1.4. Структурно-функциональная модель надежности млк

Для системного анализа работоспособности и надежности МЛК необходимо построить структурно-функциональную модель надежности, позволяющую провести целенаправленный анализ и поиск рациональных решений, связанных с обоснованием принципиальных конструктивно-схемных решений, структурной и функциональной оптимизацией конструктивных решений и при отработке конструкций при проведении стендовых и натурных испытаний лазерного комплекса и отдельных его подсистем. Структурно-функциональная модель надежности должна отображать основные конструктивные и функциональные особенности лазерного комплекса, режимы его работы, причины и характер возникающих отказов. Исходя из опыта проектирования лазерных комплексов, анализа их как объектов надежности и анализа отказов, структурно – функциональную модель надежности лазерного комплекса определим в виде:

Р_об = ₁[i(n, , t_р, t_хр); Zj (n, , t_р, t_хр); X_K (n, , t_р, t_хр);

[i];[Zj];[X_K];R₁;; ; ;]₂ [_1 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр);

_2 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр); _3 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр); r ];

₃ [_4 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр);]₄ [t_ТО, n _ТО, t_пр, n_пр, t_устр, m , t₃, n₃,]

где Р_об (_) – обобщенный показатель надежности лазерного комплекса за рассматриваемое время эксплуатации (_);

₁[i(n, , t_р, t_хр); Zj (n, , t_р, t_хр); X_K (n, , t_р, t_хр); [i] ; [Zj] ; [X_K] ; R₁; ; ; ;] - оператор, учитывающий изменение и влияние рассеивания значений:i – выходных обобщенных параметров лазерного комплекса, Zj – выходных параметров отдельных подсистем (совокупность нескольких агрегатов) и X_K – выходных параметров отдельных агрегатов как неделимых элементов лазерного комплекса. Количество выходных параметров i; Zj , X_K в соотношении определяется существом решаемой задачи, объектом исследования и этапом жизненного цикла. Между параметрами возможно наличие корреляционной связи; [i] , [Zj] и [X_K] – диапазоны допустимых значений выходных параметров, зависящие в общем случае от времени и условий эксплуатации; R₁ – множество вещественных чисел, которому принадлежат все возможные и допустимые значения ; n, t_р , t_хр – наработка комплекса в циклах – для рабочего периода; километрах пробега – для периода транспортировки; времени – для периода хранения; , ,  - количество соответственно i, Zj, X_K выходных параметров, характеризующих работоспособность лазерного комплекса;

₂ [_1 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр); _2 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр); _3 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр); r] - оператор характеризующий влияние на надежность лазерного комплекса мелких конструктивных и технологических дефектов не учитываемых оператором ₁, а также влияние качества ремонтов и технических обслуживаний. _1 ; _2 ; _3 – соответственно интенсивности отказов  - го агрегата лазерного комплекса, обусловленные мелкими конструктивными, технологическими и ремонтными дефектами, в периоды работы; r- количество -х агрегатов, на которое условно разбит МЛК для оценки показателей надежности; h_стр, h_тр – количество подготовок к работе и транспортировке за рассматриваемое время эксплуатации (_);

₃ [_4 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр);] - оператор, учитывающий влияние нарушений правил эксплуатации лазерного комплекса на его надежность;

_4(n); _4 ();_4 (t_р); _4 (t_хр); _4 (h_р); _4 (h_тр) – интенсивности нарушения  -го правила эксплуатации лазерного комплекса для характерных периодов эксплуатации в зависимости от времени (циклов) работы, километров пробега, времени хранения и числа подготовок к работе и транспортировке;  - количество правил эксплуатации, рекомендуемых к выполнению;

₄ [t_ТО, n _ТО, t_пр, n_пр, t_устр, m , t₃, n₃,] - оператор, характеризующий совместное влияние текущих отказов и принятой планово-предупредительной системы обслуживания и ремонтов лазерного комплекса на его боевую и техническую готовность; t_ТО; t_пр ; t_устр - средняя продолжительность ТО, среднее время плановых ремонтов лазерного комплекса и среднее временя на устранение отказов; m; n _ТО ; n_пр – ожидаемое количество отказов, ТО, и плановых ремонтов за заданное время _ эксплуатации лазерного комплекса; t₃ – время поступления заявки; n₃ – ожидаемое количество заявок на работу.

