CC BY
290
герметичности камеры во время эксперимента происходит остановка работы устройства.
После моделирования и отладки работоспособность устройства была проверена на макетной плате, некоторые схемотехнические решения были скорректированы и внесены соответствующие поправки.
Подводя итог можно сделать вывод, что изготовленное нами устройство позволяет студентам Пензенского государственного университета получить практические навыки и умения проведения испытаний печатных плат, макетов, готовых изделий на предмет теплового воздействия согласно ГОСТ 28200-89 (Испытание на сухое тепло) [7, 8].
ЛИТЕРАТУРА
1. Затылкин, А. В. Исследование влияния деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия на надёжность радиоэлектронных средств / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, Д. А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 42-43.
2. Затылкин, А. В Алгоритмическое и программное обеспечение расчета параметров статически неопределимых систем амортизации РЭС / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, И. И. Кочегаров // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 33-40.
3. Структурное обнаружение и различение вырывов проводящего рисунка печатных плат / А. В. Григорьев, Н. К. Юрков, А. В. Затылкин, Е. А. Данилова, А. Л. Држевецкий // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2013. № 4 (28). С. 97-108.
4. Затылкин, А.В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.
5. Затылкин, А. В. Управление исследованиями моделей радиотехнических устройств на этапе проектирования / А. В. Затылкин, А. Г. Леонов, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2012. № 1. С. 138-142.
6. Затылкин, А. В. Исследование моделей радиотехнических устройств на ранних стадиях проектирования / А. В. Затылкин // Современные информационные технологии. 2011. № 14. С. 113-118.
7. Затылкин, А. В Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами / А. В. Затылкин // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенский государственный университет. Пенза, 2009.
8. Затылкин, А. В. Опыт применения технологии ERM в разработке интеллектуальных средств обучения / А. В. Затылкин, В. П. Буц, Н. К. Юрков Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. № 5 (118). С. 218-223.
9. Таньков, Г.В. Волновой метод исследования динамических характеристик упругих конструкций радиоэлектронных средств при нестационарном нагружении / Г. В. Таньков, А. В. Затылкин, Д. А. Рындин // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 2. С. 101-107.
10. Затылкин, А. В. Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами / А. В. Затылкин // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенский государственный университет. Пенза, 2009.
11. Затылкин, А. В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.
12. Затылкин, А. В. Методика исследования радиоэлектронных средств опытно-теоретическим методом на ранних этапах проектирования / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, А. В. Лысенко // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2012. № 7 (38). С. 91-96.
13. Володин, П. Н. Установка для экспонирования фоторезиста на печатных платах в условиях учебной лаборатории / П. Н. Володин, А. В. Затылкин // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5-1. С. 34-35.
14. Затылкин, А. В. Дискретная модель процесса распространения импульса смещения в упругом стержне постоянного сечения при торцевом ударе / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, Д. В. Ольхов // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 4. С. 79-85.
15. Бростилов С.А. Метрологический анализ измерительной подсистемы информационно-измерительной системы для исследования средств воздушного охлаждения / С.А. Бростилов, Н.В. Горячев, Т.Ю. Бро-стилова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 127-129.
УДК 621.396.6.019.3
Вараксина Я.М., Ившина Н.С., Бухаров А.Е.
ОАО «Уральское проектно-конструкторское бюро «Деталь», Каменск-Уральский, Россия РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЗИП-Г ДЛЯ АВИАЦИОННЫХ РАДИОВЫСОТОМЕРОВ
Для обеспечения требуемой надежности сложной радиоэлектронной аппаратуры в эксплуатации, а также выполнения требований ГОСТ РВ 15.703-2005 [1] по восстановлению исправного состояния аппаратуры, выявлению и устранению причин возникновения дефектов в период действия гарантийных обязательств в кратчайшие сроки с учетом затрат на устранение отказов и неисправностей, а также затрат, связанных с вынужденным простоем оборудования, необходимо создать систему обеспечения работоспособности аппаратуры, которая включает диагностические и ремонтные средства, комплекты запасных элементов, средства доставки запасных элементов и т.д. Условно, совокупность всех запасных конструктивных элементов, входящих в систему обеспечения работоспособности аппаратуры, называется системой запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП) [2].
С целью постоянного поддержания в эксплуатации работоспособности сложных радиоэлектронных изделий проведением технического обслуживания, плановых, неплановых ремонтов в соответствии с
требованиями эксплуатационной и ремонтной документацией разрабатываются и поставляются комплекты ЗИП.
