Файл: Волков Е.Б. Основы теории надежности ракетных двигателей.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 261

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

294

Таблица 7. 1

№

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показания чувствительного

элемента

 

Неисправный узел

 

Вил неисправности

 

 

давление

уровень

 

 

 

 

положение ]

положение

по

 

 

 

 

А р

А р

 

пор.

 

 

 

 

 

 

 

 

и аккуму-

смеси

в рулевой

в рулевой

 

поршня 1

поршня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ля торе

в баке

машине 7

машине

>1

в машине па машине 0

1

Трубопровод

 

Нарушение герметичности

 

 

 

0

—1

 

—1

—1

 

 

0

0

2

Гпдропомпа

 

Отказ до начала полета

 

 

 

—1

+ i

 

—1

— 1

 

 

0

0

3

 

Отказ во время полета

 

 

 

—1

+ i

 

—1

—1

 

|

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Клапан

 

 

Поломка, нарушение герметичности

 

—1

—1

 

—1

—1

 

 

0

0

5

Отсечной

клапан

Поломка,

негерметнчпость

 

 

 

0

—1

 

0

0

 

 

0

0

6

Аккумулятор

 

Поломка,

негерметнчпость

 

 

 

—1

—1

 

—1

—1

 

 

0

0

7

Резервуар

 

Поломка,

негерметнчпость

 

 

 

0

~1

 

0

0

 

 

0

0

8

 

 

 

Срабатывания при низком р

 

 

—1 |

0

 

—1

—1

 

 

0

0

9

Клапан

высоко­

Отказ до

начала полета

 

 

 

+ 1

0

 

+1

+ 1

 

1

0

0

10

го давления

 

Неполное закрытие

 

 

|

—1

0

 

—1

- 1

 

|

0

0

11

 

 

 

Нарушение герметичности

 

 

 

—I

0

1

—I

—1

 

 

0

0

12 |

Редуктор

 

|

Нарушение герметичности

 

 

|

—1

—1

1

—I

Т

 

 

0

0

Программа действия ОУП:

 

 

машины

в нейтральное положение;

 

 

 

 

 

1, 2, 3, 4, 5. 6, 7

— переместить поршень рулевой

 

 

 

 

 

8,

2, 3

— заблокировать исполнительный механизм;

12,5 МПа:

 

 

 

 

 

 

 

9, 10, 11,

12

— воздержаться от

воздействия

до

давления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

— воздержаться

от

воздействия

до

давдения

37,5 МП«1,

 

 

 

 

 

 

 

Такие матрицы составлены для всех систем ракеты «Са­ турн-V».

В качестве примера приведем итоговую матрицу для системы гидравлического привода поворотом камер двигателя.

Система гидравлического привода состоит из главного гидро­ насоса, связанного с турбонасосным агрегатом двигателя, акку­ мулятора-резервуара, двух рулевых машин, клапанов, фильтров, дросселей и других элементов.

Итоговая матрица отказов-показаний чувствительных элемен­ тов приведена в табл. 7. 1.

Рис. 7. I. Схема системы контроля

Показания чувствительных элементов даны в относительных

величинах: л'=0

соответствует

нейтральному

положению;

л '= + 1 и х = —I

соответствуют обоим крайним положениям.

На матрице показаны также

корректирующие

воздействия,

которые заключаются либо в блокировке рулевых машин в ней­ тральном положении, или в том положении, в котором они бы­ ли в момент отказа, либо в режиме ожидания, когда давление в гидросистеме уменьшится до определенной величины.

Аналогичные матрицы и программы корректирующих воздей­ ствий разработаны и для других систем ракеты «Сатурн-V».

Все рассмотренные системы автоматического контроля, не­ смотря па различие в назначении, имеют много общего.

Обобщенная структурная схема системы контроля показана

на рис. 7. 1.

 

Информация о состоянии объекта в виде сигналов у, (/ =

1,

2,..., т) передается в систему контроля. Система получения

и

обработки информации, структура которой зависит от назначе­ ния системы контроля, обрабатывает полученную информацию и вырабатывает решение в виде сигналов управления X;.

Сигналы управления преобразуются исполнительной систе­ мой в управляющие воздействия, которые воздействуют на объ­ ект в случае применения систем защиты или поступают опера­ тору для принятия решения о состоянии объекта.

Все системы контроля являются информационными система­ ми, работе которых присущи ошибки. Так как системы контроля в своем составе имеют датчики параметров, усилительно-преоб-

2 9 5

разовательпые и решающие устройства, цепи управления, то источниками ошибок работы являются: точность алгоритма кон­ троля, структурная надежность, точность настройки п быстро­

действие системы.

Как известно, всем системам контроля присущи два вида ошибок.

1. О ш и б к и I р о д а . Система контроля не определяет ава­ рийного состояния объекта. В теории надежности такие ошибки называются риском заказчика, когда объект, у которого потеря­ на работоспособность, принимается как работоспособный.

2. О ш и б к и II рода . Система контроля формирует лож­ ный управляющий сигнал и работоспособный объект признается неработоспособным (риск поставщика).

Указанные ошибки контроля являются следствием следую­ щих причин:

—ограниченная точность контроля параметров рабочего процесса из-за ошибок работы датчиков системы;

—ненадежность системы контроля как технического устройства;

—конечное быстродействие системы контроля;

—ошибки в выборе параметров контроля.

В последующем рассмотрим перечисленные ошибки контро­ ля и методы их уменьшения.