Оператор ₁(i( ); Zj( ); X_K ( );…) по существу определяет вероятность P_n выполнения системы условий работоспособности:

P_n ={₁ [₁] ; ₂ [₂] ;…… _i [_i] ;…… Zj [ Zj];…… X_Kj [ X_K]}

для заданных условий эксплуатации и режимов работы лазерного комплекса в зависимости от наработки и времени эксплуатации.

Для учета влияния на надежность лазерного комплекса качества ремонта и проведения технических обслуживаний, мелких конструктивных и производственных дефектов с помощью операторов ₂ [_1 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр); _2 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр); _3 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр); r] , а также нарушений правил эксплуатации с помощью оператора ₃ [_4 (n, , t_р, t_хр, h_р, h_тр);] предлагается использовать теорему о повторении опытов. Согласно этой теореме, в основу расчета вероятности безотказного функционирования P_n за n – циклов-распознаваний положим зависимости:

; ;

где P_i – вероятность безотказной работы лазерного комплекса при i-м распознавании; _1i , _2i , _3i и _4i – интенсивности отказов лазерного комплекса при i-м распознавании, обусловленные соответственно мелкими конструктивными дефектами, дефектами производства, некачественным проведением ТО и ремонта, и нарушением правил эксплуатации, N – количество циклов работы лазерного комплекса за рассматриваемый период эксплуатации.

При оценке _1i, _2i , _3i , _4i комплекс можно рассматривать как сложную систему с последовательным соединением элементов, отказы которых независимы, т.е.

,

где _i – вероятности отказов µ–х элементов при i–м распознавании, обусловленные влиянием указанных выше причин; r – количество агрегатов, на которые условно разбивается лазерный комплекс при оценке _1i, _2i, _3i. При расчете _4i под  понимается количество правил эксплуатации, предписанных к выполнению при распознавании лазерным комплексом. Аналогично можно учитывать влияние дефектов и нарушений правил эксплуатации по вероятности безотказной работы лазерного комплекса при транспортировке, рабочих режимах, хранении и подготовке лазерного комплекса к работе и транспортировке.

Оператор ₄ [t_ТО, n _ТО, t_пр, n_пр, t_устр, m , t₃, n₃,], по существу, представляет собой коэффициент технического использования лазерного комплекса. Полагая процесс отказов стационарным, коэффициент технического использования лазерного комплекса на рассматриваемом периоде эксплуатации _, определим соотношениями:

К_{т.и. раб} ;

К_{т.и. тр} ;

где Т_{Σпто раб} ; Т_{Σнто тр} – суммарное время планового и непланового технических обслуживаний комплекса в рабочем режиме и в режиме транспортировки; Т_Σраб, Т_Σтр – суммарное время пребывания лазерного комплекса в работоспособном состоянии в рабочем режиме и режиме транспортировки. Число отказов и средние затраты времени на ремонт и обслуживание рекомендуется определять по статистическому материалу.

Таким образом, предлагаемая структурно-функциональная модель надежности может быть положена в основу оценки анализа и надежности МЛК на всех этапах проектирования, испытаний и доработок, а также в процессе эксплуатации. При этом обеспечивается единый подход к анализу надежности со стороны конструктора, технолога, испытателя, заказчика, что позволяет построить универсальную базу данных для прогнозирования надежности.

Оценка и анализ надежности МЛК проводится для каждого из вышеуказанных режимов работы в соответствии с циклограммами функционирования:

1.	Режим развертывания комплекса
	мин.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1		2
2				2
3						2
4								1
5									1
6										2
7												5
8												5
9												5

Развертывание комплекса выполняется в автоматическом или полуавтоматическом режиме с установкой по умолчанию начальных параметров систем.

