Влияние условий базирования и технического обеспечения на уровень технической готовности кораблей с ГТЭУ

/

/

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

ТЕМА:

«Влияние условий базирования и технического обеспечения на уровень технической готовности кораблей с ГТЭУ»

Содержание

Введение

1. Анализ современных организационно-технических принципов использования кораблей с ГТЭУ

1.1 Анализ руководящих документов ВМФ РФ, определяющих стратегию эксплуатации и организационно-технические принципы использования кораблей с ГТЭУ

1.2 Анализ основных принципов использования кораблей с ГТЭУ, складывающихся в реальных условиях эксплуатации

1.3 Анализ влияния современных эксплуатационных условий на реализацию организационно-технических принципов использования кораблей с ГТЭУ

1.4 Проблема оценки влияния условий базирования кораблей на уровень технической готовности корабельных ЭУ

Выводы по первой главе

2. Разработка математической модели для оценки влияния условий базирования на уровень технической готовности кораблей с ГТЭУ

2.1 Обоснование номенклатуры показателей количественно определяющих уровень технической готовности корабле

2.1.1 Показатели, характеризующие уровень технической готовности ГТЭУ в период поддержания кораблей в составе сил ПГ

2.1.2 Показатели, характеризующие эффективность использования кораблей с ГТЭУ

2.1.3 Показатели, характеризующие эффективность технического обслуживания и ремонтов

2.2 Влияние надёжности элементов на уровень технической готовности ГТЭУ в период нахождения корабля в составе сил ПГ

2.3 Влияние технического обеспечения и обеспеченности судоремонтом ГТЭУ на уровень технической готовности ГТЭУ

2.4 Обоснование потребностей кораблей с ГТЭУ в обеспечении техническим и шкиперским имуществом

Выводы по второй главе

3. Анализ влияния условий базирования на уровень технической готовности кораблей с ГТЭУ

3.1 Анализ влияния обеспечения техническим имуществом на уровень технической готовности кораблей с ГТЭУ

3.2 Анализ влияния обеспечения энергосредами с берега на уровень технической готовности кораблей с ГТЭУ

Выводы по третьей главе

Заключение

Литература

Приложения

Введение

Проблема исследования влияния условий базирования надводных кораблей на уровень их технической готовности, является одной из самых актуальных проблем ВМФ, вытекающая из задачи по сохранению корабельного состава сил боевого ядра ВМФ и роста приоритета задач обеспечения технической готовности.

Основным видом деятельности ВМФ до распада СССР были боевая служба и боевое дежурство. Корабли сил постоянной готовности несли боевую службу на регулярной основе круглогодично во всех районах Мирового океана.

Созданная в то время система базирования, а также система эксплуатации кораблей, обеспечивали поддержание их технической готовности, как в мирное время, так и при переводе флота в повышенные степени боевой готовности и ведении боевых действий. Были разработаны календарные циклические и режимные модели использования кораблей и их систем, нормы эксплуатации и ремонта, организационные и технические мероприятия по обеспечению надежности и предупреждению аварийности, развернуты силы и средства технического обслуживания и ремонта.

Вместе с тем, инфраструктура флота, обеспечивающая техническую готовность кораблей, развивалась недостаточно. В пунктах базирования не были обеспечены потребности кораблей в электроэнергии, паре, воде. Не были созданы водоочистительные станции, станции химической очистки воды, перезарядки фильтров и т.п. По ряду номенклатур технического и шкиперского имущества и ЗИП существовала хроническая недопоставка, отсутствовали необходимые условия хранения.

Комплектование электромеханических боевых частей личным составом осуществлялась по остаточному принципу, как в количественном, так и в качественном отношении. Практически отсутствовала первичная подготовка личного состава к эксплуатации под конкретный проект корабля.

В нынешних условиях, после затяжного экономического кризиса, все эти недостатки еще более обострились и обрели обвальный характер «хронической» болезни. С окончанием глобального военно-политического противостояния и уменьшением вероятности крупномасштабного военного столкновения между США и НАТО произошел пересмотр традиционных представлений о роли и месте ВМФ в системе обороны страны. С учётом военной реформы пересмотрены и уточнены взгляды на боевой состав флотов, их организационные структуры, систему управления и обеспечения. В современных условиях общий подход к развитию флота основывается на необходимости ориентации на повышение эффективности его использования при ограниченных затратах на содержание.

Несмотря на то, что количественный состав флота уменьшился более чем в 2,5 раза обеспечение технической и боевой готовности кораблей сил постоянной готовности, обеспечение их эффективного использования, представляет собой серьезную проблему.

Начиная с 1993 года по настоящее время произошло резкое сокращение ассигнований на строительство и эксплуатацию кораблей. Начиная с 1995 года снизились поставки материально-технических средств, ГСМ и ЗИП, а также других видов довольствия. Естественно, дефицит и продолжающиеся сокращения выделения денежных и материальных средств, вынуждают ВМФ значительно уменьшить времени на отработку кораблями задач в море.

К тяжёлому финансовому и материальному положению ВМФ добавилась значительная неукомплектованность соединений, частей, кораблей личным составом, различных категорий, всё сложнее становится решать задачу поддержания постоянной БГ. Соединения ВМФ России испытывают большие трудности с ремонтом кораблей, вызванные потерей части производственных мощностей СРЗ и уменьшением выделенных на ремонт среств. Длительное время была практически закрыта программа строительства новых кораблей океанской зоны. Сейчас эта программа начинает свое возрождение.

Все вышеизложенное ставит во главу угла решение проблемы по поддержания технической готовности кораблей, сохранению их численного состава, с учётом создавшегося неблагоприятного экономического положения.

Одним из способов решения этой проблемы, является изучение проблемы влияния условий базирования и технического обеспечения на уровень технической готовности кораблей, разработка модели использования надводных кораблей которая бы обеспечивала оптимальную эффективность затрат на их содержание и ремонт, продолжительность их жизненных циклов в современных условиях жёстких ресурсных и финансовых ограничений.

Сразу следует оговорить два важных обстоятельства, касающихся предмета обозначенных исследований. Во-первых, анализ условий базирования и технического обеспечения на уровень технической готовности кораблей будем производить на примере кораблей с ГТЭУ пр. 1155. Во-вторых, учитывая масштабность проблемы технического обеспечения, в настоящей работе ограничимся фрагметом в рамках обеспечения кораблей техническим и шкиперским имуществом.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОРАБЛЕЙ С ГТЭУ

1.1 Анализ руководящих документов ВМФ РФ, определяющих стратегию эксплуатации и организационно-технические принципы использования кораблей с ГТЭУ

Непосредственная готовность кораблей ВМФ определяется уровнем их боевой готовности. Боевая готовность ВМФ во многом зависит от оптимально-эффективного использования имеемых ресурсов.

Корабли Военно-Морского флота в военное время предназначены для решения стратегических и оперативных задач. В мирное время основной формой решения их задач является боевая служба, которая представляет собой, совокупность мероприятий и действий, проводимых силами флотов на океанских и морских театрах военных действий по единому замыслу и плану в целях предотвращения внезапного нападения противника, срыва или ослабления его ударов с океанских и морских направлений, поддержания высокой боевой готовности ВМФ к решению задач в первых операциях флотов и обеспечения интересов России в оперативно важных районах мирового океана. Эффективное решение задач боевой службы силами флотов возможно лишь при наличии соответствующих условий базирования и соответствующей системы эксплуатации кораблей, под которой понимается комплекс организационно-технических мероприятий направленных на поддержание директивно заданного уровня технической готовности кораблей в целях обеспечения наиболее эффективного их использования с момента включения в состав флота до списания. Эксплуатация кораблей подразумевает совокупность взаимосвязанных процессов, к которым относятся:

боевое использование корабельных технических средств;

специальную подготовку личного состава и подготовку к борьбе за живучесть;

техническое обслуживание корабельных технических средств;

ремонт кораблей;

снабжение кораблей техническим и шкиперским имуществом и созданием их запасов;

контроль и обработку кораблей по физическим полям и другие процессы, объединённые единой целью и единым управлением.

Требования поддержания заданного состава сил флота в постоянной готовности определяют потребность в кораблях, готовых к выполнению свойственных им задач. Эти требования реализуются тремя подсистемами:

Подсистемой технического использования;

Подсистемой поддержания определенного уровня технического состояния кораблей в процессе их эксплуатации и ремонта;

Подсистемой восстановления технического состояния кораблей до необходимого уровня.

Для поддержания технической готовности комплексов технических средств кораблей в процессе их эксплуатации между заводскими ремонтами служит система технического обслуживания. Под техническим обслуживанием понимается совокупность работ и организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение эффективного боевого использования кораблей и корабельных технических средств по прямому назначению и постоянное поддержание их в исправном состоянии в процессе эксплуатации.

Для поддержания боеспособности кораблей в течение времени нахождения их в составе сил постоянной готовности между заводскими ремонтами предусматривается следующие виды планового технического обслуживания:

Доковый ремонт и осмотр;

Навигационный ремонт;

Межпоходовый ремонт;

Планово-предупредительные ремонты.

Под доковым ремонтом корабля понимается такой вид ремонта, когда выполняются работы по очистке, осмотру, освидетельствованию, ремонту и окраске подводной части корпуса корабля, донной арматуры и цистерн, рулей, линий валов и гребных винтов, а также других устройств, систем, технических средств и вооружения, ремонт которых не может быть выполнен на плаву.

Под навигационным ремонтом корабля понимается ремонт корпуса корабля, механизмов, электрооборудования, приборов, оборудования, систем, устройств, вооружения, которые выполняются в соответствии с инструкциями по ППО и ППР, техническими условиями, описаниями и связан с частичным или полным вскрытием главных и вспомогательных механизмов, чисткой котлов и другими регламентными работами. Навигационный ремонт проводится в целях своевременного обнаружения, ремонта или замены предельно изношенных деталей и узлов для обеспечения поддержания корабля в состоянии постоянной боевой готовности.

Под межпоходовым ремонтом корабля понимается плановый ремонт, проводящийся между длительными походами, в целях подготовки корабля к очередному походу.

Планово-предупредительный ремонт выполняется в целях предупреждения преждевременных износов, своевременного выявления неисправностей материальной части, проведения профилактических работ, предусмотренных эксплуатационными инструкциями.

Для поддержания кораблей в постоянной технической готовности, проведения установленных регламентных работ, своевременного устранения выявленных дефектов и неисправностей материальной части, а также для предупреждения отказов техники и ее преждевременного износа, ежемесячно должно выделяться специальное время для проведения ППО и ППР корпуса и технических средств, в том числе и во время длительного плавания. Установлены сроки и длительность проведения доковых, текущих и средних ремонтов.

Под текущим ремонтом понимается ремонт, в процессе которого устраняется недопустимые износы, заменяются или ремонтируются неисправные детали главных и вспомогательных механизмов и вооружения, а также выполняются отдельные освидетельствования и устраняются неисправности корпуса, систем и устройств корабля в целях предупреждения их преждевременного износа.

Под средним ремонтом понимается ремонт в процессе которого устраняются недопустимые износы, неисправности и выполняются все положенные освидетельствования материальной части к длительной эксплуатации до очередного среднего ремонта при условии проведения текущих ремонтов. В объём среднего ремонта входит докование корабля.

Кораблям с ГТЭУ проекта 1155, привлекаемым к несению боевой службы, установлены следующие требования по поддержанию и восстановлению их технической готовности:

Для проведения регламентных работ, осмотров и устранения неисправностей материальной части должно предоставляться время перед выходом кораблей на боевую службу (БС) и после возвращения их с боевой службы. При продолжительности боевой службы 5 месяцев - 30 календарных дней перед выходом и 45 календарных дней после возвращения с боевой службы;

Продолжительность ежемесячных ППО и ППР при выполнении задач БС - 7 суток, причем ежемесячный ППО и ППР следует проводить, как правило, на стоянках в защищенных бухтах, а межпоходовый ремонт - в пунктах, имеющих судоремонтные средства.

В районе несения боевой службы должен предоставляться межпоходовый ремонт продолжительностью не менее 20 календарных дней через каждые 3 месяца пребывания на боевой службе.

Кораблям, не привлекаемым к боевой службе, ежегодно предоставляется навигационный ремонт продолжительностью 30 рабочих дней по планам командиров соединений, как правило, по использовании годовой нормы ресурса.

Плановое докование кораблей - длительностью 25 ? 30 суток - производить так, чтобы оно было закончено не позднее, чем за 30 суток до выхода на БС.

Установленный срок до текущего ремонта - 5 лет, после вступления в строй или очередного ремонта. Продолжительность текущего ремонта - 14 месяцев.

Установленный срок до среднего ремонта - 11лет, после вступления в строй или очередного ремонта. Продолжительность среднего ремонта - 24 месяца.

Определены годовые нормы ресурса и распределения его по видам деятельности:

1. Распределение ресурса:

на боевую службу - 60%;

на боевое дежурство - 10%;

на боевую подготовку - 20%;

резерв - 10%.

При несении боевой службы: 30 - 40 % - на ходу;

60 - 70% - на якоре.

2. Нормы эксплуатации кораблей:

для кораблей привлекаемых к БС :

годовой лимит расходования ресурса маршевых ГД - 1500 часов;

годовой лимит расходования ресурса форсажных ГД - 700 часов.

для кораблей не привлекаемых к БС:

годовой лимит расходования ресурса маршевых ГД - 700 часов;

годовой лимит расходования ресурса форсажных ГД - 400 часов.

3. Полный срок службы корабля : 25 - 30 лет.

При развитой инфраструктуре системы базирования, расходование ресурса технических средств ЭМБЧ возможно согласно лимитированных норм. Однако если не обеспечено подача электроэнергии, воды, пара, воздуха высокого давления, то происходит перерасходование ресурса технических средств для обеспечения повседневной жизнедеятельности при стоянке кораблей в базах. Основное техническое оборудование ЭМБЧ (ГТД, опреснители, генереторы электроэнергии, компрессоры и др.) вырабатывает свой ресурс тогда, когда этого в принципе не должно происходить. Расходование ресурса должно происходить, как правило, только на те виды деятельности, которые указаны выше.

В течении срока службы корабль может находиться в различных состояниях. К ним относятся:

отработка задач БП;

предпоходовая подготовка;

боевая служба;

восстановление боевой и технической готовности;

резерв 1; 2; 3 категорий.

В течении времени, определённого сроком службы корабля и ЭУ, все возможные состояния корабля в зависимости от состояния ЭУ характеризуется некоторой периодичностью и продолжительностью. Периодичность состояний корабля определяется формой его использования, а продолжительность этих состояний - в основном техническими возможностями ЭМУ и системы технического обеспечения корабля.

В пределах срока службы корабля он может находиться в следующих состояниях:

отработка задач БП для вступления в состав сил постоянной готовности;

отработка задач БП для выполнения свойственных задач;

использование по назначению (боевая служба, операции, систематические действия);

восстановление боеготовности (ППО и ППР, МПР, док, контроль физических полей, НР);

в резерве (1,2,3 категории);

отработка задач БП для вывода из резерва.

Принимая среднестатистическую продолжительность каждого возможного состояния по техническим возможностям, получим определённую цикличность состояний корабля за весь расчётный срок его службы. На практике наибольшая стабильность цикличности определяется периодами между ремонтами. Внутри межремонтных периодов периодичность всех остальных возможных состояний носит случайный характер в зависимости от обстановки, стоящих задач, условий, форм и методов их решения.

Тем не менее, планирование использования кораблей по циклам является прогрессивной формой боевого использования. Оно позволяет:

постоянно и устойчиво поддерживать необходимое количество кораблей в составе сил постоянной готовности;

определять количественно требования ВМФ к надёжности кораблей и их систем;

обеспечить перспективное планирование боевого использования, в том числе и боевой службы;

прогнозировать техническое состояние кораблей;

планировать рвасход ресурса ЭУ и основного оборудования;

упорядочивать загрузку средств технического обеспечения кораблей и планировать их развитие;

планировать материально-техническое снабжение кораблей.

Различают полный и малый циклы использования кораблей. Под полным циклом понимается установленный порядок боевого использования корабля с момента приёма его после постройки или среднего ремонта до окончания очередного среднего ремонта.

Полный цикл включает:

1 Ввод корабля в в состав сил постоянной готовности (отработка курсовых задач), в том числе после окончания текущего ремонта;

2. Боевую подготовку для выполнения свойственных задач;

3. Подготовку к боевой службе;

4. Определенное количество малых циклов;

5. Подготовку и проведение текущего ремонта;

6. Использование корабля по плану штаба соединения перед постановкой в средний ремонт;

7. Подготовку и проведение среднего ремонта.

