Разработка системы передачи данных и управляющих сигналов между подводным аппаратом и судном-носителем
6.2 Расчет надежности
Надежностью называется способность изделия выполнять свои функции в течение требуемого промежутка времени в данных условиях эксплуатации. Надежность обусловлена безотказностью и долговечностью. Она зависит от большого количества внешних и внутренних воздействий, к числу которых относятся: режим работы, влияние температуры, влажности, давления и т.д.
Предположим, что:
- отказ любого элемента системы приводит к отказу всей системы;
- отказы элементов являются случайными и независимыми событиями;
- интенсивность отказов величина постоянная и независимая от времени.
Рассчитать надежность устройства значит определить его количественные характеристики надежности по характеристикам элементов, входящих в это устройство.
Одной из таких характеристик является вероятность безотказной работы или вероятность того, что при заданных условиях работы не произойдет отказов.
В общем случае любое устройство или систему можно представить как набор из m-типов элементов, причем число элементов i-го типа равно Ni. Тогда вероятность безотказной работы равна:
,
где - интенсивность отказа устройства, - интенсивность отказа i - элемента. Величина является одним из основных показателей надежности радиоустройства.
Наиболее сильное влияние на надежность элементов, равно как и всего устройства, оказывают температура и электрические нагрузки. Коэффициент электрической нагрузки
,
где - значение параметра Х в реальном режиме; - номинальное или допустимое значение параметра Х.
Зависимость интенсивности отказов от коэффициента электрической нагрузки и температуры выражается следующей экспериментальной формулой:
,
где - интенсивность отказов при и ; - интенсивность отказов при и .
В настоящее время имеется достаточно большой объем информации об отказах типовых элементов радиоэлектронной аппаратуры по статическим данным эксплуатации и лабораторных испытаний. Существуют специальные таблицы, в которых приводятся усредненные среднестатистические значения интенсивности отказов элементов для лабораторных и нормативных стандартных условий.
Перечень всех элементов, а так же их интенсивность отказов приведены в таблице 6.1.
. Наработка на отказ: .
Таблица 6.1
Наименование |
|
|
|
|
Микросхема |
0,1 |
12 |
1,2 |
|
Резистор |
0,03 |
22 |
0,66 |
|
Транзистор |
1 |
4 |
4 |
|
Конденсатор |
0,1 |
45 |
4,5 |
|
Диод |
0,5 |
3 |
1,5 |
|
Переменный резистор |
0,1 |
1 |
0,1 |
Расчет надежности разрабатываемой системы произведен с использованием ПЭВМ. Листинги используемых для расчетов программ и результаты расчетов приведены далее.
Program nadegtoct;
var i,t,n: integer;
m,me,ae,ai,ni,t_otk,p: real;
begin
i: =1; m: =0;
writeln (введите общее количество идентичных элементов в схеме и нажмите Enter);
read (n);
writeln (введите значение эксплуатационного коэффициента и нажмите Enter);
read (ae);
repeat
writeln (введите через пробел значение интенсивности отказа элемента);
writeln (схемы и количество таких элементов в схеме и нажмите Enter);
writeln (Примечание: интенсивности отказов вводятся без множителя 1Е-6);
read (ai,ni); {ввод интенсивности отказа и количества i-ого элемента}
m: =m+ai*ni*1E-6; {для удобства ввода исходных данных добавлен множитель 1Е-6}
i: =i+1
until i>n;
me: =ae*m;
t_otk: =1/me;
writeln (Среднее время работы устройства до отказа,t_otk: 7: 1, часов);
t: =0;
writeln (-----------------------------------------------);
writeln (Время работы I Вероятность безотказной работы);
writeln (--------------I--------------------------------);
while t< (20000+1) do
begin
p: =exp (-me*t);
writeln ( ,t: 4, I ,p: 7: 4);
t: =t+500;
end;
writeln (-----------------------------------------------)
end.
end.
Program Grafic;
var dp,eps,t,tn,tk,th,pmin,pmax,p,t_otk,me: real;
k,r,l, i: integer;
{dp-период квантования, eps-погрешность построения, i-параметр цикла,
l-максимальное число точек на оси ординат, r-значение функции,
k-вспомогательная переменная}
begin
writeln (Точность построения-); read (eps);
writeln (Ввод tn,tk,th); read (tn,tk,th);
writeln (Ввод t_otk - среднего времени работы до отказа);
read (t_otk); me: =1/t_otk;
{Число точек на оси ординат} l: =round (1/eps);
{Определение min/max значения функции}
t: =tn; pmin: =exp (-me*t); pmax: =exp (-me*t);
While t<tk+1 do
begin
p: =exp (-me*t); if pmax<p then pmax: =p;
if pmin>p then pmin: =p;
t: =t+th
end;
{Определение периода квантования}
dp: = (pmax-pmin) /l;
writeln (eps=,eps: 4: 2, pmin=,pmin: 7: 4, pmax=,pmax: 7: 4, dp=,dp: 7: 4);
{Вывод вертикальной оси}
writeln ( : 30,Ось ординат);
writeln (----------------------------------------------> y); {Вывод графика и горизонтальной оси}
t: =tn; k: =round (-pmin/dp);
for i: =1 to round ( (tk-tn) /th+1) do
begin
t: =tn+ (i-1) *th; p: =exp (-me*t);
r: =round ( (p-pmin) /dp);
writeln (|: k,*: r);
end;
writeln (V t)
end.
eps=0.02 pmin= 0.3695 pmax= 0.9734 dp= 0.0121