9.3. Методы резервирования элементов

Резервирование элементов используется в тех случаях, когда необходимо создавать высоконадежные системы из малонадежных элементов. Различают методы нагруженного и ненагруженного резервирования. Ненагруженное резервирование или резервирование замещением осуществляется путем включения резервного элемента при отказе в системе основного. До отказа это включение невозможно. Схема резервирования приведена на рисунке 14.

Рисунок 14. Ненагруженное резервирование (замещением)

Вероятность безотказной работы системы в этом случае рассчитывается .

Замещение отказавшего элемента осуществляется в два этапа:

• обнаружение отказавшего элемента органолептическими способами или с помощью специального прибора (устройства);

• включение резервного в ручном режиме или с помощью автоматического устройства.

Нагруженное резервирование реализуется в двух вариантах:

• резервный элемент работает в одинаковом режиме с основным;

• резервный элемент работает в облегченном режиме.

Структурная модель такого резервирования представлена на рисунке 15.

Рисунок 15. Структурная модель нагруженного резервирования

Всего элементов включая резервный – n.

Для случая работы резервных элементов в одном режиме с основным вероятность безотказной работы системы Р_с(t) рассчитывается:

;

, тогда.

При равной надежности элементов .

Дублирование с восстановлением предполагает, что при отказе основного элемента его заменяет резервный. Основной после восстановления работоспособности становится в резерв. На одном из таких циклов может возникнуть ситуация, когда произойдет отказ элемента, а ранее отказавший еще не восстановлен. В этом случае вероятность безотказной работы системы при экспоненциальном законе распределения времени безотказной работы рассчитывается:

;,

где и‑ интенсивность отказов соответственно основного и резервного элементов,

‑ вероятность отказа пары на одном из циклов.

.

Закон распределения Р_с(t) зависит не от закона распределения времени восстановления работоспособности (устранения отказов) G(t), а только от среднего времени ремонта М(τ_р) – математического ожидания времени восстановления.