Малый цикл боевого использования включает в себя промежуток времени, в течении которого корабль совершает выход на одну боевую службу, восстанавливает свою боеготовность после возвращения, выполняет задачи по поддержанию оперативного режима на флоте (боевая подготовка, дежурство, обеспечение испытаний новой техники и.т.п.) и завершает подготовку к выходу на очередную боевую службу. Малый цикл структурно состоит из боевой службы и межпоходового периода (МПП).

Межпоходовая подготовка включает в себя следующие элементы:

Послепоходовый ремонт (доковый осмотр);

Доковый осмотр или ремонт;

Несение боевого дежурства;

Участие в выполнении задач боевой подготовки соединения, обеспечении испытаний;

Предпоходовая подготовка, в том числе:

Предпоходовый ремонт;

Контрольный выход;

Устранение замечаний контрольного выхода;

Пополнение запасов;

Отдых личного состава.

Методика расчёта и построения циклов использования кораблей с ГТЭУ основывается на учёте ресурса трубок главных котлов до их замен.

Общая продолжительность несения БС за полный цикл определяется:

Тап = Мкт/24(0,2мппк)Кимхгд+1-мппк; (1)

где: Мкт - ресурс ГД до переборки ;

Кимхгд - коэффициент одновременности использования ГД на ходу;

Кимгд = nргд/ nгд , (2)

где: nргд - количество действующих ГД на данном режиме БИ ЭУ;

nгд - количество ГД, установленных на корабле;

мппк - отношение количества ходовых суток в МПП к общей продолжительности МПП (мппк= 0,2).

Количество боевых служб за время полного цикла определяется:

nап = Тап/tап , (3)

где tап - директивная продолжительность БС(tап=150 суток.)

Средняя продолжительность одной боевой службы (как правило, кратная календарным месяцам) определяется в соответствии с рекомендациями руководящих документов по эксплуатации кораблей. Кроме того, здесь учитываются также такие факторы, как автономность корабля, его обитаемость, возможности технического и тылового обеспечения кораблей в море, опыт боевой службы кораблей подобного класса.

Определение структуры и продолжительности малых циклов использоваения корабля производится на основе базовой величины - продолжительности одной боевой службы.

Продолжительность восстановительного (послепоходового) ремонта корабля после возвращения его с боевой службы составляет:

tппр = 0,4tап суток. (4)

(для кораблей проекта 1155 tппр = 45 суток).

Продолжительность предпоходовой подготовки корабля к боевой службе определяется в соответствии с требованиями руководящих документов и составляет tпп = 30 суток. За это время осуществляются все мероприятия предпоходовой подготовки, которые определены выше (предпоходовый ремонт, контрольный выход, устранение замечаний контрольного выхода, пополнение запасов, водолазный осмотр корпуса и отдых личного состава).

Время, необходимое для участия корабля в мероприятиях по отработке задач боевой подготовки, поддержания оперативного режима на флоте, по опыту боевого использования кораблей составляет:

tбп=0,25tап сут. (5)

Время нахождения корабля в боевом дежурстве

tбд=0,2tап сут. (6)

Все эти составляющие, включая и время нахождения корабля на боевой службе, опеделяют продолжительность малого цикла без докования (тип А):

TАц = tап+ 0.4tап+0.25tап+0.2tап+30= 1,85 tап + 30 сут. (7)

Малые циклы типа А в полном цикле использования корабля чередуются с учётом междокового периода с малыми циклами типа Б. Последние отличаются от первых тем, что включают продолжительность докования корабля. Продолжительность стоянки в доке с учётом выгрузки и погрузки боезапаса составляет:

tдок= 0.2tап сут. (8)

Продолжительность малого цикла типа Б

TБц = TАц + 0.2tап= 2,05 tап + 30 сут. (9)

Количество малых циклов в полном цикле использования корабля соответствует количеству боевых служб nап, рассчитанных исходя из ресурса основного оборудования. Остальные составляющие полного цикла использования: отработка кораблём курсовых задач в полном объёме для вступления в состав сил постоянной готовности после постройки или среднего ремонта (Тк.з), отработка курсовых задач после текущего ремонта (tтрк.з), текущие и средние ремонты и подготовка к ним (Тт.р,Тс.р) количественно оцениваются на основании руководящих документов. Предпоходовая подготовка к выходу на боевую службу после отработки курсовых задач при выходе из текущего ремонта по продолжительности принимается такой же, как и в малом цикле, - 30 сут.

Продолжительность использования корабля по плану штаба соединения перед постановкой его в средний ремонт зависит от технического состояния корабля после последней боевой службы, остатка ресурса технических средств, задач, стоящих перед соединением. Ориентировочно она может быть принята:

Тш = (0,5...1,0) tап, (10)

суток.

Тогда, продолжительность полного цикла использования корабля составит:

Тц = (1,95*tап+30)*nап+30*(nтр+1)+Ткз+tкзтр* nтр+Тср+Ттр* nтр+Тш,, (11)

суток.

Уточнение продолжительности полного цикла использования производится после его построения путём суммирования отдельных составляющих. Полный цикл строится в виде ленточного графика, начиная с отрезка времени, затраченного на отработку курсовых задач и на предпоходовую подготовку к выходу на боевую службу. Маалые циклы типа А и Б чередуются с учётом междудокового периода.

Анализ полного цикла использования корабля производится по относительной величине времени нахождения корабля в том или ином состоянии, которое характеризуется сответствующими коэффициентами:

коэффициентом оперативного напряжения

кон=Тап/Тц; (12)

коэффициентом нахождения корабля в заводском ремонте

кзр=Тзр/Тц; (13)

количеством полных циклов за весь срок службы корабля :

Nц=(365*Т+Тср)/Тц (14)

где Т - срок службы корабля, лет.

При статистическом анализе цикличности использования надводных кораблей, в связи с нестабильностью циклов, целесообразно представлять цикличность состояний по продолжительности межремонтных периодов, а внутри периода - характеризовать состояние суммарным временем нахождения в каждом из них и соответствующим коэффициентом.

В течении малых циклов и в период подготовки к боевой службе корабль находится в составе сил постоянной готовности, а в остальное время в резерве.

1.2 Анализ основных принципов использования кораблей с ГТЭУ, складывающихся в реальных условиях эксплуатации

Проведенный анализ эксплуатации кораблей проекта 1155 на всех флотах показывает, что фактический характер использования кораблей существенно отличается от норм указанных в руководящих документах. Необходимо отметить, что несмотря на высокую эффективность использования кораблей по циклическому принципу, этот принцип в полной мере был осуществлён только в отношении АПЛ и частично на ДПЛ (пр. 877), но не нашёл своего применения в отношении соединений надводных кораблей. Тому существуют, как объективные, так и субъективные причины. Для выяснения этих причин целесообразно проанализировать статистическую информацию по использованию кораблей проекта 1155 за их жизненный цикл.

За период с 1982 по 1993 годы в состав ВМФ вступили 9 кораблей проекта 1155.

Анализируя данные, можно сделать вывод о том, что эксплуатация характеризуется интенсивным использованием кораблей с высоким коэффициентом оперативного напряжения. Все корабли вступившие в строй до 1988 года в среднем по два раза привлекались к выполнению задач в районах несения боевой службы. Заметна тенденция к увеличению, сверх директивного, сроков несения боевых служб, особенно на Тихоокеанском флоте, а так же к повышенному расходованию годового ресурса.

Однако, на всех флотах корабли размещались в заводские ремонты несвоевременно. Одной из причин невыполнения сроков является то что, они установлены для всех кораблей одинаковы, без учёта срока службы, производственных мощностей и возможностей ремонта, географического положения и мест базирования. Также высокая общая аварийность ТС требуют отвлечения производственного персонала СРЗ от ремонтных работ на плановых заказах и более интенсивное его использование для ремонта аварийных кораблей. Межпоходовые ремонты предоставлялись в сроки установленные руководящими документами, но качество проведения этих ремонтов была низкой по причине отсутствия или несвоевременного обеспечения необходимым техническим и шкиперским имуществом.

В доковый ремонт корабли ставились своевременно, но сроки проведения ремонта значительно продлевались.

В текущий ремонт корабли ставились несвоевременно. В среднем корабли ставились в ТР через 7-8 лет после постройки. При этом, корабли эксплуатировались вплоть до наступления предельного технического состояния без заводских ремонтов. Отмечается неблагоприятное состояние в течении всего срока службы с обеспечением технического и шкиперского имущества. Например, групповой комплект ЗИП кораблей проекта 1155 Тихоокеанского флота вплоть до 1988 года в регионе отсутствовал. Для обеспечения требуемого уровня технической готовности при ремонте, использовался бортовой комплект ЗИП, который в последствии пополнялся лишь частично.

Необходимо отметить, что на флотах сложилась такая обстановка, при которой в составе сил ПГ скопилось большое количество кораблей с просроченными межремонтными сроками. Вследствие этого, корабли, вступившие в состав ВМФ после постройки, использовались с повышенной интенсивностью для решения задач боевой подготовки всего соединения. Вошло в практику использование при подготовке кораблей к выходу в море технических средств и оборудования, демонтированного с кораблей резерва 2 категории.

Появился дефицит расходного технического имущества, что не способствует качественному проведению ППО и ППР. С распадом СССР многие заводы-изготовители технических средств и оборудования оказались за границей, что стало причиной прекращения поставок комплектующих для проведения всех видов ремонта. Практически, сроки нахождения кораблей в состоянии проведения текущего ремонта возросли до 3-5 лет при директивно установленном - 14 месяцев. При этом, ремонт большинства кораблей прекращался из-за нехватки средств. Отсутствует методика содержания кораблей с продленными межремонтными сроками вследствие чего, значительно возрастает объём ремонта.

1.3 Анализ влияния современных эксплуатационных условий на реализациюорганизационно-технических принципов использования кораблей с ГТЭУ

В ходе проводимой в последние годы военной реформы пересматриваются и уточняются взгляды на боевой состав флотов, их организационные структуры, системы управления и обеспечения. Современный общий подход к существованию и развитию ВМФ основан на обязательном условии повышения эффективности его использования при резко ограниченных затратах на его содержание.

Обеспечение использования кораблей по цикличному принципу требует значительных затрат финансовых и материальных средств. Необходима широко развитая система базирования, снабжения и технического обеспечения кораблей, а также наличия необходимых производственных мощностей судоремонтных заводов способных произвести своевременный ремонт кораблей в установленные сроки.

Отсутствие таких средств можно считать основной причиной того, что в отношении соединений надводных кораблей использование по цикличному принципу не было осуществлено. Известно, что после постройки корабля необходимо затратить 70 % средств на его содержание. Корабли проекта 1155 строились с темпом 1-2 корабля в год. Вместе с тем с большой задержкой создавалась инфраструктура обеспечения содержания кораблей в течении всего срока службы. В итоге, такая инфраструктура так до конца и не была создана. В процессе эксплуатации кораблей чувствовался систематический дефицит необходимого расходного технического и шкиперского имущества, запасных частей и комплектующих. Для проведения ремонтов кораблей отсутствуют заблаговременно созданные запасы необходимых материально-технических средств на складах флотов.

После существенного сокращения в 90-х годах ассигнований на оборону в целом, образовавшийся огромный дефицит материальных и денежных средств на строительство и эксплуатацию кораблей вызвал ряд негативных последствий, таких как:

- значительно сократилось время отработки кораблями задач в море, что привело к снижению количества боевых служб и дальних походов, объемов проводимых учений в море;

- возникла существенная неукомплектованность соединений, частей, кораблей личным составом всех категорий;

- резко снизились поставки материально-технических средств, ГСМ, ЗИПа, а также других видов снабжения;

- из-за отсутствия финансирования прекращены все виды заводских ремонтов кораблей, происходит утечка высококвалифицированных кадров с предприятий судоремонтного комплекса;

В таких условиях снабжения всё сложнее становится решать задачу поддержания высокой боеготовности кораблей.

Таким образом, анализ современных организационно-технических принципов использования кораблей с ГТЭУ проекта 1155 показал следующее:

Руководящими документами установлены:

нормы эксплуатации кораблей с ГТЭУ и корабельных ТС, продолжительность несения БС и порядок продления сроков БС;

периодичность и продолжительность проведения ТО, нормы ремонтов кораблей и условия продления межремонтных сроков;

установлены оптимальные показатели эффективности эксплуатации кораблей и корабельных ТС;

разработан оперативно-технический принцип цикличного использования кораблей с ГТЭУ проекта 1155 за их срок службы.

В реальных условиях эксплуатации не удалось обеспечить принцип цикличного использования кораблей, по ряду причин:

под строящиеся корабли не была создана соответствующая система базирования и технического обеспечения, необходимая материально, для поддержания их высокой технической готовности в течении всего срока службы;

нормы ремонта установленные руководящими документами, не учитывают реальных условий эксплуатации кораблей проекта 1155;

большая загруженность судоремонтного комплекса и отсутствие финансовых средств привели к значительному увеличению продолжительности заводских ремонтов, а порой и к их прекращению;

отсутствие развитой системы базирования, а также отсутствие на складах необходимого запаса технического и шкиперского имущества, необходимых для обеспечения ТО кораблей;

отсутствие методики содержания кораблей в периоде ожидания ремонта, который в условиях отсутствия финансирования длится несколько лет;

низкая профессиональная подготовка личного состава обслуживающего ТС кораблей, а также производственного персонала судоремонтных предприятий;

отсутствие пунктов ТО кораблей в районах несения БС.

Все эти причины привели к тому, что уже к 1998 году корабли резко снизился уровень технической готовности кораблей.

Принято считать, что обеспечить требуемый уровень боеготовности сил флота в сложившейся обстановке возможно путем максимально эффективного поддержания технической готовности кораблей, качественной подготовкой личного состава по вопросам безаварийной эксплуатации материальной части и рационального расходования выделенных материальных, топливно-энергетических и других ресурсов.

1.4 Проблема оценки влияния условий базирования боевых кораблей ВМФ на уровень технической готовности энергетических установок

Проблема влияния условий базирования надводных кораблей на уровень технической готовности их энергетических установок (ЭУ), является одной из актуальных проблем ВМФ, вытекающая из задач по сохранению корабельного состава ВМФ и обеспечения его технической готовности.

Основным видом деятельности ВМФ до распада СССР были боевая служба и боевое дежурство. Корабли сил постоянной готовности несли боевую службу на регулярной основе круглогодично во всех районах Мирового океана. Созданная в то время система базирования, а также система эксплуатации кораблей, обеспечивали поддержание их технической готовности.

Были разработаны календарные циклические и режимные модели использования кораблей и их систем, нормы эксплуатации и ремонта, организационные и технические мероприятия по обеспечению надежности и предупреждению аварийности, развернуты силы и средства технического обслуживания и ремонта.

Вместе с тем, инфраструктура флота, обеспечивающая техническую готовность кораблей, развивалась недостаточно. В пунктах базирования не были обеспечены потребности кораблей в электроэнергии, паре, воде. Не были созданы водоочистительные станции, станции химической очистки воды, перезарядки ионообменных фильтров и т.п. По ряду номенклатур технического и шкиперского имущества существовала хроническая недопоставка, отсутствовали необходимые условия их хранения.

Комплектование электромеханических боевых частей личным составом осуществлялась по остаточному принципу, как в количественном, так и в качественном отношении. Практически отсутствовала первичная подготовка личного состава к эксплуатации под конкретный проект корабля.

Военно-морской флот РФ начинает пополняться боевыми кораблями нового поколения, поэтому нельзя допустить ситуации, когда новые корабли будут базироваться на необорудованных пунктах, где проблемы ускоренного исчерпания ресурса основного оборудования, повышения его аварийности, снижение уровня технической готовности кораблей станут обыденными явлениями.

Проблема оценки влияния условий базирования кораблей на уровень технической готовности их энергетических установок является важной и актуальной. Ранее указанной проблеме в научно-исследовательских организациях ВМФ уделялось недостаточное внимание.

Система «корабль - энергетическая установка - система базирования» представляет собой структурно сложную систему (смотри рисунок 1).

корабль судоремонт технический обеспечение

Рисунок 1- Структурная схема системы «корабль - энергетическая установка - система базирования»

Проблема оценки влияния условий базирования на уровень технической готовности ЭУ такой системы состоит в необходимости рассмотрения и учета влияния множества факторов, основными из которых являются:

- количественная оценка показателей технической готовности ЭУ в системе «корабль - ЭУ»;

- количественный учет влияния на основные показатели технической готовности ЭУ факторов условий базирования, таких как наличие или отсутствие причальной стенки для стоянки кораблей, качественное и количественное обеспечение корабля всеми видами энергосред, обеспечение кораблю проведении регламентных работ, обеспечение специальной подготовки личного состава.

Для решения обозначенных проблем на теоретическом уровне можно использовать основные принцип системного подхода, основополагающим принципом которого является невозможность оценить свойства структурно сложной системы за счет простого конгломерата составляющих ее элементов.

Системный подход является одним из методологических направлений науки, связанным с представлением и исследованием объектов в виде систем. Основные положения системного подхода изложены в работах [1?7].

Основные принципы системного подхода могут быть использованы для разработки математической модели системы «корабль -ЭУ - система базирования», которая впоследствии может использоваться для количественной оценки влияния условий базирования на уровень технической готовности ЭУ.

Исходя из основных принципов системного подхода при морфологическом описании такой системы следует использовать принцип стратификации. В этом случае мы приходим к стратифицированной трехблочной модели, представленной в виде трех страт: корабль (блок оценки боевой и технической готовности корабля), энергетическая установка (блок оценки технической готовности ЭУ) и система базирования (блок оценки влияния системы базирования на техническую готовность ЭУ ) (смотри рисунок 2). Подобное описание системы является не случайным, т.к. оно в наибольшей степени соответствует цели исследования - оценки влияния условий базирования кораблей на уровень технической готовности ЭУ.

Стратифицирование используют для обеспечения возможности раздельного моделирования тех или иных свойств корабля или его подсистем, таких как, например, ЭУ, а также для оценки влияния на указанные свойства внешних подсистем, таких как, например, система базирования.

Стратифицированное описание системы в нашем случае выгодно отличается тем, что между стратами может существовать только асимметрическая зависимость, т.е. требования, предъявляемые к работе системы на вышестоящей страте,

/

/

Рисунок 2- Стратифицированное описание системы «корабль -ЭУ - система базирования».

выступают как условия или ограничения деятельности на нижестоящей страте (смотри рисунок 2). Другими словами, оценить техническую готовность ЭУ при стратифицированном описании мы можем как на уровне 1-й страты, т.е. на уровне корабля, где учитывается влияние технической готовности ЭУ на основные показатели боевой и технической готовности корабля, так и на уровне 2-й страты, т.е. при оценке собственно технической готовности ЭУ.

Исходя из принципов системного подхода, математическая модель корабельной ЭУ может быть представлена в виде трех блоков: блока оценки влияния технической готовности ЭУ на боевую и техническую готовность корабля, блока оценки технической готовности ЭУ и блока оценки влияния системы базирования на техническую готовность ЭУ.

Таким образом, на основании вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что проблема оценки влияния условий базирования кораблей на уровень технической готовности ЭУ может и должна решаться с использованием основных принципов системного подхода, в соответствии с которым разрабатывается математическая модель, учитывающая иерархические связи «корабль - ЭУ - система базирования»

Влияние условий базирования и обеспечения техническим имуществом кораблей на уровень технической готовности ГТЭУ целесообразно проанализировать по количественному изменению комплексных показателей надежности, а именно коэффициента готовности ГТЭУ, коэффициента оперативной готовности ГТЭУ и коэффициента технического использования ГТЭУ.

В основе анализа положены зависимости 19, 28 и 29, представленные ниже:

1. коэффициент готовности;

(15)

2. коэффициент оперативной готовности;

(16)

3. коэффициент технического использования.

(17)

Покажем физическую сущность влияния указанных условий на изменение обозначенных коэффициентов.

Влияние условий базированаия и обеспечения техническим имуществом кораблей на изменение коэффициента готовности проявляется в следующем. Предположим, что в результате неудовлетворительных условий базирования (необеспеченности стояночных режимов корабля у стенки, т.е. отсутствия электрического питания, отсутсвия подачи пара, пресной и котловой воды, а также отсутствия подачи воздуха высокого давления с берега) происходит ускоренное вырабатывание ресурса технических средств корабля, вынужденных работать для обеспечения указанных нужд. Например постоянно вынуждены работать: генератор электроэнергии, опреснительная установка, вспомогательный котел, компрессорные установки и т.п., вырабатывая свой, порой невсполнимый ресурс. А это значит, что среднее время безотказной работы ГТЭУ в астонамическом времени будет наступит быстрее, например вместо четырех месяцев через два. Дело в том, что при постоянной работе технических средств накапливаются различного рода повреждения, увеличивается интенсивность отказов (как было показано выше) и, при неизменном значении , в относительном времени отказы будут происходить чаще.

Кроме того, в результете, неудовлетворительного обеспечения техническим имуществом, среднее время восстановления ГТЭУ увеличится из-за несвоевременного снабжения ЗИП. В силу указанных факторов значение коэффициента готовности ГТЭУ будет снижаться, а следовательно уровень технической готовности ГТЭУ и корабля в целом будут также уменьшаться.

Вывод по первой главе.

В результате анализа руководящих документов ВМФ, определяющих стратегию эксплуатации и организационно-технические принципы использования, а также реальных условий эксплуатации кораблей с ГТЭУ, анализа влияния современных эксплуатационных условий на реализацию указанных организационно-технических принципов использования кораблей с ГТЭУ установлено, что основные принципы использования кораблей и их ЭУ, заложенные в руководящих документах и складывающиеся в реальных условиях эксплуатации построены для развитой инфраструктуры системы базирования кораблей. В случаях, если эти условия отличаются от регламентированных руководящими документами, тогда стратегия и организационно-технические принципы использования кораблей будут нарушены, вернее реализовать их будет весьма затруднительно.

В силу вышеизложенного, тема дипломной работы, посвященная влиянию условий базирования и технического обеспечения на уровень технической готовности корабельных ЭУ является важной и актуальной.

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ БАЗИРОВАНИЯ НА УРОВЕНЬ ТЕХНИЧЕСКОЙ ГОТОВНОСТИ КОРАБЛЕЙ С ГТЭУ

2.1 Обоснование номенклатуры показателей количественно определяющих уровень технической готовности кораблей

Для оценки влияния условий базирования и технического обеспечения на уровень технической готовности кораблей, необходимо провести комплекс исследований с использованием математической модели, которая учитывала бы как требования руководящих документов, так реальные условия эксплуатации кораблей.

Цель системы технического обслуживания комплексов корабельных технических средств - поддержание и восстановление технической готовности кораблей в период их эксплуатации между заводскими ремонтами. Опыт эксплуатации кораблей с ГТЭУ показывает, что наряду с обязательным проведением всех видов технического обслуживания, основные работы по поддержанию и восстановлению технической готовности кораблей между заводскими ремонтами выполняются в период межпоходовых и навигационных ремонтов. Эффективность поддержания и восстановления технической готовности кораблей с ГТЭУ будет тем выше, чем больше времени они будут находиться в состоянии, обеспечивающем выполнение поставленных задач. Отсюда вытекают две главные задачи поддержания и восстановления технической готовности кораблей с ГТЭУ:

1. Свести к минимуму время нахождения корабельной техники в состоянии технического обслуживания;

2. Обеспечить выполнение технического обслуживания на таком уровне, чтобы после его проведения корабельная техника использовалась по назначению в течение заданного срока безотказно.

Для совершенствования системы поддержания и восстановления технической готовности кораблей проекта 1155 , необходимо:

а) первоначально обосновать номенклатуру показателей количественно определяющих нормы эксплуатации и ремонта кораблей с ГТЭУ а также показатели:

характеризующие уровень технической готовности ГТЭУ в период поддержания кораблей в составе сил ПГ;

характеризующие эффективность использования кораблей с ГТЭУ;

характеризующие эффективность технического обслуживания и ремонтов.

б) выяснить влияние:

надёжности элементов на уровень технической готовности ГТЭУ в период нахождения корабля в составе сил ПГ.

ситемы базирования на уровень технической готовности ГТЭУ.

2.1.1 Показатели, характеризующие уровень технической готовности ГТЭУ в период поддержания кораблей в составе сил ПГ

Боевой корабль представляет собой сложную организационно-техническую систему, созданную для ведения боевых действий. В силу этого его основным системным качеством является боеспособность.

Боеспособность корабля - это способность корабля решать поставленные боевые задачи в установленные сроки в любых условиях обстановки.

В течение своего жизненного цикла корабль может находиться в различных состояниях, которые характеризуются определенным уровнем показателей свойств. Очевидно, что в мирное время определяющим состоянием является боевая готовность, характеризующая степень подготовленности корабля к началу боевых действий.

Одной из составляющих боевой готовности корабля является его техническая готовность.

Техническая готовность корабля - состояние его вооружения, техники, запасов материально-технических средств и ресурса оборудования, которое позволяет обеспечивать заданный уровень боевой готовности, перевод в установленные сроки в полную боевую готовность и выполнение поставленных задач.

Техническая готовность (ТГ) корабля является основной составляющей его боевой готовности и включает в себя техническую готовность всех видов вооружения, энергетической установки, общекорабельного оборудования и систем, корпуса, средств защиты и борьбы за живучесть.

ТГ корабля достигается:

- грамотной эксплуатацией всех видов вооружения, энергетических установок, общекорабельного оборудования, систем и устройств, средств защиты и борьбы за живучесть во время нахождения его в боевом составе ВМФ;

- четко налаженной системой сбора информации о техническом состоянии кораблей, их составных частей и комплектующих изделий на всех уровнях и своевременным реагированием на возникающие отказы и неисправности вооружения, энергетических установок, общекорабельного оборудования, систем, устройств и корпуса корабля и принятием незамедлительных мер по приведению их в исправное техническое состояние;

- наличием электромеханического оборудования, ЗИП и материалов в необходимом количестве и установленном месте для проведения агрегатной замены, ремонтов и технического обслуживания;

- соблюдением норм эксплуатации кораблей, его составных частей и комплектующих изделий, проведением всех видов ППО и ППР и регламентных работ согласно руководства по технической эксплуатации, всех видов плановых ремонтов в соответствии с существующими нормативными и руководящими документами;

- своевременным контролем и выполнением мероприятий по поддержанию установленных норм физических полей кораблей;

- постоянно действующей системой контроля за техническим состоянием кораблей, их составных частей и комплектующих изделий всеми категориями личного состава и должностных лиц;

- выполнением требований нормативных и руководящих документов по обеспечению живучести кораблей.

Проблема обеспечения высокого уровня ТГ кораблей и ТС должна решаться с учётом следующих основных положений и принципов:

- системного подхода, в соответствии, с которым обеспечение ТГ должно производиться в системе боевой эксплуатации кораблей на основе целостного рассмотрения всех её составляющих с учётом ограничений по ресурсам и времени;

- цикличности эксплуатации кораблей, позволяющей прогнозировать состояние ТС и планировать выполнение организационно-технических мероприятий для обеспечения ТГ;

- оперативного и гибкого управления для постоянного поддержания заданного уровня ТГ в течение всего периода эксплуатации корабля;

- всестороннего и своевременного комплексного технического обеспечения кораблей (ТОК). При этом силы и средства ТОК должны быть сбалансированными по своим возможностям с потребностями кораблей в поддержании заданного уровня ТГ, иметь высокую боевую устойчивость, универсальность, мобильность и маневренность в использовании ресурсов (резервов);

- безаварийной эксплуатации кораблей и ТС, которая должна быть организована так, чтобы исключить неправильные действия личного состава, поломки и отказы, приводящие к авариям кораблей и корабельной техники;

- военно-экономической эффективности, позволяющей учитывать ресурсы, необходимые для поддержания заданного уровня ТГ кораблей.

Выполнение этих принципов позволяет организовать и координировать процесс поддержания заданного уровня ТГ таким образом, чтобы обеспечивался количественный и качественный состав кораблей сил постоянной готовности.

Понятие технической готовности может быть применено к части корабельных технических средств или к функционально самостоятельной структуре внутри корабля. Так, например, можно рассматривать и оценивать техническую готовность корабельного оборудования, находящегося в заведовании командира электромеханической боевой части и предназначенного для:

- движения и маневрирования корабля;

- выработки и распределения различных видов энергии;

- обеспечения условий обитаемости экипажа;

- предотвращения аварий вооружения и военной техники и борьбы с их последствиями;

- обеспечения экологической безопасности.

Для формирования оценки технической готовности корпуса и выделенной части КТС удобно использовать существующую структуру, разделяющую корабельное оборудование на функционально самостоятельные подмножества механизмов и систем:

- главная энергетическая установка;

- вспомогательная энергетическая установка;

- электроэнергетическая система корабля;

- общекорабельные системы, механизмы и устройства и др.

Для каждой функционально однородной группы элементов (механизмов, устройств, систем и пр.) необходимо разработать соответствующие показатели их технической готовности. Эти показатели могут быть количественными и (или) качественными.

Показатели технической готовности представляются в виде совокупности частных оценок и уже практически используются на эмпирическом уровне и больше соответствуют показателям работоспособности в том смысле, который содержит ГОСТ 27.002-89.

Из определения технической готовности и создавшейся практики ее обеспечения следует, что готовность будет определяться не только работоспособностью КТС, но и способностью к ее поддержанию в течение определенного времени. Это означает, что уровень ТГ будет обусловлен надежностью технических средств и соответствующие показатели надежности (в первую очередь ГТЭУ) должны быть учтены при формировании показателей технической готовности.

Однако, как следует из теории надежности, существующие показатели надежности являются в основном функциями времени и изменяются с увеличением наработки или срока службы, а для обеспечения их нормативного уровня предусматриваются регламентные работы. Профилактические мероприятия (в частности ППО и ППР) направлены на предотвращение постепенных отказов, но не могут исключить появления внезапных отказов. Следовательно, технически готовая в определенный момент контроля ЭМБЧ с некоторой вероятностью может снизить уровень готовности из-за появления отказов.

На восстановление работоспособности технических средств после отказа требуется некоторое время, которое включает время на поиск отказа и время на его устранение. В общем случае это время будет случайной величиной, ограниченной сверху. Если время восстановления не превышает времени назначенной готовности ЭМБЧ или корабля, то правомочно говорить о том, что возникший отказ не снизил технической готовности. Следовательно, при оценке ТГ корабельных технических средств необходимо учитывать время восстановления работоспособности, что особенно важно при возникновении отказа и естественной проверки по состоянию готовности.

Сложившаяся на соединениях боевых надводных кораблей практика неформализованной оценки ТГ показывает, что обычно кроме информации о работоспособности КТС и наличии запасов расходного имущества и ГСМ командование дополнительно контролирует укомплектованность подразделений корабля л/с и уровень его профессиональной подготовки.

Последний обычно оценивают по результатам сдачи очередной курсовой задачи или, как минимум, по доле экипажа, допущенного к самостоятельному несению ходовой вахты.

2.1.2 Показатели, характеризующие эффективность использования кораблей с ГТЭУ

Инструментом исследовательской деятельности по обеспечению эффективного использования корабельных ГТЭУ является математическая модель количественной оценки показателей эффективности.

Основные показатели эффективности корабельных ГТЭУ вытекают из общих тактико-технических требований, предъявляемых к надводным кораблям и ГТЭУ (смотри рисунок 3).

На основе анализа этих требований, можно сделать выводы что такие требования как, требования к стандартизации и унификации, транспортабельности, к удобству технического обслуживания и ремонта, конструктивные требования,

/

/

Рисунок 3 - Структура требований, предъявляемых к энергетическим установкам боевых НК ВМФ

требования к защите от коррозии и старения и к обеспечению скрытности и секретности разработки и производства реализуется, как правило, только на стадии проектирования установки. Остальные же требования кроме того, что реализуются на стадии проектирования и постройки корабля и ГТЭУ, весьма в значительной степени обеспечиваются в период использования корабля по прямому назначению. К ним относятся: требования к назначению, к надежности, к скрытности и маскировке, к живучести , к безопасности и требования по эргономике и технической эстетике. Перечисленные требования в совокупности определяют номенклатуру показателей эффективности использования ГТЭУ.

Основными показателями эффективности использования ГТЭУ, вытекающими из требований к назначению являются показатели маневренности и экономичности, т.к. энергетическая установка, прежде всего, должна обеспечивать кораблю потребную скорость хода и дальность плавания.

Основные показатели эффективности, вытекающие из требований к надежности являются такие показатели как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Кроме единичных показателей надежности могут использоваться комплексные показатели, характеризующие не менее двух свойств, составляющих надежность, например, безотказность и долговечность. К комплексным показателям надежности относят: коэффициент готовности (Кг), коэффициент оперативной готовности (Ког), коэффициент технического использования (Кти) и коэффициент сохранения эффективности (Кэ).

Окончательно номенклатура показателей эффективности использования корабельных ГТЭУ, вытекающая из общих тактико-технических требований к кораблям и их энергетическим установкам представлена в приложении 1.

2.1.3 Показатели, характеризующие эффективность технического обслуживания и ремонтов

Одной из основных задач интенсификации технической эксплуатации кораблей является увеличение их периода технического использования или снижение ремонтного периода. Решение этой задачи предопределяет необходимость оценки влияния основных факторов на ремонтный период, что позволит повысить точность разработки плановых заданий и прогнозов, обоснованность оперативных решений. Рассмотрим систему технической эксплуатации корабля в целом и ее составляющие.

Техническая эксплуатация - система являющаяся функциональной подсистемой эксплуатации корабля, обеспечивающая основную деятельность флота т.е. подсистемой, которая при выполнении свойственных задач кораблем в море должна обеспечить минимально возможную интенсивность изменения технического состояния кораблей.

На систему технической эксплуатации оказывает существенное влияние ряд факторов и ограничений. В результате анализа выявлены входные факторы влияния: технический уровень, надежность, условия эксплуатации и возраст кораблей, ограничения по ресурсам. К выходным показателям системы технической эксплуатации относятся ремонтный период и затраты на техническую эксплуатацию. Подсистема технического использования определяет потребность в техническом обслуживании и ремонте, она связана с подсистемой технического обслуживания и ремонта. Часть ремонтных работ, которые не могут быть выполнены в подсистеме ТО, передается в подсистему ремонта. В зависимости от организации, возможностей и особенностей подсистемы техническое обслуживание в состав объективных показателей подсистемы ТО включает:

- оснащение средствами выполнения работ по ТО; продолжительность плаваний и длительность стоянок; районы плавания;

- приспособленность корабля и его элементов к выполнению ТО;

- возраст корабля и основных технических средств (увеличение трудоемкости и материалоемкости работ).

К субъективным факторам относятся условия стоянки кораблей в базе, т.е. система базирования, организация проведения работ. Подсистема ТО должна обеспечивать выполнение в процессе эксплуатации свыше 50% общего объема (трудоемкости) работ по ТО и ремонту корабля.

Система судоремонта. Входные показатели и характеристики этой подсистемы также разделяются на объективные и субъективные.

Объективные: климатические условия (температура воздуха и воды, соленость воды, влажность воздуха); приспособленность корабля и его элементов к ремонту, возраст корабля (увеличение температуры, трудоемкости и материалоемкости работ).

Субъективные факторы: материально-техническая база ремонта; технологические процессы; порядок и сроки подготовки ремонтной документации; приспособленность предприятий к климатическим условия.

Подсистема призвана обеспечить максимальную продолжительность ремонтных работ. При этом ее эффективность применительно к бюджету ремонтного времени обусловливается фактической среднесуточной выработкой и затратами на ремонт. К выходным показателям подсистемы ремонта относятся затраты на ремонт и интенсивность выполнения ремонтных работ. Как составная часть подсистемы рассматривается этап подготовки кораблей к ремонту, который существенно влияет на продолжительность ремонта. Система технической эксплуатации характеризуется различными показателями, одним из них является КТГ - коэффициент технической готовности.

КТГ = ТТГ / (ТТГ + ТТО + ТР) (18)

Коэффициент технической готовности это доля времени нахождения корабля в состоянии технической готовности относительно рассматриваемого календарного времени. Выполняя важнейшую задачу - обеспечение поддержания установленного количества кораблей в составе сил постоянной готовности, в настоящее время увеличивают продолжительность технического использования корабля, без каких-то дополнительных мер, что приводит к преждевременному его износу. Одним из путей повышения коэффициента постоянной готовности остается сокращение времени проведения заводских ремонтов, которое зависит от ряда факторов.

2.2 Влияние надёжности элементов на уровень технической готовности ГТЭУ в период нахождения корабля в составе сил ПГ

Надежность - это сложное свойство объекта или системы сохранять в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его (ее) способности выполнять свои функции в течение заданного времени, и включает в себя частные самостоятельные свойства, такие как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Предметом исследования теории надежности являются как простые технические элементы, так и сложные технические системы. Под элементом подразумевается часть системы, предназначенная для выполнения определенных функций и неделимая на основные части на данном уровне рассмотрения. Элемент системы, с точки зрения теории надежности, может находиться, как правило, в одном из двух состояний: работоспособном и неработоспособном.

Корабельная ГТЭУ, с точки зрения теории надежности, является типичным представителем сложных систем. Отличительной особенностью сложной системы является то, что она может сохранять работоспособность (частичную или даже полную) при отказе отдельных составляющих ее элементов. Выход из строя (переход в неработоспособное состояние) отдельных элементов может либо не влиять на работоспособность, либо частично снижать ее, либо полностью переводить систему в неработоспособное состояние.

В случае выхода из строя одного или нескольких главных двигателей произойдет снижение уровня работоспособности ГТЭУ, установка уже не сможет обеспечить кораблю полную боевую скорость, хотя будет способна выполнять свои функции до определенного диапазона скоростей.

В период использования корабля и ГТЭУ по прямому назначению (плавания корабля, несения боевой службы или боевых дежурств) инженер-механиков в первую очередь интересуют вопросы безотказности (как много отказов возникает в системе), долговечности (как долго можно использовать систему) и технической готовности (доля времени пребывания системы в работоспособном состоянии).

При нахождении корабля в ремонте или ППО и ППР ремонтопригодность является одним из важнейших свойств, составляющих надежность ГТЭУ, т.к. именно это свойство определяет объем, сроки и затраты, связанные с ремонтом.

При нахождении корабля в консервации, либо отдельных элементов ГТЭУ в длительном хранении при бездействии, корабельная ЭУ может подвергаться различным неблагоприятным воздействиям, например, колебаниям температур и влажности. В этом случае сохраняемость как способность ГТЭУ противостоять отрицательному влиянию неблагоприятных воздействий выступает приоритетным среди остальных свойств надежности.

Условия применения корабельных ГТЭУ, связанные с необходимостью длительного функционирования и возможностью изменения режимов работы в широких диапазонах, нахождения в состояниях, характеризующихся различной степенью готовности к использованию, выделяют безотказность как наиболее важное свойство, характеризующее надежность установки.

Под безотказностью ГТЭУ понимается ее свойство непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Безотказность рассматривается как самостоятельное свойство ГТЭУ, отображающее случайные события, связанные с ее отказами при эксплуатации. Поскольку речь идет о случайных событиях, то основу численного определения показателей безотказности составляет такая наука, как теория вероятностей.

Основными понятиями теории вероятностей являются опыт, событие, а также вероятность события.

Под опытом понимают совокупность явлений, при которых может наблюдаться некоторый количественный или качественный результат, именуемый исходом.

Событие - ожидаемый исход наблюдаемого опыта.

При оценке безотказности в качестве события рассматривается отказ, т.е. такое событие, исходом которого является переход ГТЭУ в неработоспособное состояние.

Должен быть определен ряд условий, прежде чем идентифицировать отказ ГТЭУ. К таким условиям относятся:

условия работоспособности ГТЭУ, т.е. условия реализации системных функций составляющих элементов и всей установки в целом (взаимосвязи между элементами при обеспечении условий работоспособности системы) с учетом резервирования элементов;

уровни функционирования ГТЭУ (логические критерии функционирования), т.е. четко определить исследуемый режим, либо это обеспечение максимально возможного хода, либо конкретной скорости хода в диапазоне от минимальной до максимальной, либо бесперебойное обеспечение электрическим питанием всех потребителей и т.д.

Количественная оценка безотказности ГТЭУ без учета указанных условий невозможна.

Уровни функционирования ГТЭУ, как правило, задаются исследователем. Это могут быть либо градации по развиваемой мощности установки, либо по скорости хода корабля, либо какие-нибудь другие функции ГТЭУ как, например, бесперебойное обеспечение потребителей корабля электроэнергией или холодом.

В примерах, рассмотренных ниже, ограничиваемся четырьмя уровнями функционирования ГТЭУ, соответствующими эффективной мощности развиваемой ГЭУ соответственно: 25% от номинальной, что соответствует скорости хода корабля до 8 узлов, 50% (до 14 узл), 75% (до 23 узл) и 100% (до 29 узл).

Описать условия работоспособности корабельной ГТЭУ, т.е. условия, при которых она может выполнять стоящую перед ней задачу, можно разными способами:

а) словесным описанием;

б) графически (с помощью структурной схемы системы);

в) аналитически (с помощью функций алгебры логики -ФАЛ).

Словесное описание условий работоспособности является наиболее распространенным и простым, но, как правило, очень громоздким и недостаточно четким.

Графическое описание с использованием структурной схемы системы является очень наглядным, но, как правило, неполным и неоднозначным.

Аналитическое (формализованное) описание условий работоспособности является наиболее четким, полным, однозначным, но пока еще мало распространенным и непростым.

При исследовании безотказности сложных систем целесообразно использовать все способы описания условий работоспособности, компенсируя их взаимные недостатки и дополняя одно описание другим.

На сегодняшний день, к сожалению, следует признать тот факт, что задаваемые заказывающими органами ВМФ количественные требования по надежности корабельных ГТЭУ не подтверждаются практикой эксплуатации. Это свидетельствует о том, что существующая система оценки количественных показателей по надежности и методики их расчета не всегда адекватно отражает фактические ее показатели или же не учитывает влияние всех факторов.

Ярким примером данного утверждения может служить тот факт, что при проектировании ЭУ БПК пр. 1155, выполнение требований ОТТ по безотказности, действоваших на тот период, обеспечивалось по принципу - вероятность безотказной работы (ВБР) отдельных комплектующих изделий установки на период наработки 5000 часов, должна быть не ниже требований ОТТ для всей установки в целом (0,96) на тот-же период. Практика эксплуатации впоследствии показала, что даже если отдельные комплектующие и удовлетворяют этому требованию, то безотказность всей установки оказалась значительно заниженной.

Безотказность системы нормируется величиной их безотказного функционирования (ВБФ) и периодом непрерывной работы, т.е. суммарной наработкой указанных систем в процессе непрерывного использования корабля по прямому назначению. Тем самым для турбинной установки ОТТ определены следующие показатели:

- ВБФ за период 5000 часов работы должна быть не ниже 0,96;

- период непрерывной работы одного ГТД -216 часов.

На сегодняшний день для оценки надежности корабельных ГТЭУ требуются методики учитывающие: режимы ее работы, состав работающих механизмов, наработку основных механизмов и, по-возможности, влияние деятельности обслуживающего персонала на основные ее составляющие.

Ниже рассмотрены основы теории и методологии одного из относительно новых современных направлений системного анализа, связанного с комплексной автоматизацией процессов построения расчетных вероятностных моделей систем, имеющих логически сложную структурную организацию.

В принятой модели функционирования ГТЭУ для расчета безотказности за основу взяты логические связи между элементами системы.

С первого взгляда может показаться, что функциональные связи предпочтительнее по многим причинам. Во-первых, они вскрывают физику процесса, протекающего в системе; во-вторых, в отдельных случаях эти функциональные зависимости иногда известны и хорошо изучены (но только не для корабельных ГТЭУ); в-третьих, они казалось бы не требуют привлечения аппарата случайных функций; в-четвертых, они позволяют оценить влияние на надежность конкретных параметров элементов и внешних воздействий. Тем не менее, для такой сложной системы, как ГТЭУ, ни одно из указанных преимуществ реализовать невозможно даже при условии использования современных ЭВМ.

Широкие возможности для построения моделей и оценки безотказности может дать аппарат алгебры логики, с помощью которого довольно просто можно описать множество состояний системы и разбить это множество на два непересекающихся подмножества, определяющих работоспособное и неработоспособное состояние системы.

Основные понятия, используемые при формализации условий работоспособности структурно-сложных систем на языке алгебры логики

Структурная схема системы - графическое изображение совокупности ее структурных элементов и функционально-логических связей между ними, предназначенное для формализации условий работоспособности. На структурной схеме все элементы системы равноценны, и это подчеркивается их одинаковым графическим изображением (в виде кружка) и одинаковым обозначением. Способ соединения элементов в функциональной схеме раскрывает структуру системы.

Структурный элемент системы - условный эквивалентный элемент, обладающий количественными характеристиками надежности некоторой совокупности соединенных (в функциональном смысле) реальных элементов системы.

С точки зрения надежности, система с разветвленной структурой может находиться только в двух характерных состояниях: в состоянии полной работоспособности (YГТЭУ = 1) и в состоянии полного отказа (YГТЭУ = 0). При этом предполагается, что работоспособность системы детерминированно зависит от работоспособности составляющих ее элементов, т.е. YГТЭУ является функцией х1, х2, х3..., хn, которые в свою очередь могут находиться также только в двух несовместных состояниях: либо в состоянии полной работоспособности (хi = 1), либо в состоянии полного отказа (хi = 0). В целом это предположение является до некоторой степени условным. Однако оно обладает тем бесспорным достоинством, что приводит к модели, которая имеет строгое аналитическое решение и является достаточно реальной.

Считая, что каждый элемент системы может находиться в двух несовместимых состояниях, состояние самой системы будет характеризоваться n-мерным вектором

Hn = {x1, x2,..., xn} (19)

который называется вектором состояния системы.

Таким образом, если каждый элемент может находиться только в двух состояниях, а всего в системе имеется n элементов, то общее число возможных состояний системы равно 2n.

Из (12) видно, что каждая координата вектора состояний системы Hn характеризует состояние ее конкретных элементов в данный момент, откуда следует, что вектор состояний системы является случайной величиной функции времени Hn(t).

Функцию алгебры логики, связывающую состояние элементов с состоянием системы

YГТЭУ(x1,..., xn) = Y (x) (20)

называют функцией работоспособности системы (ФРС) или условиями работоспособности системы (УРС).

Всякая ФАЛ, записанная через конъюнкцию или дизъюнкцию (без отрицания), задает некоторую монотонную функцию. Для монотонных структур функцию работоспособности системы можно записать с помощью так называемых кратчайших путей успешного функционирования и минимальных сечений отказов.

Таким образом, условия работоспособности реальной системы можно представить в виде условий работоспособности некоторой эквивалентной (в смысле надежности) системы, структура которой представляет параллельное соединение кратчайших путей успешного функционирования, или другой эквивалентной системы, структура которой представляет собой последовательное соединение отрицаний минимальных сечений.

Применение логико-вероятностных методов для оценки безотказности корабельных ГТЭУ

Логико-вероятностными называют методы системного анализа, в которых математический аппарат алгебры логики используется для первичного структурного и промежуточного аналитического описания знаний о правилах и условиях функционирования элементов в исследуемой системе, а методы теории вероятностей применяются для количественной оценки различных связей системы. Сказанное означает, что в рамках теории надежности математическая сущность логико-вероятностных методов (ЛВМ) заключается в использовании функций алгебры логики для аналитической записи условий работоспособности системы и в разработке строгих способов перехода от указанных логических функций к вероятностным функциям, выражающим безотказность системы.

Методология использования ЛВМ для оценки безотказности систем предусматривает 4 этапа, рассмотренные ниже на примере простейшей ГТЭУ.

Этап-1 Формализованная постановка задачи структурно-логического моделирования. Этап выполняется вручную и предусматривает:

1. Разработку формализованной структурной модели (схемы) исследуемой системы, по возможности, с дополнительными описаниями особенностей ее работы.

2. Задания исследуемого режима работы (уровня функционирования корабельной ГТЭУ или критерия функционирования) или нескольких режимов (уровней, критериев).

3. Определение числовых значений исходных вероятностных параметров структурных элементов (решение проблемы исходных данных).

В рамках ЛВМ выполнение 1-го этапа представляет собой:

а) Построение структурной модели или как ее называют иначе схемы функциональной целостности (СФЦ) (смотри Приложение 2.).

СФЦ простейшей ГТЭУ представлена на рисунке 3.

