Надежность СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА и ее расчет, страница 6

(9.3.16)

Обычно достаточно вычислить второе приближение , ошибка при этом не превышает 3…5%.

Вычисленные по (9.3.15) m_i^o могут иметь любые значения. Нас интересуют целые значения m_i^* дающие максимум функции P_p(m_i^*) и удовлетворяющие условию (9.3.11). Среди целых чисел, отличающихся от m_i^o не более чем на единицу, следует выбрать такие m_i^*, при которых по сравнению с другими возможными системами целых чисел удовлетворялись бы условия:

(9.3.17)

9.3.5.2  Скользящий резерв

Более перспективным для резервирования сложных систем, в том числе и СЭС, является резервирование, когда режим ожидания резервного элемента является облегченным по сравнению с ''горячим''.

В этом случае режим ожидания резервного элемента может быть:

1)  «теплым» – резервный элемент значительно меньше нагружен, чем основной. Тогда вероятность безотказной работы СЭС

(9.3.18)

где ;

₀ – интенсивность отказов  элементов СЭС в рабочем состоянии;

l₁ – интенсивность отказов элементов СЭС в режиме ожидания;

2)  «холодным» – резервный элемент в режиме ожидания находится в выключенном состоянии. В этом случае вероятность безотказной работы СЭС

(9.3.19)

Рассмотрим оптимизацию показателей надежности СЭС, минимизируя ее массу при заданной надежности – Р_СЭС^тр. Задача оптимизации в этом случае сводится к следующему:

(9.3.20)

где i – номер расчетного элемента СЭС;

j – шаг оптимизации.

Оптимизация проводится последовательным наращиванием от i=1 до i=n с учетом эффективности резервирования каждого элемента, когда за критерий оптимизации принимается относительный прирост вероятности безотказной работы СЭС на единицу ее массы:

(9.3.21)

где P_pj,i - вероятность безотказной работы СЭС на j-м шаге оптимизации по элементу i-го типа;

P_P(J-1),I – вероятность безотказной работы СЭС на предыдущем шаге оптимизации по элементу i–го типа;

 - масса нерезервированного СЭС;

m_i,j – кратность резервирования i–го элемента СЭС на j–м шаге оптимизации;

w_i – масса i–го элемента СЭС.

Оптимизация заканчивается, когда выполняется условие

(9.3.22)

9.4  Примеры расчета надежности СЭС

9.4.1  Схема надежности СЭС. Расчет надежности СЭС

Проанализировав структурную схему СЭС, определим основные элементы для расчета. Такими элементами являются БФ, БХ и БАРК в составе РИМ, БЛУ и ЗРУ. Выделим структурную схему надежности СЭС (рис. 9.2). В соответствии с ней надежность определяется выражением

,

(9.4.1)

где Р_i – показатель надежности i-го элемента системы.

Для расчета надежности СЭС в соответствии со структурной схемой надежности выпишем исходные данные – массу (начальную) и вероятность безотказной работы элементов системы.

Рис. 9.2 Структурная схема надежности

Удельная масса БФ  кг/м². Тогда масса модуля (группы ФП), панели и всей БФ:

 кг;

 кг;

 кг, где М_гр, М_пан, М_БФ– массы группы ФП, панели, всей БФ;

S_гр, S_пан – площади группы ФП и панели БФ;

N_пан – количество панелей в БФ.

Масса аккумулятора, масса всей БХ М_БХ=46 кг. Тогда

группа ФП:	Ргр=0,9998,	Мгр=0,046 кг;
аккумулятор:	Рак=0,995,	Мак=2 кг;
РИМ:	РРИМ=0,98,	МРИМ=16 кг;
БЛУ:	РБЛУ=0,985,	МБЛУ=8 кг;
ЗРУ:	РЗРУ=0,98,	МЗРУ=24 кг.

Заданная надежность Р_з=0,95, ресурс t=80000 ч.

Найдем начальную массу всей системы:

W₀= М_гр+ М_ак+ М_РИМ+ М_БЛУ+ М_ЗРУ=56,4+46+16+8+24=150,4 кг.

Вероятность безотказной работы всей системы:

Р₀=(Р_гр)⁶⁷²(Р_ак)²²Р_РИМ Р_БЛУ Р_ЗРУ=(0,9998)⁶⁷²(0,995)²²´ ´0,98×0,985×0,98=0,742.

Р₀=0,742<Р_зад=0,95, т.е. надежность нерезервированной системы ниже заданной.

Добавим к каждому блоку по резерву, вычислим надежность системы по каждому резервному элементу и определим эффективность резервирования.

1.  Добавим резервный модуль на каждую панель БФ (скользящий резерв):