Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 21(65)
Рубрика журнала: Технические науки
Секция: Радиотехника, Электроника
Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ИЗДЕЛИЯ НА ЕГО НАДЕЖНОСТЬ
Оценка схемно-конструкторских решений для обеспечения выполнения требований надежности является, по Положению РК-11, обязательным условием разработки конструкторской документации на изделие.
В соответствии с ГОСТ РО 1410-001, ГОСТ 27.301, ГОСТ РВ 20.57.304 необходимо выбрать и применить метод расчета надежности изделия.
На этапе разработки рабочей конструкторской документации изделия, с учетом требований ТЗ, для оценки возможности выполнения заданных требований к надежности и для уточнения варианта схемно-конструктивного построения изделия следует применить расчетный метод оценки надежности.
При выборе метода анализа надежности (выборе моделей надежности) изделия по рекомендациям ГОСТ РО 1410-001 и ГОСТ 27.301 целесообразно использовать структурный метод расчета, основанный на представлении модели надежности изделия в виде структурной схемы надежности (ССН) в соответствии с ГОСТ Р 51901.5, ГОСТ Р 51901.14.
ССН описывает взаимозависимость содержащихся в ней элементов в плане надежности, с последующим описанием ее адекватной математической моделью и вычислением показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности элементов схемы.
В общем случае, в соответствии с ГОСТ Р 51901.14, для радиоэлектронного изделия (или для его части) без резервирования компонентов при описании надежности применима последовательная ССН, подобная изображенной для примера на рисунке 1.
На этой ССН для изделия, состоящего из S типов СЧ, под изображением СЧ каждого типа (в количестве ni) указывается ИО λi для одного экземпляра этой СЧ.
Рисунок 1. Последовательная ССН изделия без резервирования
Для изделия с резервированием используется комбинированная ССН, подобная изображенной для примера на рисунке 2.
Рисунок 2. Комбинированная ССН изделия с резервированием компонент
Как видно из рисунка 2, в показанном изделии имеется одна резервированная группа (РГ1): основные СЧ 2-го типа (СЧ2 в количестве n2) резервируются такими же резервными СЧ (СЧ2 в количестве m2). Каждая из этих СЧ обладает ИО λ2, а в целом эта РГ обладает намного меньшей, чем λ2, вычисляемой ИО λрг1 (она указана над группой и используется при подсчете ИО изделия). При этом резерв может быть нагруженным (т. е. резервная СЧ находится в режиме основной СЧ) или ненагруженным.
Рассмотрим один из узлов, входящих в изделие, – узел СЧ.
На рисунке 1 изображена структурная схема надежности (ССН) для этого узла в случае, когда для него нет резервирования – т. е. это последовательная ССН.
На рисунке 2 изображена ССН этого узла в случае, когда для него организовано резервирование с применением мажоритарной схемы «1 из 2», а сравнение результатов мажоритирования происходит в схеме сравнения 2.
Проведем оценку результативности такого резервирования для случая, когда интенсивность отказов узла СЧ2 равна одному отказу за миллион часов, т. е.:
λ2 = 1 Е–6 1/ч
Пусть время восстановления узлов СЧ1 и СЧ2 равно 1 ч:
Тв1 = 1 ч
Тв2 = 1 ч
Зададим несколько значений для интенсивности отказов рассматриваемого узла 1:
λ1 = 20 Е–6 1/ч
λ1 = 100 ∙ Е–6 1/ч
λ1 = 500 ∙ Е–6 1/ч
λ1 = 1000 ∙ Е–6 1/ч
Теперь можно рассчитать среднюю наработку на отказ То и вероятность безотказной работы Р(tбр) за заданное время tбр = 48 ч.
Расчеты проведены для каждого варианта ССН (последовательная, с резервированием) для разных значений интенсивности отказов λ по формулам:
Pп = exp (– t / To-п)
Pр = exp (– t / To-р)
Данные показаны в таблице.
Таблица 1
Данные средней наработки до отказа То и вероятность безотказной работы Р(tбр)
λ1, 1/ч |
20·Е-6 |
100·Е-6 |
500·Е-6 |
1000·Е-6 |
То-п |
50 тыс. ч |
10 тыс. ч |
2 тыс. ч |
1 тыс. ч |
То-р |
998 тыс. ч |
943 тыс. ч |
400 тыс. ч |
143 тыс. ч |
Р(48ч)п |
0,99904 |
0,99521 |
0,97629 |
0,95313 |
Р(48ч)р |
0,99995 |
0,99995 |
0,99988 |
0,99966 |
На рисунках 3, 4 эти данные проиллюстрированы: сплошной чертой показано изменение показателей для последовательной ССН, пунктирной – для ССН с резервированием.
Рисунок 3. Зависимость средней наработки до отказа от интенсивности отказа
Рисунок 4. Зависимость вероятности безотказной работы от интенсивности отказа
Как видно из графиков, резервирование узла 1 в сотни раз повышает его среднюю наработку на отказ и существенно увеличивает вероятность безотказной работы даже за такой продолжительный период времени, как 48 часов, оставляя ее практически на одном и том же, близком к 1, уровне при различных значениях интенсивности отказов узла.
Список литературы:
- РК-11 Положение о порядке создания, производства и эксплуатации (применения) ракетных и космических комплексов;
- ГОСТ 27.301-95 Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения;
- ГОСТ Р 51901.5-2005 (МЭК 60300-3-1: 2003) Менеджмент риска. Руководство по применению методов анализа надежности;
- ГОСТ Р 51901.14-2007 Менеджмент риска. Структурная схема надежности и булевы методы;
- ГОСТ РВ 20.39.303-98 Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования к надежности. Состав и порядок задания;
- ГОСТ РВ 20.39.304-98 Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования стойкости к внешним воздействующим факторам;
- ГОСТ РВ 20.57.304-98 Комплексная система контроля качества. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Методы оценки соответствия требованиям к надежности;
- ГОСТ РО 1410-001-2009 Системы и комплексы космические. Порядок задания требований, оценки и контроля надежности;
Оставить комментарий