Здесь 1 , 2 . . . и т.д. обозначены простые бинарные события, состоящие в том, что элемент 1 или 2 и т.д. проработает безотказно в течение интересующе го нас времени и называются функциональными элементами СФЦ.

/

/

Рисунок 3 - СФЦ простейшей ГТЭУ.

С помощью ребер (дуг) y1, y2 и т.д. обозначены условия реализации соответствующими элементами своих функций. Например, для реализации функции 1-го элемента (y1) ничего не надо, кроме его собственной работоспособности. Четвертый элемент реализует свою функцию (y4),когда он обеспечивается 2-м элементам и сам находится в работоспособном состоянии.

Главное в событийно-логическом подходе и методике построения СФЦ - это четкое разделение понятий простого бинарного события 1 , 2 и т.п. - реализации собственной функции элемента и функционального сложного события y1, y2 и т.д. - реализации системной функции данным элементом.

Цифра 9 (вне кружочков) обозначает фиктивную вершину, служащую дополнительным изобразительным средством обозначения реализации системных функций несколькими элементами. В отличие от функциональных вершин, собственные события обозначенные фиктивными вершинами,всегда достоверны (Р=1), т.е. не требуют реализации функции собственной работоспособности элементом, т.к. элемент в данном случае отсутствует (вершина фиктивная).

Прежде всего, следует осознать, что СФЦ это своеобразная знаковая система, язык записи формализованных знаний о составе и условиях функционирования элементов в исследуемой системе. С одной стороны этот язык должен быть относительно простым и удобным для разработчика модели. С другой стороны, аппарат СФЦ должен позволять достаточно строго и точно представлять в структурной модели все существующие связи, отношения и зависимости, обеспечивающие ее адекватность исследуемой системе в целом.

По построению СФЦ, обычно не конкретная, частная, а некоторая обобщенная событийно-логическая модель системы. Она может представлять, как правило, не один конкретный режим работы системы, а условия функционирования элементов в системе, т.е. знания о реализованной организации работы всех кампонент системы.

В математическом смысле СФЦ - это графическая форма системы логических уравнений, где частные решения определяются после задания начальных условий, критериев функционирования системы и параметров элементов. Поэтому, чаще всего на основе СФЦ может (и должно) решаться множество задач моделирования и анализа системы, в которых представляется построение разных частных моделей и расчет ее характеристик при заданных значениях параметров элементов.

Физический смысл СФЦ - строго формализованно представить знания о функционировании элементов, т.е. при каких условиях реализует функцию каждый элемент.

б) Определение (задание) критерия функционирования системы (закона функционирования) или как его называют иначе логического критерия функционирования (ЛКФ).

В данном случае определен (задан) один критерий функционирования:

Y1 = y7 * y8 - развитие ГТЭУ мощности 100% номинальной;

ЛКФ - формализованные знания о работе элементов системы плюс условия ее функционирования (требования к системе).

в) Определение собственных вероятностных параметров элементов системы: Р1,Р2,Р3,Р4,Р5,Р6,Р7 и Р8. Определение этих параметров справедливо называют 'проблемой исходных данных', которая должна решаться отдельно в различных областях системных исследований.

Предположим, что значения исходных вероятностных характеристик заранее известны и составляют соответственно: Р1=Р2=Р3=Р4=0,9; Р5=Р6= Р7 Р8=0,95

Следует иметь ввиду что построение такой модели выполняется только профессиональными специалистами в соответствующей предметной области исследований и что первичная модель еще не является вычислительной, т.е. на ее основе нельзя рассчитать значения характеристик надежности.

Этап 2. Построение логической функции работоспособности (ФРС). Это правила и условия функционирования элементов исследуемой системы. ФРС точно и однозначно определяет все состояния, в которых и только в которых реализуется данный логический критерий функционирования.

Вероятностный смысл ФРС - точное определение сложного случайного события, состоящего из простых, вероятность которых мы пытаемся найти. В нашем случае ФРС представлена в виде кратчайших путей успешного функционирования системы для каждого критерия в отдельности.

Для критерия Y1:

.

В тех случаях, когда структурная система велика, а критерии сложные, логические функции не могут быть построены вручную из-за высокой трудоемкости и большой размерности задачи, прибегают к автоматизированному структурно-логическому моделированию с использованием ЭВМ.

Этап 3. Построение вероятностной функции работоспособности системы. Это задача перехода от логических функций работоспособности по законам алгебры логики к расчетным арифметическим вероятностным функциям, выражающим безотказность сложных систем, или, другими словами, алгоритм вычисления сложного случайного события.

В нашем случае:

- для 100% мощности;

Этап 4. Выполнение расчетов системных вероятностных характеристик. Это завершающий этап логико-вероятностного анализа систем. Он основывается на использовании полученных, на предыдущем этапе вероятностных функций путем подставления в них вместо переменных значений исходных вероятностных характеристик безотказности элементов.

Ргтэу1 = 0,9•0.9•0,9•0,9•0,95•0,95•0,95•0,95=0,534 - для 100% мощности;

Оценка безотказности реальных ГТЭУ

Из практики эксплуатации 2-х вальных ГТЭУ известны множество возможных варианты их использования. Необходимость использования того или иного варианта в реальной обстановке диктуется различными обстоятельствами. Такими обстоятельствами могут быть:

- отказ отдельных элементов ГТЭУ при наличии необходимости развития кораблем хода.

- сознательным выводом из действия части элементов ГТЭУ с целью уменьшения расхода их ресурса и экономии топлива;

- желанием ЛПР разрешить компромисс путем выбора такого оптимального состава работающих механизмов, который обеспечил бы высокие показатели надежности ГТЭУ при сохранении приемлемых показателей экономичности и т.п.

С проблемой выбора оптимального состава работающих механизмов, скорости хода корабля при переходе в район и в районе плавания, чаще всего приходится сталкиваться ЛПР при планировании. Изменение состава работающих механизмов и режимов их использования (скорости хода) изменяют основные показатели эффективности ГТЭУ и корабля в целом, такие как надежность, живучесть, экономичность, скрытность, маневренность и безопасность.

ЛПР чтобы принять тот или иной состав механизмов необходимо определить перечисленные показатели количественно. Кроме того, желательно было бы также оценить значимость и вклад элементов ГТЭУ в безотказность установки для принятия дополнительных мер диагностики или других видов контроля по недопущению срыва ее работы. При плавании корабля в тропических условиях, с учетом того, что микроклимат в энергетических отсеках сильно ухудшается и значительно снижает надежность деятельности обслуживающего персонала, желательно было бы также оценить значимость и вклад вахтенных в безотказность установки и принять решение по сокращению времени несения вахты, если есть такая необходимость. Применение ЛВМ позволяет полностью решить поставленные вопросы.

Руководствуясь методологией, изложенной выше, на примере двухвальной ГТЭУ кораблей пр. 1155 (рисунок 4), произведем количественную оценку основных показателей ее безотказности, для наиболее характерного варианта использования установки:

Рисунок 4 - Принципиальная схема наиболее часто используемого варианта ГТЭУ.

Этап 1

а) Построение структурных моделей (схем функциональной целостности). Построение схем функциональной целостности производится для каждого варианта использования ГТЭУ в отдельности. Результат построения СФЦ для рассматриваемого варианта показан в приложении 2.

б) Определение (задание) критериев функционирования системы (ЛКФ)

Критерии функционирования системы (логические критерии функционирования) определены исходя из условий реализации установкой основной системной функции - обеспечение скорости хода корабля, соответствующей четырем уровням мощности, развиваемой установкой: до 25%, до 50%, до 75% и до 100% от номинальной. Это наиболее удобно, т.к. предполагает одновременную работу соответственно: 4-х, 3-х, 2-х и 1-го ГТД. Безусловно, для различных вариантов использования ГТЭУ эти критерии будут реализованы поразному, т.е. разным набором работающих механизмов и с различной вероятностью.

в) Определение собственных вероятностных показателей безотказности элементов, входящих в состав ГТЭУ

Определение вероятностных параметров элементов ГТЭУ справедливо называют 'проблемой исходных данных', которая должна решаться отдельно в других областях системных исследований.

В качестве основной причины многих отказов ГТЭУ считают недостаточную подготовленность личного состава.

В аспекте определимости проблема исходных данных ЛВМ ничем не отличается от аналогичных проблем в любых других областях системного анализа и подобные утверждения звучат неубедительно.

Произведена обработка статистической информации по отказам основных элементов корабельных ГТЭУ. Результатми сбора и обработки статистической информации по безотказности элементов ГТЭУ являются функции распределения времени безотказной работы (P(t)) и интенсивности отказов (t).

Этапы 2 и 3.

На втором и третьем этапах при использовании ЛВМ предполагается построение логической функции работоспособности системы (ЛФРС) и, на ее основе, строгий переход к вероятностной функции (ВФ), количественно выражающей безотказность ГТЭУ. Учитывая сложность построения ЛФРС и ВФ из-за их большой размерности, эти задачи решаются автоматически на ЭВМ.

Этап 4

Выполнение расчетов вероятностных характеристик безотказности ГТЭУ.

Выполнение расчетов также производится автоматически на ПЭВМ путем подстановки значений исходных вероятностных показателей безотказности элементов вместо аргументов вероятностной функции.

С использованием вышеизложенной методики и программного обеспечения адаптированного на ПЭВМ, получены следующие системные показатели безотказности корабельных ГТЭУ:

а) Функция распределения времени безотказной работы

Представленная функция характеризует изменение вероятности безотказной работы ГТЭУ (РГТЭУ) в зависимости от времени ее непрерывной работы или наработки Т, для обозначенных четырех уровней (критериев) функционирования - уровней мощности, развиваемой установкой соответственно до 25%, до 50%, до 75% и до 100% от номинальной (смотри рисунок 5).

Рисунок 5 - Функция распределения времени безотказной работы ГТЭУ.

Из анализа полученных зависимостей можно сделать выводы:

1. С ужесточением уровня функционирования (увеличением потребной скорости хода корабля или эффективной мощности, развиваемой ГТЭУ) кривые более резко, по нисходящей, устремляются вниз, что вполне естественно, т.к. уменьшается кратность резервирования элементов ГТЭУ, обеспечивающих

3. Безотказность ГТЭУ современных НК ВМФ не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к надводным кораблям и их системам. Согласно последних, нормирована вероятность безотказного функционирования (ВБФ) корабельных ГТЭУ, которая за период 5000 ч непрерывной работы или наработки должна быть не ниже ВБФ 0,96.

Учитывая выражение для ВБФ:

ВБФГТЭУ = КГ • RГТЭУ (21)

где КГ - коэффициент готовности ГТЭУ, RГТЭУ - вероятность безотказной работы ГТЭУ, а также то обстоятельство, что КГ не может быть большим единицы, на основании данных по вероятности безотказной работы, можно подтвердить вышеизложенное утверждение.

Следует иметь в виду, что кривые (рисунок 5) построены для абсолютно нового, вышедшего с завода корабля. Учитывая, что интенсивность отказов у большинства составляющих элементов ГТЭУ не остается постоянной, то характер изменения этих кривых с увеличением наработки основных механизмов будет меняться. Об этом свидетельствуют нижеуказанные характеристики безотказности.

б) Изменение вероятности безотказной работы ГТЭУ в зависимости от наработки основных составляющих ее элементов.

Характерной особенностью при вычислении вероятности безотказной работы ГТЭУ с учетом наработки основных ее элементов является то, что в качестве исходных данных по безотказности элементов установки, подставляются не безусловные вероятности Ri(t), а условные вероятности Ri(/t). Условная вероятность Ri(/t) безотказной работы i-го элемента на временном промежутке t вычисляется исходя из того, что на момент прогноза элемент уже проработал часов. Сказанное может быть прокомментировано графически (смотри рисунок 6) Исходя из вышесказанного следует, что если известна функция распределения времени безотказной работы i-го элемента, то вероятность его безотказной работы на временном промежутке t при условии, что элемент уже проработал безотказно часов, может быть вычислена по формуле:

Р(t/) = Р(,t) /Рi(t) (22)

При построении графиков (на рисунке 5) за основу была взята наработка главных двигателей, наработка остальных механизмов учитывалась,

/

/

Р() - вероятность безотказной работы изделия на временном промежутке ;

Р(t/) - условная вероятность безотказной работы изделия на временном промежутке t при условии, что проработало безотказно на временном промежутке ;

Р(,t) - совместная вероятность безотказной работы на временном промежутке +t.

Рисунок 6 - Графическая иллюстрация определения условной вероятности.

сообразуясь с вышеуказанной на основе статистической модели эксплуатации корабельных ГТЭУ.

Из представленных зависимостей следует, что с увеличением срока службы корабля и ГТЭУ происходит снижение вероятности безотказной работы установки на одном и том же временном промежутке. Это важное обстоятельство необходимо учитывать заместителям командиров соединений (объединений) по ЭМЧ при планировании использования кораблей с данным типом энергетики.

в) Средняя наработка на отказ ГТЭУ (между отказами).

Учитывая, что корабельная ГТЭУ является восстанавливаемым объектом (после отказа происходит восстановление работоспособности, и объект вновь может работать до отказа), к ней целесообразно применять показатель средней наработки на отказ (между отказами), а не показатель средней наработки до отказа, который характеризует безотказность невосстанавливаемых объектов.

Средняя наработка на отказ, вычисляется как интегральная функция вероятности безотказной работы

(23)

В соответствии с выражением (23) и на основании зависимостей, представленных на рис. 1, получены следующие значения среднего времени наработки на отказ для принятых уровней функционирования (смотри таблицу 1).

Таблица 1 - Средняя наработка на отказ корабельных ГТЭУ пр.1155

Из таблицы 1 следует, что средняя наработка на отказ современных кораблей с ГТЭУ отличается, как в зависимости от требуемого уровня функционирования установки, так и от типа основного оборудования ГТЭУ.

г) Интенсивность отказов ГТЭУ

Интенсивность отказов (t) - это условная плотность вероятности отказа системы к моменту времении t при условии, что до момента времени t отказ не произошел

(t) = f(t) / P(t) (24)

Интенсивность отказов корабельной ГТЭУ может быть рассчитана на основе полученных функций распределения времени безотказной работы по формуле:

(25)

C использованием выражения (25) могут быть получены зависимости интенсивности отказов ГТЭУ от времени ее непрерывной работы или наработки для различных уровней функционирования установки (рисунок 7)

Рисунок 7 - Изменение интенсивности отказов ГТЭУ в зависимости от времени ее непрерывной работы или наработки.

Из представленных зависимостей следует, что интенсивность отказов реальных ГТЭУ, вопреки утверждениям отдельных проектных организаций и ЦНИИ ВМФ, не является постоянной величиной, а монотонно возрастает. Это очень важное обстоятельство, не позволяющее функцию надежности ГТЭУ (РГТЭУ(t)) относить к экспоненциальному закону ((t) = const), что существенно упрощало бы оценку и прогнозирование ее надежности. Следует иметь в виду, что с увеличением срока службы корабля личному составу ЭМБЧ следует ожидать увеличения проблем, связанных с обеспечением надежности установки из-за роста интенсивности отказов.

Опыт службы на надводных кораблях ВМФ с ГТЭУ подтверждает вышеизложенные утверждения.

Таким образом, на основе рассмотренной выше методологии, могут быть получены следующие основные количественные показатели эффективности использования ГТЭУ по критерию безотказности: вероятность безотказной работы (РГТЭУ), средняя наработка на отказ (Тср) и интенсивность отказов ГТЭУ ().

Под долговечностью ГТЭУ следует понимать ее свойство сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Долговечность ГТЭУ зависит от долговечности ее элементов, которая определяется их ресурсом и сроком службы. Указанные показатели долговечности, как правило, нормируются, т.е. устанавливаются в нормативно-технической и конструкторской (проектной) документации (см. таблицу 2).

Таблица 2 - Нормированные значения долговечности элементов ГТЭУ

Опыт эксплуатации показывает, что показатели долговечности таких элементов как ГТЗА, ТГ, ХМ, ОУ, и др. в существенно меньшей степени подвержены влиянию эксплуатационных факторов, ограничивающих их долговечность. В связи с этим долговечность ГТЭУ как сложной технической системы можно оценивать по долговечности наименее надежного элемента.

Показатели долговечности турбин зависят от их наработки, режимов использования, а также условий хранения в бездействующем состоянии. Существующие методы количественной оценки долговечности ориентированы только на учет часовой наработки, без учета режимов их работы и условий хранения, что является существенным недостатком. Это не позволяет личному составу вести объективный учет расхода ресурса.

