6 0,008 0,010
Конденсаторы
К10-17а 9 1,913Е-04 2,243 5 0,019 0,019
К10-17а 8 1,913Е-04 2,243 5 0,017 0,017
Изделие в целом 0,031 0,095
Примечание: Кусл = 1, Кпр = 1
По формулам (2) находим значения вероятности сохранения работоспособности электронных составных частей изделия при хранении и транспортировании:
РХР (tХР) = е- 0,031-10- 6 . (87600• I,2 + 43800 . 1,4) = 0 9948.
РТР(Тр) = е-°,°95 10-6 -200 = 0,9999.
В соответствии с формулой (1) коэффициент готовности электронной составной части изделия составляет
КГ = РХР (txp) - РТР (tTp) = 0,9948 - 0,9999 = 0,9948.
Список литературы
1. ГОСТ 27.003 - 2016. Межгосударственный стандарт. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. М.: Стандартинформ, 2017. 23 с.
2. ГОСТ 27.002 - 2015. Межгосударственный стандарт. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2016. 28 с.
3. Шишмарев В.Ю. Надежность технических систем. М.: ИЦ «Академия», 2010. 304 с.
4. Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. М.: Изд-во «Советское радио», 1962. 552 с.
5. Справочник «Надежность электрорадиоизделий». М.: РНИИ «Электронстандарт», 2006. 641 с.
Баранов Борис Николаевич, ведущий инженер-конструктор, khkedratula. net, Россия, Тула, АО «КБП»,
Никитина Наталия Александровна, начальник сектора, khkedr@,tula.net, Россия, Тула, АО «КБП»
Сорокина Нина Валерьевна, инженер-исследователь 1-й категории, khkedratula.net, Россия, Тула, АО «КБП»
DEFINITION OF FACTOR OF READINESS FOR THE PRODUCTS OF THE SPECIAL PURPOSE WHICH ARE, IN THE BASIC, IN THE MODE «EXPECTA TION TO APPLICA TION»
B.N. Baranov, N.A. Nikitina, N. V. Sorokina
The settlement method of definition of factor of readiness of products of a special purpose which while in service are, basically, in a mode «expectations to application» is prr-sented.
Key words: readiness factor, a product, storage, transportation.
94
Baranov Boris Nikolaevich, leading design engineer, kbkedr@,tula. net, Russia, Tula, JSC «KBP»
Nikitina Nataliya Aleksandrovna, chief of sector, kbkedr@,tula.net, Russia, Tula, JSC «KBP»
Sorokina Nina Valerevna, engineer-researcher of 1-st category, kbkedr@,tula. net, Russia, Tula, JSC «KBP»
УДК 623.438
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НАГРЕВА ОБИТАЕМОГО
ОТСЕКА БОЕВОЙ МАШИНЫ ЗРПК ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЖАРКОГО КЛИМАТА И ПОИСК ПУТЕЙ ЕГО СНИЖЕНИЯ
Н.Д. Родин, Ю.С. Швыкин, А.Ю. Шишков
Проведено исследование воздействия потока солнечного излучения на обитаемый отсек зенитного комплекса. Рассмотрены возможные пути снижения влияния излучения на конструкцию.
Ключевые слова: жаркий климат, солнечное излучение, тепловой режим.
Одной из актуальных проблем при эксплуатации военной техники является обеспечение эффективности ее применения в экстремальных климатических условиях. Ряд эксплуатационных требований касается ограничений по максимальной температуре в обитаемых отсеках. Для обеспечения надлежащего температурного режима в отсеках, как правило, используются системы пассивной теплозащиты (кожухи, теплоизоляция) и принудительного охлаждения, например, система кондиционирования и вентиляции (СКиВ). Помимо применения систем теплозащиты и охлаждения, можно прибегнуть к снижению тепловых нагрузок путем изменения геометрии образцов техники, оптимизации углов наклона профилей поверхностей и даже изменения ориентации изделий в пространстве. В данной работе представлена методика количественного определения потока солнечного излучения, действующего на отсек управления (ОУ) боевой машины (БМ) «Панцирь» в произвольный момент времени и рассмотрены пути снижения или минимизации воздействующего на него солнечного излучения.
Тепловой фактор как наиболее негативное звено внешнего (климатического) воздействия на технику в общем случае определяется сочетанием следующих составляющих:
