1.4 Классификация типовых структур многоагрегатных технических комплексов

В теории надежности для расчета соответствующих показателей и представления так называемых структурных схем надежности (ССН) выделяют параллельные, последовательные, последовательно-параллельные, параллельно-последовательные и мостиковые структуры [см. книги Барлоу и Прошана, Рябинина]. Необходимость в рассмотрении мостиковых структур дало начало разработке и развитию логико-вероятностных методов (ЛВМ) и даже логико-вероятностного исчисления [статья ИАРа в журнале А и Т] для оценки надежности структурно-сложных систем, под которыми понимается системы, структурная схема надежности которых не сводится к последовательно-параллельным и параллельно-последовательным схемам расчета показателей надежности.

При постановке и исследовании практических задач управления современными многоагрегатными ТК и задач проектирования для них УС приходится сталкиваться с огромным многообразием развитых и сложных структур АТК, для которых не только проблема синтеза алгоритмов в контурах структурного управления, но и расчет показателей структурной надежности становится трудной и до сих пор непреодолимой проблемой.

Рассмотрение структур многоагрегатных ТК в различных областях техники и производства показывает, что наиболее сложные и разнообразные структуры имеют место в энергетических системах больших надводных кораблях и подводных лодок

[см.: книги:

- Нарусбаев «Проектирование атомных подводных лодок»,…;

- Ясаков Г.С. «Электроэнергетические системы кораблей»…..;

- Романов «Гибель АПЛ «Комсомолец»….;

- Т…. ЭЭС, уч. Пособие….;

- «Устройство подводных лодок» - уч. Пособие ВВМИОЛУ;

]

В качестве ярких примеров приведем здесь структуры, названные в указанных выше источниках кольцевыми, магистральными, лестничными и колесными.

В работах И.А. Рябинина и его многочисленных учеников рассмотрена ставшая уже хрестоматийной задача, так называемая «задача № 35» оценки надежности корабельной ЭЭС с 3-мя генераторами, главными распределительными щитами и перемычками (см. рис. 1 ).

Рис. 1 - Кольцевая структура ЭЭС с 3-мя генераторами:

1,2.3 – генераторы; 4,6,9 – главные распределительные щиты (ГРЩ);

5,7,8 – перемычки; 10 – 15 – вторичные распределительные щиты (ВРЩ); Н1,Н2 и Н3 – потребители.

Характерной особенностью структуры является соединение щитов перемычками по кольцевой схеме, смысл и работа которых поясняется на рисунке 1.а) и 1.б. Кроме того, в данной структуре ЭЭС предполагается также и наличие энергетической избыточности, заключающейся в том, что мощности любого одного генератора достаточно для обеспечения энергии всех потребителей, получающих питание от щитов 4,5 и 9 через вторичные щиты 10 - 15.

И.А. Рябининым в статье подробно описана «история задачи № 35» и ее роль в развитии логико-вероятностных методов […]. Обсуждается возникшие трудности даже при наличии всего 15-ти элементов в системе. Показано как в течение длительного времени искалось правильное решение задачи, и в результате доказано наличие 92-х КПУФ и 31-го МСО. (….. и что-то еще можно сказать). Но общего метода нахождения структурных характеристик такого класса систем предложено не было.

Рисунки 1(а) и 1(б)

Аналогичная кольцевая структура корабельной ЭЭС с 4-мя электростанциями приведена на рис. 2.

Рис. 2 - Кольцевая структура ЭЭС с 4-мя электростанциями

Для больших надводных кораблей, в частности для атомных авианосцев и крупных атомных ракетоносцев широкое распространение получили так называемые лестничные структуры.Типовая (лестничная ) структура ЭЭС приведена на рис. 3. Здесь для переброски потоков электроэнергии в разные точки корабля используются перемычки между ГРЩ. Отмечается, что такой корабль легче потопить, но лишить электроэнегии невозможно [кн. Ясакова].

Рис. 3 Лестничная структура ЭЭС корабля с 4-мя электростанциями

Распространение получила структура ЭЭС так называемая «колесная», упрощенная схема которой представлена на рис. 4. Все турбогенераторные электростанции (1,2,3 и 4) включены по кольцевой схеме (как бы по ободу колеса), а дизельные электростанции (13,14) соединены с главными распределительными щитами радиусами (как бы «спицами»).

Рис. 4 - Упрощенная “колёсная” структура ЭЭС корабля:

.

Структура ЭЭС авианосца «Джон Кеннеди» с 3мя турбогенераторными электростанциями и 2мя дизельгенераторами

Структура похожа на лестничную структуру. Однако дизельные электростанции вынесены отдельно и каждая из них связана с двумя прилегающими к ним турбоэлектростанциям через перемычки.

Магистральная структура системы ВВД с дублированием магистралей

4. Модели и методы оценки надежности, безопасности и живучести АТК и проблемные задачи их развития

1. «Проклятие» размерности при оценке качества структурной организации АТК и реконфигурации

2. Проблема взаимной зависимости различных подсистем АТК

3. Модели работоспособности АТК (структурные функции, кратчайшие пути и минимальные сечения, графы деградации, деревья отказов, деревья событий)

4. Существующие методы получения структурных функций

   1. Методы на основе матриц непосредственных связей (или-графы): Лунц, Энгельгард, Иваницкая, Рогинский, Смирнов, Парфенов,

   2. Методы на основе решения систем логических уравнений: Гогин (метод определителей), Китушин (методы итераций), Астров, Можаев, Черкесов, Чугунцев

5. Методы расчеты вероятностных показателей (от Порецкого, Мерекина, Рябинина, Черкесов – смешанные формы)

1. Состояние теории и методов выработки решений по реконфигурации структуры АТК

   1. Конструктивный метод Недялкова

   2. Метод резервных матриц Ярошенко

   3. …

2. Конкретизация проблемных задач, подлежащих исследованию и решению в диссертации

3. Потребность и направления разработки специального математического аппарата структурного анализа автоматизированного ТК