1. Выбор позиции

2. Подключение электропитания

3. Горизонтирование

4. Включение компьютеров и блоков управления

5. Открытие крышки люка

6. Подъем сканера

7. Прогрев лазеров

8. Определение координат комплекса и привязка к карте местности

9. Определение зоны ответственности комплекса и отображение на карте границ зоны видимости

2.	Режим дежурного сканирования
	мин.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1		2
2				1
3					2
4							2-….

Режим предназначен для автоматического (полуавтоматического) обнаружения аномальных паровых или аэрозольных образований в зоне видимости лидара, и определения координат центра облака, для последующего анализа в данной точке пространства, а также для слежения за динамикой распространения облака. Используется лазер - ТТЛ Nd-YAG. Длина волны 1064 нм.

1. Оператор рабочего места №1 (РМ-1) определяет вид сканирования, задает координаты и число импульсов в одну точку (число накопленных импульсов) и секторное сканирование.

2. Запуск режима дежурного сканирования (включение ТТЛ лазера и запуск перемещения сканера в пределах заданных координат).

3. Данные передаются на рабочее место №2 (РМ-2) обрабатываются и накладываются на карту местности.

4. По результатам наложения сигналов на карте в полуавтоматическом режиме определяются либо координаты центра облака, либо координаты выбранного оператором рабочего места №2 сектора для проведения дальнейшего анализа. С РМ-2 на РМ-1 передаются углы (характеризующие точку пространства или сектор) и дистанция.

3.	Режим анализа №1
	сек.	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75
1		30
2								30

Предназначен для идентификации вещества методом флуоресцентного анализа. Измеряется спектр флуоресценции в диапазоне 300…450 нм. Полученный спектр аналитически сопоставляется с базой данных, с целью идентификации вещества.

Используется лазер ТТЛ Nd-YAG.

Длина волны 266 нм.

1. Оператор РМ-1 при получении координат точки или сектора с РМ-2, начинает подготовку комплекса. Автоматически происходит перестройка лазера на длину волны 266 нм. Спектральный прибор инициализируется, устанавливается времена сбора данных в соответствии с полученными целеуказаниями дежурного сканирования. Происходит автоматическое включение лазера. У оператора РМ-1 предусмотрена возможность установки количества повторений измерений в одну точку.

2. Происходит сканировании сектора, анализируется спектр. Результаты выдаются на экран РМ-1 в виде названия вещества (при положительной идентификации) или в виде спектра флуоресценции при обнаружении вещества неизвестного состава.

4.	Режим анализа №2
	сек.	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75
1		30
2								30

Предназначен для определения веществ методом дифференциального поглощения или методом спектрального анализа в диапазоне генерации СО2 лазера в диапазоне 9-10 мкм. (60 линий). Предусматриваются два варианта сканирования по полученным с помощью дежурного режима целеуказаниям (исследование точки пространства или уточненный сектор). Длины волн устанавливаются предварительно в базовых настройках.

Используется два TEA CO2 лазера.

Диапазон длин волн 9-10 мкм.

1. При получении координат точки или сектора с РМ-2 опреатору РМ-1, происходит автоматический запуск 2-х СО2 лазеров с автоматической быстрой перестройкой по длинам волн (30 - один канал и 30 - другой). Лазеры работают синхронно с частотой 30 Гц., 2-й лазер генерит с задержкой.

2. Происходит сканировании сектора, анализируется спектр. Результаты выдаются на экран РМ-1 в виде названия вещества (при положительной идентификации) или в виде спектра.

5.	Режим сворачивания комплекса
	мин.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1		1
2		1
3			3
4			3
5						2
6						2
7						2
8								2
9										2

1. Остановка режима дежурного сканирования

2. Подача команды на РМ-1 сворачивание комплекса

3. Корректное завершение работы подсистем комплекса

4. Опускание сканера

5. Подъем гидроопор

6. Выключение компьютеров и блоков управления

7. Закрытие крышки люка

8. Отключение электропитания

9. Перевод МЛК в транспортное положение (готовность покинуть позицию)