В настоящее время существует несколько типовых методик для расчета ЗИП, изложенных в следующих документах: ОСТ 4 Г0.012.021, РД В 50503-84, РД В 319.01.19-98, ГОСТ РВ 27.3.03-2005 [3-6].
Несмотря на все многообразие методик расчета ЗИП, отсутствует методика, которая бы учитывала специфику авиационных изделий, разрабатываемых, например, таким предприятием как ОАО «УПКБ «Деталь», выпускающим подавляющее большинство отечественных радиовысотомеров (РВ), а именно обеспечение технического обслуживания, плановых и внеплановых ремонтов в эксплуатирующей организации (военной части) группы однотипной авиационных РВ в течение заданной наработки или срока службы (ЗИП-Г). В связи с этим была поставлена задача создания отдельной методики, обобщающей информацию из существующих методик и адаптированную конкретно для авиационных РВ.
Для выполнения поставленной задачи в первую очередь необходимо определить стратегии пополнения комплектов ЗИП.
Существуют четыре типа стратегии пополнения запасов в комплектах ЗИП:
- периодическое пополнение (условный индекс а1 = 1);
- периодическое пополнение с экстренными доставками (условный индекс а± = 2);
- непрерывное пополнение (условный индекс а± = 3);
- пополнение по уровню не снижаемого запаса (условный индекс а± = 4).
Для авиационных РВ при расчете ЗИП-Г используются только стратегии периодического пополнения (а± = 1) и непрерывного пополнения (а± = 3), учитывая, что ремонт (восстановление, доработка) изделий происходит только в заводских условиях. Для эксплуатирующих организаций авиационные РВ являются невосстанавливаемыми составными частями (СЧ).
При периодическом пополнении запас элементов данного типа периодически, через заранее заданные, фиксированные интервалы времени (периоды пополнения) восстанавливается до начального уровня.
Стратегию непрерывного пополнения применяют для запасов СЧ, которые либо обмениваются в ЗИП более высокого уровня, либо восстанавливаются в заводских условиях и возвращаются в тот комплект ЗИП, из которого были изъяты.
Методика оценки и расчета оптимальных запасов в комплектах ЗИП-Г
1 Оценку проводят в следующем порядке:
1.1 Формируют исходные данные в объеме, применительно к конкретному изделию, комплекту ЗИП-Г и принятой стратегией его пополнения, в объеме:
- вид показателя достаточности (ПД) (А1зип -среднее время задержки в удовлетворении заявок
на запасную часть (ЗЧ) комплектом ЗИП-Г или Кг.зип - коэффициент готовности комплекта ЗИП-Г), а при решении прямой задачи оптимизации - и требуемое (заданное) его значение;
- общее количество типов ЗЧ (размер номенклатуры) комплекта ЗИП (Ыг);
- количество обслуживаемых комплектом ЗИП-Г образцов однотипных изделий (Б);
- заданная (или выбранная) точность вычисления ПД в комплектах ЗИП-Г (гг). (Согласно [7] в среднем значение £г принимается равным 0,01).
Для удобства данные сводят в виде таблицы:
Таблица 1
Т„, Б А„,
1 шт ч 1/ч 1/ч а1г
1 2 3 4 5 6 7
1
N-1
N
К = Киэ -(Л/п + Кз +АЛр) '
(1)
К , К, Л
хр
интенсивности отказов СЧ 1-го
типа соответственно в режимах: полета, наземной подготовки, хранения.
с + г
К„ = -
С + г, +г
коэффициент
интенсивности
хр
эксплуатации РВ;
гп , гз , гхр - суммарное время нахождения в соответствующих режимах за период Т1г;
А1г - интенсивность спроса СЧ 1-го типа в РВ, которая определяется по формуле:
К=К ■ 8 (2)
1.2 Для запаса каждого типа вычисляют среднее число заявок на ЗЧ этого типа, поступающих в комплект ЗИП-Г за период пополнения по формуле:
аг =К ■ т г , (3)
1.3 Последовательно вычисляют:
- среднюю суммарную интенсивность спроса на ЗЧ всех типов в комплекте ЗИП-Г по формуле:
N
К = ЕК , (4)
1=1
- среднее суммарное число заявок на ЗЧ типов в комплекте ЗИП-Г по формуле:
N
аг = Е а ,
г =1
- долю ошибочных изъятий СЧ (относительно общего потока их отказов), установленную по опыту эксплуатации изделий аналогов (прототипов) по формуле:
К ■ е,
сех
(5)
ош N
г
- промежуточные расчетные
Яг (ПГ а,) характеризующие уровень
(6)
показатели «недостаточности» каждого запаса в ЗИП-Г, по одной из нижеследующих формул в зависимости от стратегии их пополнения (а±):
а) при периодическом пополнении (а1=1)
-Щг а а Г
Яг(Пг;аь) =—■Е Е ^, (7)
а1г I=1 у=щг +1+1 У'
где 1 - текущий (последующий) шаг алгоритма оптимизации;
п1г - начальный уровень запаса 1-го типа в ЗИП-Г;
б) при непрерывном пополнении (а±=3)
[(п г -1);а
Яг () = {а, (1-И К-г -1)-])},
(8)
Для упрощения и сокращения времени расчетов возможно использовать таблицы функций из [4] либо из [7] вместо формул (7), (8).