Особенностью корабельных газовых турбин является то, что исчерпание их долговечности происходит как при работе, так и при его бездействии. При этом скорости протекания коррозии в обоих случаях соизмеримы. По этой причине не вполне корректным представляется проведение оценки долговечности по показателю ресурса. Более представительным показателем в этом случае является срок службы проточной части и лопаток, учитывающий снижение надежности турбины при ее работе и бездействии.

При использовании ГТЭУ по прямому назначению наиболее полной характеристикой надежности выступают комплексные ее показатели, которые учитывают несколько частных свойств, например, безотказности и ремонтопригодности. Действительно, если установка за определенный временной интервал будет иметь много отказов отдельных элементов, то это еще не является свидетельством ее низкой надежности. В случае если возникающие отказы будут быстро устраняться личным составом, что является свидетельством высокой ремонтопригодности отказавших элементов, то подавляющее большинство времени из рассматриваемого интервала установка будет находиться в работоспособном состоянии и способна выполнять свои функции.

Комплексными показателями надежности, наиболее полно характе ризующими ГТЭУ в период ее непосредственного использования, выступают коэффициент готовности Кг, коэффициент оперативной готовности Ког и коэффициент технического использования Кти.

Коэффициент готовности ГТЭУ КгГТЭУ представляет собой вероятность того, что система окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, когда использование ГТЭУ по назначению не предусматривается.

Коэффициент готовности определяется из выражения:

КгГТЭУ = Тср/ (Тср + Тв) (26)

где Тср - средняя наработка на отказ ГТЭУ;

Тв - среднее время восстановления ГТЭУ.

Учитывая, что Тср = 1/ , где - интенсивность отказов ГТЭУ, а

Тв = 1/,

где - интенсивность восстановлений ГТЭУ, выражение для расчета коэффициента готовности может быть записано по другому:

КгГТЭУ =(1/ )/(1/+1/)=/(+) (27)

Среднее время восстановления определяется либо как интегральная функция вероятности восстановления ГТЭУ

(28)

где Рв(t) - вероятность восстановления ГТЭУ, либо статистически

(29)

где n - количество отказов системы за исследуемый промежуток времени; Твi - время восстановления ГТЭУ после i-го отказа.

Следует иметь в виду, что расчет коэффициента готовности ГТЭУ с использованием выражений (26, 27), несмотря на возможность расчета Тср, затруднителен из-за сложности количественной оценки Тв.

Вопервых, использование выражения (27) не представляется возможным из-за недостаточности исследований в области ремонтопригодности ГТЭУ в целом как сложной системы, т.е. требуется получить статистически устойчивые характеристики функций распределения времени восстановления ГТЭУ. А это мероприятие сопряжено со многими проблемами, связанными со сбором и обработкой статистической информации.

Во-вторых, даже при наличии статистических данных по времени восстановления ГТЭУ появляются многие трудности. Дело в том, что, как указывалось выше, не всякий отказ элементов приводит к отказу ГТЭУ. Отказы отдельных элементов могут снижать уровень функционирования установки (скорость хода), отказы других - вообще не влиять на уровень функционирования ГТЭУ. Другими словами, из-за сложности определения состояния 'отказ' для всей энергетической установки весьма проблематично определить начало и конец ее (ГТЭУ) восстановления, хотя может иметь место множество отказов элементов ГТЭУ, и личный состав постоянно прилагает усилия по их восстановлению. В то же время вероятностный смысл коэффициента готовности позволяет нам представить готовность всей системы как вектор состояния готовности составляющих ее элементов с учетом функциональных связей между ними.

КгГТЭУ = { Кг1, Кг2,..., Кгn } (28) (23)

где Кг1, Кг2, Кгn - коэффициенты готовности 1-го, 2-го и n-го элементов ГТЭУ соответственно.

Учитывая вышеизложенное, по аналогии с оценкой безотказности, для оценки коэффициента готовности ГТЭУ могут применяться логико-вероятностные методы с использованием одних и тех же ФРС и ВФ, но с той лишь разницей, что вместо исходных вероятностных характеристик безотказности составляющих элементов ГТЭУ Рi в выражение вероятностной функции подставляются значения коэффициентов готовности Кгi этих же элементов.

Коэффициенты готовности основных составляющих элементов ГТЭУ рассчитываются по аналогичному выражению

(29) (24)

где Тсрi - средняя наработка на отказ i-го элемента ГТЭУ, которая рассчитывается на основании полученных в функций распределения времени безотказной работы элементов ГТЭУпо выражению

(30) (25)

Твi - среднее время восстановления i-го элемента ГТЭУ; i - интенсивность отказов i-го элементов; i - интенсивность восстановления i-го элемента.

Твi, i рассчитываются, исходя из опыта службы на надводных кораблях с ГТЭУ, на основе информации по отказам элементов ГТЭУ, восстанавливаемых в корабельных условиях, с использованием выражений:

i = 1/Твi (31) (26)

(32) (27)

где m -количество потенциально возможных видов отказов i-го элемента ГТЭУ, восстанавливаемых в корабельных условиях; Твj - среднее время восстановления j-го отказа i-го элемента ГТЭУ.

Коэффициент готовности ГТЭУ, рассчитанный с использованием выражений (26), (27) и (28), представляет собой нестационарный (мгновенный) коэффициент готовности на момент времени t. Его значение изменяется с увеличением наработки основных механизмов установки из-за того, что интенсивность отказов большинства из них имеет тенденцию к росту. В том случае, если бы интенсивности отказов элементов ГТЭУ не изменялись с течением времени: что свидетельствовало бы от экспоненциальном законе функций распределения времени их безотказной работы (i= const), то можно было бы вести речь о стационарном (установившемся) коэффициенте готовности ГТЭУ, не зависящем от времени ее нахождения в эксплуатации или старения элементов.

С увеличением наработки основных механизмов, из-за роста интенсивности отказов элементов ГТЭУ, коэффициент готовности, как правило, уменьшается, а характер снижения коэффициента готовности ГТЭУ зависит от уровня функционирования установки и от типа основного комплектующего оборудования ГТЭУ. Коэффициент оперативной готовности ГТЭУ представляет собой вероятность того, что система окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени tо, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени t1.

Из определения следует, что коэффициент оперативной готовности совпадает с вероятностью безотказного функционирования.

Коэффициент оперативной готовности определяется из выражений:

(33) (28)

где РГТЭУ(t1) - вероятность безотказной работы ГТЭУ на временном интервале t1; КгГТЭУ- коэффициент готовности ГТЭУ; t1- заданный временной интервал. Неизвестные величины КгГТЭУ и РГТЭУ(t1) в выражении (33) определяются с использованием логико-вероятностных методов, содержательная часть которых изложена выше.

Коэффициент оперативной готовности зависит, прежде всего, от длительности временного интервала, t1, на котором прогнозируется работа ГТЭУ, потребного уровня функционирования установки и наработки основных элементов установки.

Рисунок 8 - Изменение коэффицента оперативной готовности ГТЭУ в зависимости от времени ее наработки.

Коэффициент технического использования представляет собой математическое ожидание суммарного времени пребывания ГТЭУ в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период. Или, по другому, коэффициент технического использования представляет собой коэффициент готовности ГТЭУ при условии, что время нахождения установки в неработоспособном состоянии складывается из времени восстановления Тв, времени планового технического обслуживания То и времени ожидания восстановления (простоев) Тож, если таковые имеют место.

Коэффициент технического использования определяется из выражения:

Кти = Тср/( Тср + Тв + То + Тож) (34) (29)

Методология определения неизвестных Тср и Тв, входящих в выражение (34), изложена выше, при оценке коэффициента готовности ГТЭУ.

Характер изменения коэффициента использования ГТЭУ, аналогично изменению коэффициента готовности, определяется тремя величинами: потребным уровнем функционирования ГТЭУ, составом основного оборудования и временем нахождения ГТЭУ в эксплуатации (наработки основных технических средств).

Время технического обслуживания основных элементов ГТЭУ Тоi определяется на основании инструкции по ППО и ППР технических средств корабля и опыта службы на НК ВМФ.

При оценке времени ожидания восстановления технических средств Тожi следует исходить из того, что в период использования корабля по прямому назначению любые отказы элементов ГТЭУ должны устраняться без промедления, т.е. считать Тож = 0. В период заводских или других ремонтов возможны ситуации, когда время ожидания может отличаться от нуля и весьма значительно.

Рисунок 9 - Изменение коэффицента технического использования в зависимости от срока службы корабля.

Таким образом, коэффициент технического использования ГТЭУ может быть рассчитан с использованием логико-вероятностных методов по аналогии с определением коэффициента готовности ГТЭУ. В качестве исходных данных, в этом случае, подставляются расчетные значения коэффициентов использования элементов ГТЭУ Ктиi, вычисленные по выражению (34).

2.3 Влияние технического обеспечения и обеспеченности судоремонтом ГТЭУ на уровень технической готовности ГТЭУ

Эффективность использования кораблей зависит не только от технико-эксплуатационных характеристик, заложенных при их проектировании и изготовлении, но и от организации и порядка проведения работ по поддержанию и восстановлению их работоспособности, которое определяется принятой системой технического обслуживания и ремонта. ТО и ремонт производят по планово-предупредительной системе. Назначение системы - непрерывно в течение нормативных сроков службы поддерживать технику в работоспособном состоянии и восстанавливать ее эксплуатационно-технические характеристики. Основными требованиями, предъявляемыми к системе ТО кораблей являются обеспечение высокой степени готовности к выполнению кораблями своих функций, поддержание и восстановление технического состояния кораблей и их элементов до требуемого уровня при минимальных затратах времени, средств и материалов. Основными принципами планово-предупредительной системы являются:

плановость - заблаговременное установление состава, объемов периодичность проведения ТО конструкций и технических средств корабля на основании данных о ресурсе и скорости его расходования; профилактическая направленность - выполнение работ обеспечивающих поддержание требуемого уровня технического состояния на предстоящий период до очередного планового ремонта;

регламентность - осуществление ТО по регламенту. Регламентированный метод ТО предусматривает выполнение работ в объеме и с периодичностью установленными в технической документации независимо от технического состояния объекта в момент начала ТО.

В настоящее время при проведении ТО корабля, многообразия систем и механизмов, применяются различные методы, выбор которых в том или другом случае обусловлен многообразием различных факторов. ТО как и любая производственная деятельность неизбежно связано с расходами разных видов ресурсов (трудовых, материальных и т.д.). Эти расходы значительны и существенно влияют на основные показатели технической готовности флота. В перспективе это влияние из-за повышающейся энергоёмкости и технической оснащенности кораблей будет все более возрастать. Очевидно, что расходы ресурсов на ТО должны планироваться, учитываться, контролироваться и регулироваться. Потребность флота в ТО - это все виды ресурсов, необходимые для обеспечения исправного состояния и требуемой оперативно-тактической готовности кораблей. Следует иметь в виду, что привлечение СРЗ ко всем видам работ, включая такие, которые не требуют специального заводского оборудования, увеличивает затраты на ремонт и снижает эффективность судоремонтного производства. Такие работы, проводимые специализированными бригадами или корабельными экипажами, освоившими особенности технических средств корабля, выполняются, как правило, более быстро и без потерь эксплуатационного времени. Заводам следует поручать минимально необходимый объем работ, который в других условиях (вне СРЗ) технологически не может быть выполнен. Следовательно, перенесение части работ заводского ремонта на период эксплуатации является важным резервом не только сокращения продолжительности но и затрат на ремонт. Анализ ремонтных ведомостей показывает, что 30 - 40% объема ремонтных работ включаемых в ведомости заводского ремонта технологически выполнимы в процессе эксплуатации силами мастерских, а также специальных бригад. Необходимо подчеркнуть, что и в перспективе основным исполнителем работ по ТО остается личный состав корабля. Это вызвано главным образом большой продолжительностью плавания, длительной оторванностью кораблей от береговых баз и тяжелыми последствиями отказов технических средств, приводящих к аварийным ситуациям. Следовательно, несмотря на увеличение удельного веса работ береговых организаций в общем объеме ТО, поддержание всех его элементов в исправном состоянии остается одной из важнейших задач экипажа корабля. Причем актуальность этой задачи с усложнением кораблей и повышением интенсивности эксплуатации будет непрерывно возрастать. Следует отметить, что соотношение объемов и состава работ между основными частями корабля не являются стабильными и меняются под влияниями различных факторов, основные из которых: возраст корабля, принятая система ТО, условия эксплуатации. С увеличением срока службы в общих трудозатратах на ТО повышается относительный объем восстановительных работ. Это объясняется тем, что в период повышенного износа и старения возрастает потребность в замене и капитальном ремонте комплектов и узлов механизмов, оборудования и конструкций корпуса корабля. С наибольшей интенсивностью растет объем ремонтных работ по корпусной части корабля и системам. Большой объем работ, которые раньше выполнялись только в процессе заводских ремонтов, сейчас осуществляются без вывода корабля из эксплуатации корабельные экипажи или оперативные береговые подразделения (генераторов, ремонт вспомогательных механизмов и т.д.). Все это изменяет структуру ремонта, уменьшает потребность в заводском ремонте ряда вспомогательных и главных механизмов, и резко повышает необходимость ремонтных работ по корпусу, корабельным устройствам и системам.

Основным видом восстановления ТГ кораблей является межпоходовый ремонт. При межпоходовым ремонте, в соответствии с действующими инструкциями проводятся ППО и ППР, устраняются неисправности материольной части, а также регламентные работы, срок выполнения которых истек или истекает во время очередного нахождения корабля в море. Длительность МПР колеблется и составляет от 30 до 60 суток.

В настоящее время трудоемкость МПР определяется двумя методами:

по основным тактико-техническим данным корабля;

по основным нормативно-технической документации и требований инструкций по эксплуатации.

Данные методы расчета трудоемкости работ позволяют достаточно точно оценить объем работ по плановому техническому обслуживанию КТС, однако, практически не учитывают трудоемкость работ по устранению неисправностей и отказов. Трудоемкость работ по плановому техническому обслуживанию определяется перед выходом корабля на боевую службу с учетом предстоящей наработки технических средств. Она имеет определяющее значение при планировании предоставлении кораблю ППО и ППР. С учетом требований руководящих документов и состояния технических средств предоставляется необходимое время для проведения ТО. К основным работам по восстановлению ТС корабля будем относить минимально необходимые работы, которые проводятся на редукторах, , холодильных машинах, вспомогательных котлах, опреснительных установках т.е. на тех механизмах, которые в максимальной степени определяют техническую готовность корабля. Затраты труда на техническое обслуживание определены в технической документации на отдельные механизмы. К объективным входным показателям и характеристикам подсистемы ТО относятся:

оснащение средствами выполнения работ по ТО;

приспособленность корабля и его элементов к выполнению ТО;

возраст корабля и основных технических средств.

Подсистема ТО должна обеспечивать выполнение в процессе эксплуатации свыше 50% общего объема работ по ТО и ремонту кораблей (в перспективе от 70 - 80%). Эффективность функционирования подсистемы определяется внутрисистемными показателями, отражающими качество работы исполнителей и производственных подразделений, материально-технического снабжения, обеспечения трудовыми ресурсами.

Продолжительность ремонта зависит от большого числа факторов, которые могут быть разделены на две основные группы: конструктивно-технологические, эксплуатационные. К первой относятся: качество проекта и постройка судна, безотказность, долговечность, ремонтопригодность конструкций и технических средств корабля, тип и мощность КЭУ, качество технологической и эксплуатационной документации. Ко второй - условия и интенсивность эксплуатации корабельных элементов, район плавания, возраст корабля, уровень технического использования кораблей и корабельного оборудования (поддержание режимов работы, качество топлива и масел, водоподготовка, качество применяемых эксплуатационных материалов, своевременность полнота и качество выполнения технического обслуживания).

Для среднегодовой продолжительности ремонта в числе многочисленных факторов наибольшее значение имеет заложенные при проектировании и постройке надежность и возраст корабля, межремонтный период, объем ТО, осуществляемый в процессе эксплуатации, среднесуточная выработка судоремонтного предприятия при ремонте, интенсивность эксплуатации. Неотложность комплексного решения стоящих перед судоремонтом задач состоит в том, что многие мероприятия, существенно влияющие на сокращение потребности в ремонте, должны быть заложены еще в период проектирования и постройки корабля, а отдачу от них можно получить только через 10 - 12 лет после их внедрения. Это следующие мероприятия:

Ремонтопригодность. Задача состоит в том, чтоб разработать требования к уровню ремонтопригодности проектируемых кораблей и перевести эти требования в ранг обязательных на всех стадиях проектирования.

