3.2.2 Характеристики безотказности.

В качестве количественной оценки надежности судна и наиболее ответственных его элементов принимаются следующие показатели: вероятность безотказной работы, вероятность отказа, параметр потока отказов, наработка на отказ и коэффициент отказов.

В ероятность безотказной работы Р (t) — вероятность того, что в заданном интервале времени t ═T (или в пределах заданной наработки) отказ не возникнет, т. е. время Т безотказной работы объекта будет больше заданного (рассматриваемого) промежутка времени:

(3.1)

где Т — случайное время наработки до наступления отказа (время

безотказной работы);

t — заданное время работы объекта (заданная наработка).

Значение Р (t), как всякой вероятности, может находиться в пределах 0≤Р (t) ≤1

Например, если вероятность безотказной работы механизмов в течение 10 тыс. ч Р(t)=0,95, то это означает, что из большого числа механизмов данного типа, находящихся под наблюдением, в среднем около 95% механизмов сохранят работоспособность не ме­нее чем в течение 10 тыс. ч работы.

Показатель P(t) для судна характеризует вероят­ность того, что _: в заданный период не потребуется вывод судна из эксплуатации на вынужденный ремонт.

При достаточно большом числе однотипных объек­тов (элементов) вероятность безотказной работы мо­жет быть определена по статистическим данным:

(3.2)

где N_o — количество однотипных объектов, находящихся под на­блюдением в начальный момент времени t₀;

n(t) —количество отказавших объектов до конца заданной наработки t.

Величина Р (t) является монотонно убывающей функцией времени; Р(0) = 1 при t=0, при t→∞ функция P(t) →O. Следовательно, значение безотказной рабо­ты любого объекта изменяется от 1 до 0, уменьшаясь с увеличением рассматриваемого времени его работы.

Вероятность отказа Q (t) — вероятность того, что в заданном интервале времени t ═ T (или в пределах заданной наработки) возникнет хотя бы один отказ:

Q (t) = вер (T<t), (3.3)

т. е. время Т безотказной работы объекта будет мень­ше заданного промежутка времени t.

Безотказная работа и отказ являются событиями противоположными, следовательно,

Q (t) = 1— P(t). (3.4)

Аналогично функции Р* (t) при большом числе N₀

(3.5)

На рис. 3.4 приведен примерный вид функции без­отказной работы объекта P(t). Пунктиром показана функция распределения отказов Q (t). Обе кривые пе­ресекаются в точке, соответствующей среднему сроку службы (наработке) объекта, при котором Р (t) = Q (t)=0,5. Каждому объекту в зависимости от его работоспособности соответ­ствуют свои кривые P(t) и Q(t).

Рис. 3.4 Характер зависимо­сти вероятности безотказной работы P(t) и вероятности отказов Q (t) объекта от вре­мени его эксплуатации

Параметр потока интенсивность отказов ω (t) — среднее число отказов (математическое ожидание числа отказов) ремонтируемого изделия в единицу времени, взятое для рассматриваемого мо­мента времени. Эта характеристика используется для количественной оценки та­ких отказов, которые обыч­но устраняются в условиях эксплуатации и не приводят к каким-либо значительным последствиям, например, замена быстроизнашиваемых элементов механизмов за­пасными.

Наработка на отказ T_о—среднее время безот­казной работы ремонтируе­мого объекта между отка­зами. Эта характеристика может быть определена на основании статистических данных об о тказах:

(3.6)

где t_i —время исправной работы объекта между (i—1)-м и i-и отказами;

п — число отказов объекта за время.

Коэффициент отказов элементов системы К_о — от­носительный показатель надежности. Применяется для анализа надежности отдельных конструкций корпуса и технических средств судна, для определения наименее надежных элементов в системе. Коэффициент отказа элементов, %

(3.7)

где n_i(t) — число отказов элементов i-гo типа за определенный календарный период (наработку) на данном судне (серии судов);

∑n(t) — общее количество отказов рассматриваемого объекта (судно в целом, корпус судна, главный двигатель, электрооборудование и т. п.) за тот же календарный период (наработку).

С помощью коэффициента отказов можно устано­вить элементы конструкций корпуса и судового оборудования, надежность которых необходимо увеличить для повышения надежности судна в целом.

Наиболее характерный показатель безотказности судна и его энергетической установки — это наработ­ка на одну вынужденную остановку судна в море. Та­кие остановки обычно непродолжительны, но нежела­тельны, так как с потерей ходкости судно становится потенциально аварийным. Основная часть этих остано­вок ― около 80% — связана с отказом главных двига­телей. Остальные остановки происходят из-за отказов судовых систем, рулевых машин, дейдвудных устройств и других элементов судна. Наименее надежными узлами главных двигателей являются цилиндропоршневая группа (K_o = 25%) и топливная аппаратура (K_o =30%).