Значение
функции Р1 (пг;а , )
не должно превы-
где т1г - количество СЧ 1-го типа в изделии; а1г - условный индекс стратегии пополнения запаса 1-го типа в комплекте ЗИП-Г;
Т1г - период пополнения запаса 1-го типа в комплекте ЗИП-Г;
Б - количество обслуживаемых комплектом ЗИП-Г образцов однотипных изделий;
Аз1г - интенсивность замен СЧ 1-го типа в изделии, которая определяется по формуле [8]:
шать половины доли ошибочных изъятий ( 8ош ).
1.4 Вычисляют показатель достаточности комплекта ЗИП-Г по формуле
1 Ыг
Агзип-г =—■ ЕЯг(Пг;а,) , (9)
аг Гг=1
1.5 При решении прямой задачи оптимизации в качестве исходных данных используют требуемое
Л ТР
значение показателя достаточности Агзш-Г •
2 Методика расчета оптимальных запасов
Прямую задачу оптимизации решают в следующем порядке
1) В соответствии с исходными данными по запасам (графы 1 - 3 таблицы) по формуле (5) вычисляют среднее суммарное число заявок на ЗЧ всех типов всеми изделиями обслуживаемой ЗИП-Г группы аг, а затем рассчитывают показатель Вг по формуле:
,ТР
°г = аг '^ЗИП-Г
(10)
2) Формируют дополнительную таблицу по следующей форме:
Таблица 2
1 п^ aiг Яг ( пг а.г ) Яг (пг +1; а,)
1 8 9 10 11
1
N-1
N
3) Для запасов каждого типа по формуле (3) вычисляют и записывают в таблицу значения а1Г.
4) Для каждого ,
г =(1, )
зависимости от
стратегии пополнения 1-го запаса путем итерационных вычислений по одной из формул (7), (8) находят первоначальный (нулевой) уровень запа-
0
са, т.е. такое минимальное значение п,г для которого промежуточный расчетный показатель Я,г (п%;аг) впервые удовлетворяют неравенству
Яг (и°; а1г )< Dг . (11)
0
Найденное значение п,г и соответствующее ему значение показателя Я,г (;аг) записывают в графы 8 и 10 таблицы соответственно.
Совокупность значений (п°г;п^г;...;п^г) , полученных после завершения итерационных вычислений для последнего запаса, и будет исходным вариантом проектируемого комплекта ЗИП-Г.
5) Для каждого ,'г = (1, ) значения п°, увеличивают на единицу, определяют по формуле (11) соответствующее значение Я,г (п,г +1;а,г) и записывают его в графу 11 таблицы.
6) Суммируют числа стоящие в графе 10 табли-
цы
ыг
Я* = Яг = £ Яг (Пг; а,г )
и проверяют выполнение неравенства
К * = Яг < О0 .
(12)
(13)
Если неравенство (13) выполняется, работа алгоритма заканчивается, записанный в графе 8 комплект ЗИП-Г является оптимальным и удовлетворяет требованиям по ПД.
ПД Л£зип-г этого комплекта вычисляют по формуле
(14)
Д ( = ^"зип-Г "
а ¡г
,ТР
и сравнивают (для контроля) с заданным Д^Тип-Г .
7) Если неравенство (13) не выполняется, процесс оптимизации продолжают. Оптимизацию ведут по шагам до тех пор, пока на 1-м шаге впервые будет выполнено неравенство (13).
Пример расчета оптимальных запасов в комплекте ЗИП-Г для изделия А-052 по разработанной методике
Требуется рассчитать оптимальный комплект ЗИП-Г для изделий А-052.
Исходные данные:
- ЗИП-Г рассчитывается для группы состоящей из Б=11 изделий А-052;
- период пополнения комплекта ЗИП Т1Г=2 года;
- ожидаемая суммарная наработка изделия за период, на который рассчитывается ЗИП-Г (период пополнения) 600 ч, определяется из суммарного налета каждого объекта (250 ч в год) и суммарной наработки на земле для каждого объекта (50 ч в год);
- интенсивности отказов составных частей изделия определяется из расчета надежности согласно ГОСТ 27.301-95 [9];
- стратегия пополнения - периодическое пополнение (а± = 1);
- показатель достаточности - ДЬзИп=0,5 ч (согласно ТЗ);
- выбранная точность вычисления показателя достаточности - гГ=0,01.
