CC BY
36
противления при нагреве и охлаждении в интервале рабочих температур датчика газов (20 - 400 оС).
в) Величина максимальной газовой чувствительности изменяется в пределах от 1,09 до 3,4 и является достаточной для использования датчиков газов на основе исследованных плёнок-композитов в устройствах сигнализации опасных газов без дополнительных усиливающих схем.
г) Легирование пленок диоксида олова иттрием и марганцем снижает температуру максимальной газовой чувствительности более, чем в два раза, и улучшает селективность к различным газам по сравнению с нелегированными плёнками SnO2.
Список использованной литературы
1. Федоров А. В. Современные автоматические газоанализаторы-сигнализаторы для производственных помещений и открытых установок / А. В. Федоров, А. Н. Членов // Системы безопасности, 2004. - № 3. - С. 122 - 127.
2. Русских Д. В. Адаптация полупроводниковых датчиков газов для их использования в горючих и взрывоопасных средах / Д. В. Русских, В. Е. Туев, Е. А. Русских // Материалы III Всероссийской научно-практической Интернет конференции курсантов, слушателей, студентов и молодых ученых с международным участием. - Воронеж, 2012. - С. 161 - 162.
3. Рембеза С. И. Особенности конструкции и технологии изготовления тонкопленочных металлооксидных интегральных сенсоров газов / С. И. Рембе-за, Д. Б. Просвирин, О. Г. Викин, Г. А. Викин, В. А. Буслов, Д. Ю. Куликов // Сенсор № 1(10), 2004. С. 20 - 28.
4. Русских Д. В. Высокочувствительный полупроводниковый датчик газовых сред / Д. В. Русских, С. И. Рембеза, С. Ю. Жиронкин, Д. Ю. Куликов, В. А. Буслов // Датчики и системы. 2008. № 8. С. 14 - 16.
ОСОБЕННОСТИ БАЗОВЫХ ЭТАПОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В. Н. Старов, д. т. н., профессор
А. В. Гуров
Воронежский институт ГПС МЧС России, Воронеж
В. Ф. Лазукин, д. п. н., профессор А. Н. Внуков, к. т. н.
Военный учебно-научный центр ВВС «ВВА» (г. Воронеж)
Выявление влияние различные внешних и внутренних факторов и. взаимосвязей технико-экономического уровня является задачей системного анализа технических систем (ТС). Это свойственно всем техническим системам, таким как различные машины (автомобиль, самолет, вертолет и т. п.) и технологиче-
ское и специальное оборудование (пожарная техника, комплексы управления, станции слежения) специального назначения (ОСН). Подобный сложный объект назвали ТС ОСН или сокращенно - системы специального назначения - (ССН).
При анализе ТС ОСН её целесообразно рассматривать комплексно: с одной стороны как элемент в системе «сфера применения (эксплуатации)», а с другой - как элемент в системе «сфера производства», поскольку факторы, характеризующие системы, в достаточной степени независимо воздействуют на ССН. При этом воздействие, как правило, носит специфический характер. В то же время, через компоненты технической системы осуществляется связь указанных систем «сфера эксплуатации» и «сфера производства».
С точки зрения теории систем [1] любую машину следует рассматривать, прежде всего, как техническую систему, поскольку ей присущи первичные признаки, которые определяют ее как систему, относящуюся к области техники, имеющую технические параметры, связи между параметрами, выражаемые естественные законы и др.
С другой стороны, экономические параметры той же системы определяются не только ее техническими свойствами, но и внешними экономическими факторами, например, принятые принципы ценообразования при изготовлении изделия и т. п. Поэтому важно установить существующие и особые взаимосвязь между величинами входных и выходных базовых показателей. Например, габариты и конструкция редуктора несущего винта вертолета будут однозначно определяться величиной его передаточного отношения, что не зависит от места создания этого редуктора.
Укажем, что экономические параметры, например, для редукторов одинаковой конструкции, с одинаковыми характеристиками, будут различны для различных стран-изготовителей, для разных заводов, типов и назначений вертолетов, поскольку их определяют не только технические параметры, но и такие факторы, как технологии производства, производственные отношения, организационно-технический уровень и структура производства.
Проводимый системный анализ взаимосвязей ТС со сферами ее эксплуатации и производства важен еще и потому, что он является обязательным этапом в прогнозировании технико-экономического уровня изделия, предшествующим этапу разработки модели развития объекта. Именно на этом этапе выделяются наиболее существенные факторы и показатели самой ТС и прогнозного фона, оказывающие влияние на технико-экономический уровень, и устанавливаются обобщенные характеристики систем, на основе которых в дальнейшем могут быть сформированы критерии оптимальности технико-экономического уровня машины.