Укомплектование кораблей техникой, эксплуатирующейся весь срок службы корабля без ее замены из-за физического износа.

Модульное проектирование кораблей. Ряд систем и комплексов довольно быстро морально устаревает. Возникает необходимость замены их в период эксплуатации корабля. Если такая замена не предусмотрена в проекте, модернизация оборачивается значительными дополнительными затратами на переделку корпусных конструкций, перекомпоновку части оборудования, трубопроводов и электрических кабелей не нуждающихся в замене. Так, например, замена гидроакустического комплекса на новый, улучшенный конструкции совместно с текущим ремонтом привела к увеличению срока ремонта с 14 месяцев по плану до 26 месяцев.

Унификация судового оборудования. Она упрощает вопросы снабжения документацией и ЗИПом, обеспечения технического обслуживания и ремонта.

Внедрение средств безразборной диагностики. Эти средства позволяют значительно снизить объем ремонтных работ путем исключения операций по вскрытию механизмов и оборудования с целью определения их технического состояния составляет существенную часть трудоемкости технической эксплуатации кораблей. по данным ЦНИИМФ удельный вес работ по оценке технического состояния элементов корабля составляет 20 - 30% общей трудоемкости технического обслуживания и 5 - 10% трудоемкости заводского ремонта. Кроме того, ревизии механизмов с частичной или полной разборкой. Выполняемые для оц5енки технического состояния необходимость которых не вызывается их фактическим состоянием, увеличивают затраты и снижают надежность технических средств из-за нарушений взаимной приработки отдельных деталей.

Эффективность судоремонтных работ на предприятии во многом зависит от качества технической подготовки производства к ремонту и модернизации корабля. Подготовка производства в определенной степени затруднена из-за неопределенности объема ремонтных работ зависящего от различных факторов эксплуатации корабля.

Немаловажное влияние на замедленное выполнение ремонтных работ оказывают причины организационно-технического характера. Это, во-первых, длительная подготовка производства, недостаточно четко организованная предремонтная деффектация кораблей, приводящая к неоправданным затратам времени как на подготовку так и на работу. Требует учета и качество ремонтной документации. Необходимо сократить ее объем без ущерба информативности именно для производства ремонта. Содержащаяся в ней информация должна быть приспособлена для обработки на ЭВМ без дополнительной переработки.

Для повышения эффективности использования кораблей, повышения КТГ за счет сокращения продолжительности ремонта необходимо:

повышать надежность и ремонтопригодность корабельных технических средств и корабельных конструкций в процессе проектирования и строительства;

максимально увеличивать объем работ, выполняемых в процессе эксплуатации, широко используя средства малой механизации, расширяя номенклатуру эффективных приспособлений специальной оснастки;

обеспечить корабли приборами диагностики состояния механизмов и оборудования для перехода к ремонту по фактическому состоянию, что позволит корабельному составу качественно выполнять ТО;

изучать и внедрять передовые методы ремонта наиболее трудоемких и сложных в технологическом отношении узлов;

развитие подводной очистки и подводного освидетельствования, совершенствование системы непрерывного технического обслуживания, организации и технологии судоремонта позволяет улучшить показатели эффективности использования корабля.

2.4 Обоснование потребностей кораблей с ГТЭУ в обеспечении техническим и шкиперским имуществом

В соответствии с нормативно-техническими документами любая поставка образца ВТ Заказчику осуществляется с комплектом запасных деталей, инструментов и приборов (ЗИП).

Объем и номенклатура ЗИП образца ВТ определены разработчиком изделия, исходя, как правило, из назначенных показателей его долговечности, на основании расчетов длительной прочности и износостойкости узлов, а также инженерного анализа отказов и других нарушений работоспособности, зафиксированных в процессе отработки и испытаний образца, включая информацию об аналогах и прототипах.

Достоверность определения объемов ЗИП корабля, однако, весьма относительна; объясняется это тем, что разработчики и поставщики корабельной техники, определяя объемы комплектов ЗИП на стадии разработки проектных документов, лишены, как правило, возможности привлечь для решения этой задачи весь объем эксплуатационной информации о потоках отказов корабельной техники, находящейся в составе боевых сил флота. Последнее - не вдаваясь во все аспекты проблемы сбора, обработки и представления эксплуатационной информации - проистекает из-за того, что ведомствам Заказчика и промышленности так и не удалось создать эффективную систему сбора и обработки информации. В НИР , выполненной в/ч 27177 изложены существующие подходы к формированию потребного количества ЗИП. При формировании комплектов ЗИП в большинстве случаев исходят из следующих положений:

Объем ЗИП, с помощью которого представляется возможным восстанавливать отказавшие на узлы, полностью определяется случайной величиной , равной числу отказов корабельной системы, происшедших за время ; последнее представляет собой величину, равную

(35)

где --коэффициент технического обслуживания корабля, .

Нетрудно представить, что

(36) (30)

где , --наработки узлов между отказами.

Определение величины выполняется, исходя из заданной (обычно в Кон корабля) доверительной вероятности, равной обычно 0,95 или 0,99.

В сответствии с методикой прежде всего необходимо отметить, что величины , , одинаково распределены и имеют конечную дисперсию . Это означает, что при зафиксированных отказах:

(36) (31)

где --средняя наработка между отказами, при дает случайную величину, распределение которой асимптотически нормально с нулевым средним и единичной дисперсией, что следует из центральной предельной теоремы Муавра-Лапласа, утверждающей, что суммы случайных величин с ростом числа слагаемых ведут себя асимптотически нормально.

Если число отказов, зафиксированных на , представить в виде,

(37) (32)

где --определяется таким образом, чтобы величина n была целой, то с помощью (36) и (37) зависимость (36) может быть представлена следующим образом:

(38) (33)

В случае предельного перехода из (38) находим,

(39) (34)

Учитывая сказанное в отношении (37), а также сделав замену

из (39) получим:

(40) (35)

Из (40) следует, что есть СВ, с асимптотически нормальным распределением, имеющим следующие параметры:

математическое ожидание

(41)

дисперсия:

(42) (36)

или

(43)

Из (41) и (42) находим вероятность того, что число отказов на [0,] находится в пределах, обозначенных неравенствами в фигурных скобках выражения (37), а именно:

(44) (37)

где --представляет собой названную выше доверительную вероятность, а и являются соответствующими квантилями кривой Гаусса. Зависимость (37) следует из того, что заменив в (35) значение “” на “”, просто получить:

(45) (38)

Объединяя же (40) и (45) в одно неравенство, получим зависимость (44), где левая часть неравенства, стоящая в фигурных скобках, дает нижнюю доверительную границу числа отказов, а правая часть --верхнюю границу.

В оценках объема ЗИП интерес представляет обычно только правая доверительная граница и в этом случае она называется односторонней оценкой, т.е.

(46) (39)

где определяется решением интегрального уравнения (т.е. по таблицам),

(47) (40)

Учитывая особенность нормального распределения, заключающуюся в том, что если нормально распределены со средним и дисперсией , то

(48)

и весьма точная оценка в соответствии с (36) и (47) дает

(49) (41)

Полученная оценка соответствует практически достоверному результату, ибо при . Если же , то ; если же , то .

Для практических оценок достаточно, как правило, брать , т.е. с достоверной вероятностью , равной 0,95. В таком случае объем ЗИП корабля определяется в соответствии с зависимостью,

(50) (42)

Таким образом, для формирования названного объема ЗИП необходимо в соответствии с (50) располагать информацией о средней наработке на отказ соответствующего объекта --узла, системы или корабля в целом и о дисперсии наработок .

В (42) представленные параметры являются отражением обобщенного потока отказов анализируемого объекта. Этот факт делает актуальной задачу изучения причин фиксируемых отказов, что позволяет оценить не только качество проектирования и технологии изготовления подконтрольной техники, но выявить структуру потока таких отказов, т.е. решить вопрос являются ли отказы простейшими --с законом распределения времени между ними в виде экспоненты с постоянным параметром , либо постепенными, с законом распределения в виде кривой Гаусса или близкой к таковой. В первом случае отказы являются внезапными и их причины заключаются в несовершенстве технологии изготовления и изъянах неразрушающего контроля качества, во-втором --износовыми, связанными с достижениями в узлах предельных состояний, а их причины являются следствием просчетов при разработке оборудования.

Ввиду того, однако, что при обработке эксплуатационной информации принимается, как правило, гипотеза о простейшем потоке отказов (т.е. пуассоновском, с постоянным параметром, ), обычным законом распределения времени между отказами образцов корабельной техники является экспоненциальный, для которого, как известно

(51) (43)

Подставив (51) в (50), получим

(52) (44)

Зависимость (52) является окончательной для оценки объема ЗИП. Необходимо иметь в виду, однако, что обычным при обработке эксплуатационной информации о безотказности корабельных систем является определение интенсивности отказов конкретного оборудования, т.е. образцов ВТ, а не отдельных деталей этих образцов; речь идет о величине ,

где , - _й образец системы;

, - _ая система корабля.

При этом

(53) (45)

где --_й узел _го образца _ой системы;

-- интенсивность отказов этого узла, 1/ч.

Интенсивность же отказов всего оборудования корабля соответственно,

(54) (46)

, -- _ая система корабля.

-- соответственно, количество систем корабля, количество образцов ВТ, комплектующих _ую систему, и, наконец, количество узлов, комплектующих _й образец.

С учетом (53) и (54) количество (здесь, объем) ЗИП _го образца _ой системы определится в виде

(55) (47)

Из (55) ясно, что номенклатура запасных узлов (деталей) _го типа формируется как

(56) (48)

В свою очередь, ЗИП _ой системы корабля находится как

(57) (49)

Суммарная интенсивность отказов оборудования БЧ_5 корабля I ранга равна 1/ч (один отказ в 50 часов непрерывного использования корабля). Номенклатура конкретных запасных деталей для образцов техники, комплектующих корабельных систем определяется при этом путем инженерного анализа структуры соответствующих потоков, т.е. оценкой величин . Последние, впрочем, могут быть оценены и априори, при определении величин образцов ВТ. Исходя из возможности выделения из общего потока отказов корабельной техники двух типов --как внезапного, так и постепенного отказа, - функция надежности соответствующих объектов может быть записана в виде:

(58) (50)

где - вероятность отсутствия на внезапного отказа (экспоненциальный закон);

- то же, постепенного (нормальный закон);

-функция надежности объекта или вероятность его безотказной работы на ;

- интенсивность внезапных отказов, 1/ч;

- среднее время между износовыми отказами, ч;

- среднее квадратическое отклонение наработок между износовыми отказами, ч.

Исходя из (58), наработка объекта на отказ произвольного типа (как математическое ожидание) должна быть определена следующим образом,

(59) (51)

Производя замену переменных, , а также учитывая, что

(60)

Зависимость (51) интегрированием по частям приводится к виду,

(61) (52)

В соответствии с фактическими данными об опыте эксплуатации корабельной техники, допустимо принять условие о том, что . Последнее же позволяет, принимая во внимание, что

(63)

из (61) окончательно получить,

(64) (53)

Уместно, очевидно, отметить, что при интегрировании (59) также было принято условие

Подставляя (64) в (59) объем ЗИП выразится:

(65)

или, раскладывая экспоненту в ряд, окончательно получим:

(66) (54)

Таким образом, зависимость (66) позволяет оценить потребность в ЗИП объекта (узла, образца ВТ, корабельной системы или корабля в целом) при наличии информации не только о безотказности этого объекта, т.е. о величине параметра потока его отказов , но и о долговечности его, т.е. о параметрах потока отказов, вызванных достижением предельного состояния объекта -- средней наработке между такими состояниями, , ч, и СКО наработок, .

Необходимо отметить, что полученные зависимости позволяют определить объем ЗИП только в условиях отсутствия ограничений на его закупку, т.е. при отсутствии стоимостных ограничений, сложившихся в настоящее время не учитывают влияние вероятности неудовлетворения спроса на параметр потока отказов, а следовательно и на величину потребного объема ЗИП. Целесообразно при определении номенклатуры ЗИП рассматривать не только вышеперечисленные параметры, но и увязать их с ресурсными (финансовыми) ограничениями, что позволило бы корректировать объемы ЗИП при минимальном риске снижения технической готовности корабля.

При создании оптимальной модели использования кораблей проекта 1155 целесообразно, основываясь на опыт эксплуатации, предусмотреть создание запасов ТШИ, которые имеют первостепенное значение в вопросе обеспечения их технической готовности. В последние годы практически не поставляются инструмент и расходные материалы для обеспечения работы механических мастерских, газов для обеспечения проведения сварочных работ, бланков технической документации.

Всё это не способствует обеспечению технической готовности кораблей и требует первостепенного решения в процессе оптимизации процесса использования кораблей.

Выводы по второй главе

Разработанная математическая модель по оценке влияния условий базирования на уровень технической готовности корабельных ГТЭУ позволяет количественно оценить такие показатели, определяющие уровень технической готовности ЭУ, как коэффициент готовности, коэффициент оперативной готовности и коэффициент технического использования корабельных ГТЭУ. Получаемые при этом данные позволяют решать два вида задач:

- прямая задача - получение количественных значений показателей технической готовности ГТЭУ для различных условий базирования;

- обратная задача - обоснование потребной инфраструктуры системы базирования для обеспечения заданного уровня технической готовности корабельных ГТЭУ.

3. Анализ влияния уловий базирования на уровень технической готовности кораблей с ГТЭУ

3.1 Анализ влияния условий базирования и обеспечения техническим имуществом на уровень технической готовности кораблей с ГТЭУ

Ниже, на рисунке 3.1 показаны расчетные значения изменения коэффициента технической готовности ГТЭУ для различных условий базирования.

Рисунок 9 - расчетные значения изменения коэффициента технической готовности ГТЭУ для различных условий базирования.

Расчеты производились для четырех условных уровней базирования и обеспечения техническим имуществом:

1-й уровень - идеальные условия базирования (обеспечена стоянка корабля в базе у причальной стенки и имеются все виды обеспечения: электроэнергия, вода, пар, воздух высокого давления);

2-й уровень - в целом удовлетворительные условия базирования. Обеспечена стоянка корабля у причальной стенки, на 70% удовлетворяются потребности корабля в электроэнергии, на 100 % в паре и пресной воде, на 50% в питательной воде);

3-й уровень - удовлетворительные условия бвзирования. Обеспечена стоянка корабля у причальной стенки, на 50% удовлетворяются потребности корабля в электроэнергии, на 50% в пресной воде. Не оборудована подпча пара с берега, питательной воды и воздуха высокого давления);

4-й уровень - крайне неудовлетворительные условия базирования. Обеспечена стоянка корабля у причальной стенки, на 30% удовлетворяются потребности корабля в электроэнергии и пресной воде. Не оборудована подпча пара с берега, питательной воды и воздуха высокого давления.

Из анализа рисунка 9 видно, что для различных условий базирования коэффициент готовности корабля с течением времени уменьшается, и это уменьшение более стремительно для худших условий базирования и обеспечения. Следует напомнить, что физический смысл коэффициента готовности - вероятность застать ГТЭУ в работоспособном состоянии в любой, произвольно взытый момент времени. Мы видим, что в первые годы исполльзования корабля эта вероятность достаточно высокая, т.к. интесивность отказов в этот период незначительная. Затем, с течением времени указанная вероятность снижается, но для хороших условий базирования она значительно выше, нежели чем у кораблей с неудовлетворительными условиями базирования. Мы также видим, что, например через 10 лет эксплуатации корабля, вероятность застать ГТЭУ в работоспособном состоянии для неудовлетворительных условий базирования значительно ниже, нежели вероятность застать ГТЭУ в неработоспособном состоянии.