Расчет:
В соответствии с формулами данной методики последовательно вычисляют Хз±Г, А1Г, АГ, а1Г, аГ, 8ош для каждого типа составных частей. По приложениям из [4] или [7] находятся значения функций. На их основе определяется п - уровень запаса СЧ 1-го типа в комплекте ЗИП-Г.
Результаты вычислений сведены в таблице:
1 Наименование СЧ ш^, шт Т„, ч Б Аз„, 1/ч А„, 1/ч а1г п^ а^ Я (а,г ) Яг (п +1; а,г)
1 А-052-1 1 17520 11 0,00218 0,0239 1 2 0,0239 0,0000006 0,0000006
2 А-052-2 1 17520 11 0,000003 0,00003 1 - 0,00003 - -
3 А-052-3 1 17520 11 0,000003 0,00003 1 - 0,00003 - -
4 Кабели 2 17520 11 0,000005 0,00005 1 - 0,0001 - -
5 А-052-4 2 17520 11 0,0025 0,0275 1 2 0,055 0,0000071 0,0000071
Как показал расчет, для поддержания работоспособного состояния группы из 11 изделий А-052, с периодом пополнения равным двум годам рекомендуемый оптимальный состав ЗИП-Г - по два комплекта приборов А-052-1 и А-052-4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В качества отработки разработанной методики был осуществлен пробный расчет для авиационного РВ А-052, по результатам которого было определено, что данная методика может использоваться для эффективного ведения расчетов и обладает следующими достоинствами:
- расчеты являются более точными, благодаря использованию коэффициента ег и учету доли ошибочных изъятий СЧ;
- сокращается время и трудоемкость расчетов, благодаря возможности использования таблицы готовых функций, вместо громоздких формул;
- в данной методике систематизирована и упорядочена вся информация из нескольких методик, что позволяет использовать только ее, не обращаясь к нескольким источникам информации.
Данная методика может быть применима для любого типа радиоэлектронной аппаратуры, для которой характерна циклическая работа и осуществима стратегия периодического или непрерывного пополнения.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ РВ 15.703-2005 Система разработки и постановки продукции на производство. Военная техника. Порядок предъявления и удовлетворения рекламаций. Основные положения.
2. ГОСТ В 15.705-86 Система разработки и постановки на производство военной техники. Запасные части, инструменты и принадлежности. Основные положения.
3. ОСТ 4 Г0.012.021 Аппаратура радиоэлектронная. Проектирование и комплектование ЗИП.
4. РД В 50-503-84 Аппаратура радиоэлектронная. Методики оценки и расчета запасов в комплектах ЗИП.
5. РД В 319.01.19-98 Комплексная система контроля качества. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Методика оценки и расчета запасов в комплектах ЗИП.
6. ГОСТ РВ 27.3.02-2005 Надежность военной техники. Оценка и расчет запасов в комплектах ЗИП.
7. Головин И.Н., Чуварыгин Б.В., Шура-Бура А.Э. Расчет и оптимизация комплектов запасных элементов радиоэлектронных система. - М.: Радио и связь, 1984.
8. Бухаров А.Е., Иофин А.А., Смирнова Г.И. Оценка надежности при циклической работе радиовысотомеров на различных этапах испытаний, отработки и эксплуатации // Надежность и качество: труды Международного симпозиума. - Пенза: ПензГУ, 2007 г.
9. Воробьев Д.В. Одноканальное управление шаговым двигателем / Воробьев Д.В., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 3 (83). С. 110-113.
10. Трусов В.А. Проектирование одновибратора без перезапуска на программируемой логической интегральной схеме / Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 4 (84). С. 276-278.
11. ГОСТ 27.301-95 Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения.
12. Основы теории надежности и эксплуатации радиоэлектронной техники. Под редакцией Н.А. Ши-шонка. Изд. Советское радио, Москва, 1964.
УДК 681.5.32
Абышев Н.А., Васильев М.А., Кривцов Д.А., Ключников А.В.
Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И.Забабахина, Снежинск, Россия
СТЕНД ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ КАЧАЮЩЕЙСЯ ПЛАТФОРМЫ
Задача повышения длительности ресурса, а также надёжности и качества функционирования изделий машиностроения, в частности, деталей, форма корпуса которых выполнена в виде тела вращения, требует для своего решения знания её массо-геометрических характеристик (МГХ) - массы, координат центра масс, моментов инерции -после изготовления и сборки детали. Наиболее достоверным методом определения комплекса указанных параметров является их измерение. На практике определение массы зачастую выполняют стандартным взвешиванием на весах. Для определения других МГХ, как правило, применяют специализированные контрольно-измерительные стенды, учитывающие конструктивные особенности контролируемых объектов и обеспечивающие требуемую точность измерений и безопасность проводимых работ. Например, определение координат центра масс обычно проводят на стендах, реализующих весовой метод измерений, а для определения моментов инерции используют стенды, реализующие метод физического маятника, машины Атвуда, уни-филяра, би-, три- и полифиляра [1, 2]. В частности, для определения моментов инерции крупногабаритных космических аппаратов (в силу удобства размещения на измерительном столе) наибольшее применение получил метод перевёрнутого унифилярного маятника [3, 4].
Преимуществом метода качающейся платформы для определения моментов инерции деталей, по сравнению с другими, например, методами унифи-лярного маятника или методом вертикальной динамической балансировки [4, 5], является то, что при определении моментов инерции относительно различных осей позиционирование объекта контроля происходит только в горизонтальной плоскости. Данное обстоятельство явилось определяющим при выборе конструкции механической установки стенда, учитывая, что контролируемые длинномерные детали имеют специфическую форму, ограниченные зоны на корпусе для базирования и являются крайне неудобным объектом для позиционирования в других плоскостях, кроме горизонтальной (например, для установки в положение, когда его продольная ось вертикальна или находится под углом к горизонту).
Спроектированный для определения МГХ деталей различной формы, например, представляющих собой длинномерное цилиндрическое или коническое тело с двумя ограниченными зонами на корпусе для базирования в измерительном устройстве, специализированный контрольно-измерительный стенд, позволяет выполнять измерения искомых характеристик методом качающейся платформы. В состав стенда входит механическая установка, а также автоматизированная измерительная система (АИС) и мера моментов инерции (мера МИ). В конструкции стенда имеется пневматическая система, позволяющая отклонить подвижную часть стенда с размещённым на ней объектом контроля от положения равновесия, а также остановить колебания.
Мера МИ представляет собой габаритно-массовый имитатор контролируемой детали. Мера
МИ выполнена в виде двух дисков, имитирующих базовые посадочные поверхности, соединённых стальным валом, и дополненных двумя грузами для обеспечения массо-габаритных характеристик, аналогичных характеристикам детали. Мера МИ предназначена для проведения первичной метрологической аттестации стенда, а также для последующего тестирования его нормируемых метрологических характеристик, которые должны выполняться с определенной периодичностью в течение всего срока эксплуатации. Таким образом, для аттестации стенда под контроль каждого конкретного типоразмера детали изготавливается её индивидуальный имитатор (мера МИ), массо-центровочные и инерционные характеристик которого известны с высокой точностью.
АИС обеспечивает бесконтактное измерение периодов качания платформы, а также выполняет расчёт значений искомых МГХ, выводит результаты эксперимента на печать. В состав АИС входит промышленный компьютер (ПК), таймер-счётчик и оптоволоконный фотодатчик (ФД). Чувствительный элемент ФД - шторочного типа с прорезью - закреплён непосредственно на оси качающейся платформы. Соосно установленные наконечники оптоволоконного световодного жгута закреплены на основании механической установки. Работа чувствительного элемента системы в соответствии с рисунком 1 основана на оптическом принципе механического модулирования интенсивности передаваемых световых потоков.
Таймер-счётчик
j 1 1 цикл 1_П_П_Г
Формирователь сигналов
И
Световод
ФП Zi^
Шторка |_|_ WZZL
-JZZÄ
Рисунок 1 - Принцип действия ФД
При колебаниях платформы изменяется положение прорези шторки относительно оси светового потока, поступающего по оптоволоконному световоду от излучателя (И), обеспечивая падание светового потока на фотоприёмник (ФП) с последующим преобразованием в фотоэлектрический сигнал. Обработку получаемых от ФД сигналов выполняет формирователь, обеспечивающий на выходе формирование импульсных сигналов, с периодом, равным периоду качания платформы. Измерение периодов выполняет таймер-счётчик, представляющий собой измерительный прибор, оснащённый внутренней памятью для сохранения результатов измерений. Использование в качестве таймера-счётчика прибора типа СОТ-90, внесённого в Государственный реестр средств измерений, определяет уровень метрологического обеспечения измерительной системы. В процессе эксперимента обеспечивается измерение периодов колебаний платформы с точностью 1 мкс.