Техническая система ОСН является не изолированной системой, поскольку она вступает во взаимодействие с внешней средой, и в этом взаимодействии проявляется функция (или функции) системы, т. е. степень достижения той цели, для которой данная техническая система создана. При этом необходимо помнить, что взаимодействие многих технологических факторов имеет сложный характер на этапах жизненного цикла изделий (ЖЦИ), а не только на этапе
изготовления деталей и узлов, где проявляется ярко выраженная технологическая наследственность процессов цепочки: проектирование-получение заготовки- собственно производство-эксплуатация.
В любой технической системе существуют два весомых фактора: первое -вид компонентов (элементы) подсистемы, второе - их взаимосвязи. Принято, что подсистема - это такая часть системы, которая может быть подвергнута декомпозиции, т. е. расчленению на другие подсистемы и элементы, а элементом является относительно нерасчленимый компонент системы. Элементы (компоненты -К^ - это множество вида
(Кь К2, ..., К^. Взаимосвязи (С^ - это множество вида (Сь С2, ..., СN}.
Для упрощенного анализа систему целесообразно расчленять только до уровня подсистем. Тогда эти подсистемы рассматриваются как элементы, хотя каждый этот элемент может быть в принципе расчленен на подсистемы более низкого уровня или элементы. Так, для анализа и прогнозирования развития конструкции ОСН целесообразно расчленять ее до уровня узлов, имеющих самостоятельное функциональное назначение. Сами границы расчленения системы устанавливаются, исходя из целей анализа и степени сложности системы и ее компонентов.
Каждая система - это не просто сумма, набор компонентов К^ а целостное образование с определенной внутренней организацией, т. е. с конкретной структурой объекта - (STR). При исследовании любой системы, включая оптимизацию, большую важность приобретает ее структурный анализ, предметом которого являются отношения между компонентами системы. Поэтому структура объекта это выражение
STR ={(Кь К2, ., ВД, (С1, С2, ., С^}.
Укажем, что в теории структурного анализа обычно различают три типа отношений [1]: интердепендия (взаимозависимость между подсистемами и элементами); детерминация - односторонняя зависимость, когда состояние одного компонента определяет состояние другого; консцелляция (компоненты не находятся в отношениях друг с другом, но совместимы в одной системе).
Задача установления структуры системы тесно связана с проблемой функции системы, т. е. ее способности осуществлять некоторые действия. Сама функция системы делится на подфункции, которые предписываются подсистемам и элементам.
Функциональный аспект является одним из важнейших в системном анализе, поскольку изучает и определяет круг функций, которые должны выполнять система и ее компоненты [2].
Степень реализации функции и подфункций системы зависит не только от состояния системы, но и от того, как она взаимодействует с внешней средой. Потенциальные возможности функционирования системы, присущие ей внутренне, ограничиваются воздействием на систему внешней среды. Это относится как к статическому состоянию системы, так и к ее динамике - потенциальные (возможные) направления и темпы изменений ТС ограничиваются (сужаются)
направлениями и темпами изменений внешней среды, что должно учитываться при анализе и прогнозе развития ТС и прогнозного фона. В соответствии с этим исследуемое техническое изделие рассматриваем, как неизолированную техническую систему, которая характеризуется входом, внутренней структурой и выходом.
В общем случае вход системы может представлять собой вектор X = (хь х2, ..., хп), компоненты которого характеризуют внешние факторы, действующие на систему, причем эти факторы могут быть не взаимосвязанными.
Этими компонентами могут быть параметры условий эксплуатации, параметры смежных систем (если рассматривать изделие как объект эксплуатации), параметры условий производства (если рассматривать ТС как объект производства).
Внутренняя структура ТС может быть описана вектором А = (а1, а2, ..., ат), компоненты которого характеризуют собственно параметры машины (конструктивная масса, мощность двигательной установки, рабочие скорости, надежность узлов и т. п.), причем между многими из этих параметров может и не существовать функциональная взаимосвязь. Эти параметры изделия, как системы, могут быть выходными параметрами ее компонентов и параметрами процессов взаимодействия компонентов.
Выход системы может быть описан вектором Y = (у1, у2, у), компоненты которого характеризуют параметры процесса воздействия системы на внешнюю среду. Именно эти параметры, в первую очередь, интересуют потребителя данного изделия.