7.2. СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ДВУМЕРНЫХ ПЛОТНОСТЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ

Для анализа точности работы системы контроля очень часто приходится определять вероятность сочетаний нескольких зави­ симых величин. В этом случае многие вероятностные задачи сводятся к определению вероятности вида

Р = Вер( . . . ViCUiCWi),

(7.1)

где i— 1,2,...,«;

 

 

Vi, щ, Wi — случайные величины.

величинами:

Введем новые соотношения между случайными

•Сi—Vi

Llj, Zj+i—Hi Wi.

 

Тогда уравнение (7. 1) перепишется так:

 

Р = Вер(21< 0 ,

z2< 0,. . ., 2„<0).

(7. 2)

При нормальном законе распределения случайных величин,, они полностью определяются следующими статистическими ха­ рактеристиками:

математическими ожиданиями mv., т.и , mw.\ среднеквадратическимп отклонениями av., о„ зю.; коэффициентами корреляции Qv.tt.,

296

Перечисленные характеристики позволяют определить:

mz.= mv.— ти.; mZ[+1=

ти.— т а .;

О2 =а2 _ 32 . а2 = а 2

_ а2 .

 

 

И;

W;’

Q v j w f v f w .

Q u t w f u f w i

 

Qv.u.av. aui -

Pz.Z.I|

/+1

I

°z °z

 

°z °z

zi

 

zi zi+1

Вероятность, выраженная в форме (7.2), определяется сле­ дующим образом:

Ооо

р = f • • •11 f ?(*i, г2,...

</za,..., d za,

(7. 3)

-00

— оо

 

 

где cp(Z|, z2, ..., z„)—ЛЛмерная функция распределения случай­

ных величин

 

 

в явном виде неизвестно,

поэтому

Решение интеграла (7.3)

применяются различные приближенные методы.

в явном виде.

Решение двухмерных

интегралов существует

Пусть известны плотности распределений

z t и z2. Тогда

вероят­

ность выполнения условия z i> 0

и z2> 0

определяется

зависи­

мостью

 

 

 

 

 

 

 

P =

Bep(z1> 0 ,

z 2 > 0

) = F ( / i 1, Л2, qZiZi),

(7.4)

где F(/ilt Л2, Qz1z2) = 0,5[4 )(// . 1) - j - ® ( / 7 2) ] T{hu—

—

a 2) - | - 0 , 5 ,

если //•!<( О и //2<( 0 пли Л1_> 0

и Л2> 0 ,

 

 

и Z7(//•!, Л2, Qz,za) =

0,5 [Ф(//.1)-|-Ф(Л2)] — Г(/гх, a j — 7’(Л3, а3),

если Л: ^>0 и //2<^0 или ^ < 0

и Л2)>0;

 

 

 

Л,- =

‘7 .

Ц1~

Qztz,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ло --

«I

02:122

 

/io

 

 

 

 

v 1 - e i z ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi

/2 \

 

 

 

 

 

 

{'1

 

 

 

 

 

 

Ф(/г,.)=^ exp ^ — —j Л — функция Лапласа;

 

 

T [kh

 

^ exp

/if -(1-Л-2)

d x

 

 

 

 

1+ д-2

 

 

 

о

 

 

 

 

 

— функция Оуэна.

297

Функции Ф(Л,-) и Т (hi, at) представлены в таблицах [33].

Приближенно интеграл (7.4) можно определить, если вос­ пользоваться следующими свойствами функции F (h1, !и, Cz.zJ:

al F (//L, Л2, qZiZj)— монотонна относительно б) если Qzjz. = б, то F(hj,/i2) = Рг• Р2,

где

Р ^ О . б + Ф ^ )

н P.2= 0 ,5 -f Ф(//3);

 

в) если £>,,*,= 1, то F (//j, h2, П== РШ|п,

где

Ршы^пНщР!, Р2);

 

Г) если

= — 1, то F ( / l v

—1)= 0

при Pi-LPoC 1, И F (hlt Л2, — 1)= Р 2 — Px-f 1 при Pi + P2]>0.

Используя отмеченные свойства, функцию/7(h1, Л2, QZlz.) мож­ но аппроксимировать степенной зависимостью и получить при­ ближенные выражения для интеграла вероятности (7. 4) Р* как функции коэффициента корреляции.

Результаты аппроксимации вероятностей (7.4) представлены в табл. 7. 2.

Условия

аппроксимации

Pi > 0,5;

Р* > 0,5

Р,-Р2

» 0,8

Р| < 0,5,

Р.) <0,5

Pi + Р о > 1

Pi < 0,5;

Р2>

0,5

Ро +

Р] <

1

Приближенная формула

( l - P 2 ) [ ( P i - 0 ,5 ) o ; iZs+

-f-0 , 5 Q , f - „ ] - т - Р 1 P l!

( 1 — Q, - l'1

(1 -P i)-— Г г ^ - + Я 1+ Р а - 1 ID

Z L [(1 _ 2P ,)(i_ QziZ!)4+

+(16P2- 1 ) ( I - qZiZj)]

1,35(1—P2) [(1-2Р,)3 X

Х/ 1 - е г,га4-(1,26Р,-0,2б)Х x (i — eZlZ2)]-rPi+P2—i

1.35P, [(2P2—1) \f 1

- 0 г л +

+ ( i - i ,2 6 P ,) ( i

+ e ,iZj)]

Пределы

0 < Q<

1

- 1

<

Q

<

0

V о

/ C

V

_

V — 1

/ С

V

o

0

<

e <

1

—1

< Q < 0

o

<

e <

i

—l < e < о

о< e < l

—1 < Q< 0

Таблица 7.7

Ошибка

P—P* °P- P

0,005

—0,005

—0,005

0,005

—0,005- 0,005-

—0,0,3- 0,0,3-

—0,03

0,03

298

Смотрите также файлы