Выходные параметры образуются в результате взаимодействия внешней среды и системы. Поэтому для полного описания системы необходимо знать уравнения связи, как между параметрами системы, так и между параметрами системы и параметрами внешней среды (входа).
Исходя из этого, можно записать:
Y = фу ( ^ а2,..., ат , ^^ Хп ), (1)
где (у = 1,2,..., J).
Все сказанное выше относится к исследуемой системе, как статической системе, поэтому векторы Х, А, Y описывают его состояние в один и тот же фиксированный момент времени.
Однако анализ развития системы, выявление тенденций ее развития и разработка прогнозов ее будущего состояния вызывают необходимость представления ТС как динамической системы.
В этом случае вход системы может быть описан вектором X = ( хь, х2/,..., хп{), сама система - вектором А = ( а1{, а2{,..., ат{), а выход - вектором Y = (уи, у2/,..., уу) компоненты, которых зависят от времени.
Соответственно уравнение связи между параметрами будет иметь вид:
^ =ф у ( ^ , а
21,...,ат1,Х1,Х2/,...,ХМ ) (2)
Уравнение связи (2) может выражать зависимость потенциального технико-экономического уровня ССН от параметров, характеризующихся как самой системой, так и её прогнозным фоном.
Решение уравнения (2), моделирование зависимости технико-экономического уровня ССН от различных параметров и времени, - это конечная цель разработки прогноза развития изделия.
Графически отношения обратной связи между выходными параметрами системы Y и критерием Kоп приведены на рисунке.
Рис. Обратная связь в системе между выходными параметрами системы Yс критерием Коп ее оптимальности. Обозначения: Х - входные параметры; Y - выходные параметры системы;
А - внутренние параметры системы; Коп - критерии оптималь-ности системы;
БС - блок сравнения; БР - блок регулирования
Для установления более полных связи следует проанализировать два основных состояния ТС как объекта производства и как объекта эксплуатации (применения). В этих состояниях изделие должно рассматриваться, как часть систем более высокого порядка. Для достоверности и результативности такого анализа необходимо поэтапно обособлять компоненты системы, все более сужая границу, выделяющую анализируемую часть системы.
Основной задачей анализа и совершенствования системы является достижение ее оптимизации, а в итоге приведение ее в наилучшее (оптимальное) состояние в соответствии с целью функционирования. В этой связи можно выделить, по крайней мере, две задачи оптимизации системы: выбор наилучшего варианта из возможных состояний системы; выбор наилучшего направления изменений (поведения) системы.
Первая задача решается для статической системы, вторая - для динамической, но при решении любой из них необходимо сравнение достигаемого состояния системы с критерием (или критериями) оптимальности ее состояния.
В общем случае могут существовать несколько критериев оптимальности разных уровней, поэтому могут быть не один, как на рисунке, а несколько контуров обратной связи.
Таким образом, нами рассмотрены объекты (машины и технологическое специальное оборудование) как явления во взаимосвязи явлений, факторов и процессов, определяющих этапы изготовления, эксплуатации и развития технических систем на основных этапах жизненного цикла продукции.
Список используемой литературы
1.Хубка В. Теория технических систем / В. Хубка - М.: Мир, 1987.- 208 с.
2. Старов В. Н. Моделирование технических систем с учетом технологической наследственности объектов машин и оборудования / В. Н. Старов, М. Н. Краснова.- Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. - 140 с.
ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ЗАКОНА ИХ РАЗВИТИЯ
В. Н. Старов, д. т. н., профессор
А. В. Гуров
Воронежский институт ГПС МЧС России, Воронеж
В. Ф. Лазукин, д. п. н., профессор А. Н. Внуков, к. т. н.
Военный учебно-научный центр ВВС «ВВА» (г. Воронеж)
Исследованы технические системы специального назначения (ССН) как объект эксплуатации и предпринята попытка указать основной закон развития технических систем в их жизненном цикле.
Любые технические системы (ТС) специального назначения, например, самолеты, автомобили, БТР, а также любое технологическое оборудование (измерительные посты, комплексы управления и др.) являются сложными объектами или системами специального назначения - (ССН), или объекты специального назначения - (ОСН).
Совокупность свойств, составляющих качество ТС ССН, проявляется в полной мере только в сфере ее применения в соответствии с целевым назначением изделия. Поэтому любая машина выступает также, как часть средства труда, участвующих в производственном процессе.
В процессе эксплуатации ТС ССН ее исходные свойства изменяются вследствие физического износа ее элементов или по иным причинам. Темпы