Влияние условий базированаия и обеспечения техническим имуществом кораблей на изменение коэффициента оперетивной готовности проявляется аналогичным образом, как и влияние на коэффициент готовности. Это связано с тем, что в формулу коэффициента оперативной готовности входит произведение коэффициента готовности на вероятность безотказной работы ГТЭУ в течение заданного промежутка времени. Физический смысл коэффициента оперативной готовности - это, во-первых, вероятность застать ГТЭУ в работоспособном состоянии в любой произвольно взятый момент времени и, во-вторых, что ГТЭУ безотказно (не имея ни одного отказа) проработает в течение интересующего нас промежутка времени, например 1000 часов. Влияние условий базирования на первую составляющую вышеприведенной формулы очевидно и рассмотрено в предыдущем примере. На вторую составляющую это влияние не так очевидно, т.к. казалось бы, что вероятность безотказной работы ГТЭУ имеет внутреннюю сущность проявления, связанную лишь с безотказностью элементов установки и ни как не связанную с условиями базирования. На самом деле это не совсем так. При неудовлетворительных условиях базирования отдельные механизмы ГТЭУ будут более ускоренно вырабатывать свой ресурс, следовательно с увеличением возраста корабля наработка основных механизмов ГТЭУ при неудовлетворительных условиях базирования будет выше нежели наработка этих механизмов при хороших условиях базирования. Следовательно, интенсивность отказов ГТЭУ для плохих условий базирования будет выше (т.к. механизмы более интенсивно вырабатывают свой ресурс), чем для корабля с хорошими условиями базирования. А это значит, что и вероятность того, что установка безотказно проработает на интересующем нас временном промежутке будет меньшей для корабля с плохими условиями базирования.

Ниже, на рисунке 10 представлено изменение коэффициента оперативной готовности ГТЭУ в зависимости от времени нерпрерывной работы или наработки основных механизмов для вышеуказанных 4-х уровней базирования.

Из анализа представленных зависимостей следует, что условия базирования также оказывают значительное влияние и на коэффициент оперативной готовности ГТЭУ. Для хороших условий базирования вероятность того, что ГТЭУ в произвольно взятый момент времени будет находится в работоспособном состоянии и проработает безотказно в течение определенного времени значительно выше, чем для неблагоприятных условий базирования.

Влияние условий базированаия и обеспечения техническим имуществом кораблей на изменение коэффициента технического использования

(67)

проявляется аналогичным образом, как и на изменение коэффициента готовности. В выражение (67) входят среднее время безотказной работы и среднее время восстановления , входящие в формулу для определения коэффициента готовности.

Рисунок 9 - Изменение коэффициента оперативной гоотвности ГТЭУ в зависимости от времени ее непрерывной работы или наработки для различных условий базирования корабля.

Однако, коэффициент технического использования, кроме того, учитывает время технического обслуживания ГТЭУ и время ожидания восстановления ГТЭУ , когда в силу отсутствия либо ЗИП, либо специальной оснастки, либо очереди для постановки в завод ГТЭУ должна находится в состоянии ожидания ремонта. С этой точки зрения коэффициент технического использования более полно учитывает всю специфику эксплуатации корабля и ГТЭУ. Влияния условий базирования и снабжения техническим имуществом напрямую сказывается на величины и . Дело в том, что при благоприятных условиях базирования техническое обслуживание ГТЭУ может производится для обоих эшелонов одновременно, т.к. нет необходимости, например в работе одного эшелона для обеспечения повседневных потребностей корабля, что свойственно при неудовлетворительных условиях базирования. Поэтому время проведения технического обслуживания будет значительно меньше для хороших условий базирования. Кроме того, при хорошо налаженном обеспечении техническим имуществом корабля, время ожидания восстановления технической готовности ГТЭУ также будет значительно меньшим, чем при неблагоприятном техническом обеспечении. В этом смыле, влияние условий базирования и технического обеспечения на изменение коэффициента технического использования проявляется еще в большей степени, нежели влияние на коэффициент готовности.

Ниже, на рис. 3.3 представлены кривые изменения коэффициента технического использования ГТЭУ в зависимости от срока службы корабля для различных условий базирования и обеспечения техническим имуществом.

Из анализа представленных зависимостей, с учетом того, что физическим смыслом коэффициента технического использования является доля времени нахождения ГТЭУ в работоспособном состоянии по отношении ко всему временному интервалу нахождения корабля в эксплуатации, с учетом технического обслуживания и простоев, вызванных ожиданием ремонтов, следует:

- в начальный период эксплуатации корабля эта доля времени для любых условий базирования является довольно высокой;

- при увеличении времени эксплуатации корабля доля времени нахождения ГТЭУ в работовсособном состоянии начинает снижаться, причем это снижение тем стремительнее, чем хуже условия базирования и обеспечения техническим имуществом. Таким образом, в результате анализа установлено, что корабли с ГТЭУ весьма в занчительной степени подвержены влиянию условий базирования и технического обеспечения в плане поддержания их технической готовности. При неудовлетворительных условиях базирования уровень технической готовности ГТЭУ кораблей будет стремительно снижаться, и начиная со 2-го или 3-го

Рисунок 10 - Влияние условий базирования и обеспечения техническим имуществом на коэффициент технического использования ГТЭУ.

года эксплуатации корабли не смогут выполнять возложенные на них задачи из-за низкой технической готовности ГТЭУ.

3.2 Анализ влияния обеспечения энергосредами с берега на уровень технической готовности ГТЭУ

Для анализа влияния энергообеспечения с берега, при стоянке корабля пр.1155 в базе с различными уровнями обеспечения, рассмотрим три условных уровня базирования:

- первый уровень - идеальные условия, корабль получает электроэнергию с берега требуемого качества и в количестве достаточном для обеспечения жизнедеятельности.

- второй уровень - удовлетворительные условия, электроэнергия подается с перебоями, с берега корабль обеспечивается питанием лишь 50% всего времени стоянки в базе.

- третий условный уровень - неудовлетворительные условия когда на корабль не подается электроэнергия вообще.

Произведем расчет расходования ресурса ГТГ-1250 корабля пр.1155 для трех условных уровней базирования, с учетом несения кораблем боевых служб в течение 5 месяцев за год и необходимости проведения ежедневного осмотра и проверки оружия и технических средств. Суммарная наработка всех ГТГ за боевые службы составляет приблизительно 3648 часов по 1824 часа на на каждый ГТГ, т.к. на каждой электростанции постоянно работает один ГТГ. Для обеспечения ежедневного осмотра и проверки оружия и технмческих средств при стоянке в базе необходимо приблизительно 211 часов работы всех ГТГ. Ресурс ГТГ-1250 до заводского ремонта составляет 20000 часов. Приблизительное время стоянки корабля в базе 211 суток.

1. Расчет расходования ресурса для идеальных условий базирования

Суммарная наработка всех ГТГ для обеспечения осмотра и проверки оружия и технических средств составляет примерно 211 часов (по 52 часа на каждый).

1824+52=1876 - часов суммарная наработка каждого ГТГ за год, с учетом стоянки корабля в идеальных условиях базирования.

20000/1876=10,5 - лет приблизительное время за которое выработают ресурс до заводского ремонта все ГТГ и кораблю необходима постановка в ремонт.

Показателем эффективности эксплуатации ГТГ в базе является коэффицент использования генераторов в базе (отношение соммарной наработки всех генераторов при стоянке корабля у стенки в базе к общему числу суток стоянки корабля у стенки)

(68)

Для идеальных условий базирования:

2. Расчет расходования ресурса для удовлетворительных условий базирования

Суммарная наработка всех ГТГ для обеспечения жизнедеятельности при стоянке в базе составляет 2532 часа (по 633 часа на каждый).

Суммарная наработка всех ГТГ для обеспечения осмотра, проверки оружия и технических средств составляет примерно 211 часов (по 52 часов на каждый).

1824+52+633=2509 часов - суммарная наработка каждого ГТГ за год, с учетом стоянки корабля в удовлетворительных условиях базирования.

20000/2509=8 лет - приблизительное время за которое выработают ресурс до заводского ремонта все ГТГ и кораблю необходима постановка в ремонт.

коэффицент использования генераторов в базе для удовлетворительных условий базирования :

3. Расчет расходования ресурса для неудовлетворительных условий базирования

Суммарная наработка всех ГТГ для обеспечения жизнедеятельности при стоянке в базе составляет 5064 часа (по 1266 часа на каждый).

Суммарная наработка всех ГТГ для обеспечения осмотра, проверки оружия и технических средств составляет примерно 211 часов (по 52 часов на каждый).

1824+52+1266=3142 часов - суммарная наработка каждого ГТГ за год, с учетом стоянки корабля в неудовлетворительных условиях базирования.

20000/3142=6,5 лет - приблизительное время за которое выработают ресурс до заводского ремонта все ГТГ и кораблю необходима постановка в ремонт.

коэффицент использования генераторов в базе для удовлетворительных условий базирования :

Рисунок 11 - Влияние условий базирования и обеспечения энергосредами на срок службы корабельных ГТГ.

Выводы по третьей главе

В результате анализа установлено, что боевые НК с ГТЭУ весьма в значительной степени подвержены влиянию условий базирования и технического обеспечения. В случае отличия условий базирования от регламентированных руководящими документами происходит снижение всех показателей отражающих уровень технической готовности.

В наибольшей степени в корабельных ГТЭУ подвержены влиянию условий базирования такие элементы установок, как газотурбогенераторы. Выше показаны основные зависимости отражающие выработку ресурса газотурбогенераторов, которые свидетельствуют о том, что ресурс до заводского ремонта может быть выдержан только для регламентированных условий базирования.

Заключение

В результате проведенной работы произведен анализ влияния условий базирования кораблей с ГТЭУ на уровень их технической готовности, а также анализ современных организационно-технических принципов исполъзования кораблей с ГТЭУ, разработана модель их использования в течение их жизненного цикла, произведён анализ эффективности рекомендованных организационно-технических принципов использования кораблей.

1. Следует отметить, что принципы использования надводных кораблей с ГТЭУ, складывающиеся в реальных условиях эксплуатации значительно отличаются от требований руководящих документов ВМФ РФ. В частности, не удалось реализовать принцип цикличного использования, а также в значительной степени не выдерживаются нормативные межремонтные сроки и продолжительность ремонта кораблей.

2. В результате неблагоприятного влияния современных экономических условий на реализацию организационно-технических принципов использования кораблей в последние годы значительно сократился срок службы кораблей до вывода из состава ВМФ. На преждевременное старение кораблей влияет их длительное нахождение в состояние технического обслуживания, особенно, их нахождение в состоянии ремонта у стенки СРЗ.

З. В сложившихся условиях особую актуальность получил вопрос сохранения корабельного состава ВМФ при одновременном сокращении затрат на их содержание.

4. Установлено, что корабли с ГТЭУ весьма в занчительной степени подвержены влиянию условий базирования и технического обеспечения в плане поддержания их технической готовности. При неудовлетворительных условиях базирования уровень технической готовности ГТЭУ кораблей будет снижаться.

5. Разработана модель использовя кораблей с ГТЭУс учётом технического обеспечения и обеспечения судорентом в современных экономических условиях с жёсткими ресурсными и финансовыми ограничениями, в результате чего разработан вариант рационального полного цикла продолжительностью 12 лет. Вместо текущего ремонта предлагается проведение технического обслуживания с усилием его пропорционально увеличению срока службы корабля в пунктах постояннго базирования без вывода корабля из состава сил ПГ. Основной принцип организации технического обслуживания -- по техническому состоянию.

6. Произведён анализ уровня технической готовности кораблей с ГТЭУ, эффективности затрат на их содержание и ремонт в течение их жизненного цикла, а также продолжительность жизненных циклов кораблей в современных условиях жёстких ресурсных и финансовых ограничений.

7. В результате анализа установлено, что в наибольшей степени в корабельных ГТЭУ подвержены влиянию условий базирования такие элементы установок, как газотурбогенераторы. Выше показаны основные зависимости отражающие выработку ресурса газотурбогенераторов, которые свидетельствуют о том, что ресурс до заводского ремонта может быть выдержан только для регламентированных условий базирования.

8. Выбранная модель испозования кораблей с ГТЭУ проекта 1155 может быть успешно применена и для других НКНК океанской зоны.

Требует также дальнейшго рассмотрения вопрос о методах и средствах сохранения кораблей в условиях длительного ожидания ремонта.

Используемые источники

1. ОСТ В5.0476 “Надежность корабля. Ремонтопригодность. Общие требования”.

2. ГОСТ 19.489-80 “Надежность в технике. Методы испытаний на ремонтопригодность. Общие положения”.

3. ГОСТ 22.952-78 “Система технического обслуживания и ремонта техники. Методы расчета показателей ремонтопригодности”.

4. ГОСТ В.24.228--80 «Установки корабля энергетические. Термины и определения».

5. ГОСТ В.25.883--83 “Эксплуатация и ремонт военной техники. Термины и определения.”

6. ГОСТ-27 .001-81 “Система стандартов “Надежность в технике” Основные положения”.

7. ГОСТ 27.002-89.”Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

8. ГОСТ-27.003-90 “Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности”.

9. ГОСТ-27.105-83 “Надежность в технике. Правила выбора показателей надежности”.

10. ГОСТ-27.202-83 “Надежность в технике. Технологические системы. Методы оценки надежности по параметрам качества изготовленной продукции”.

11 .ГОСТ-27.203-83 “Надежность в технике. Технологические системы. Общие требования к методам оценки надежности”.

12. ГОСТ-27 .209-85 “Надежность в технике. Технологические системы. Расчет надежности по параметрам производительности”.

13. ГОСТ-28.001-83 “Система стандартов “Система технического обслуживания и ремонта техники “Основные положения”.

14. ГОСТ-18322 -78 “Система технического обслуживания и ремонта. Общие понятия”.

15. ГОСТ-2 1623 -76 “Система технического обслуживания и ремонта техники. Показатели для оценки ремонтопригодности”.

16. ГОСТ-25 866 -83 “Эксплуатация техники . Термины и определения”.

19. Надежность технических систем. Справочник. (Ю.К.Беляев, В.А. Богатырев. В.В.Еолотин и др.) под редакцией И.А.Ушакова - М: Радио и связь. 1985 - 608 с.

21. “Терминология системы технического обеспечения кораблей и судов ВМФ”- Краткий словарь-справочник. М: ВМФ, 1986.- 135 с.

22. Надежность и эффективность в технике. Справочник. т. 1. - М. Машиностроение, 1988.

23. Надежность и эффективность в технике. Справочник. т. 2. - М. Машиностроение, 1988.

24. Надежность и эффективность в технике. Справочник. т. 3.
М.: Машиностроение, 1988.

25. Болотин В.В.. Беляев Ю.К.. Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности”- М: Наука, 1965.-524 с.

26. Можаев А.С..Светников Б.В.Власова Л.Д. “Процедура перехода от логических к вероятностным функциям надежности систем”.- Л: ВМА. 1986.-59с.

27. Можаев А.С. “Общий логико - вероятностный метод анализа надежности сложных систем”.- Л: ВМА,1986 -189 с.

28. Кузякин Ю. И. . Ончинников В. Л. Взаимосвязь свойств безопасности, живучести и надёжности в сложных системах. Тезисы доклада. Конф. энергия и безопасность.” Н. Новгород, 1993.

29. Четырнин Е.М.. Калихман ИЛ. “Вероятность и статистика” М: Финансы и статистика. 1982.

31. Рябинин И.А. Надежность, живучесть и безопасность кораблей. Морской сборник. 1987, № 8.

32. Архангельский Е.А. Методы оценки эффективности корабельных систем управления. Учебное пособие. - Л.: ВМА. 1985.

33. Болотин В.В. “ Прогнозирование ресурса машин и конструкций “.- М: Машиностроение. 1984 . -312 с.

35. ”Качество и стоимость судов” под редакцией И.А.Зайцева Л: ЦНИИ “Румб”, 1984.- 102 с.

36. Петухов Р.М.. Постнова Л.С. Экономика судостроительной
промышленности”.- Л: Судостроение,1984 . -326 с.

37. Львовский В .П.. Бютнер Г.Г. “Организация технического обслуживания судов при удлиненном межремонтном периоде”. М: Транспорт. 1978 - 188 с.

38. Подсушный А.М. “Восстановление эффективности судовых энергетических установок”. - Л: Судостроение, 1975. - 215 с.

39. Никифоров В.Г. “Судоремонтные предприятия.Экономика и управление “.- М: Транспорт. 1986 .-335 с.

40. Жаров Г.Г., Клименко Н.А., Николаев В.И., Венцюлис Л.С. ”Вопросы ремонтопригодности корабельных механических установок”.- Л: ВМА. 1971. - 93 с.

41. Барсков М. Н., Максимов С. Н. “Стратегия технического обслуживания кораблей”. - “Морской сборник” № 7. 1993.

42. Барсков М.Н., Мясников Ю.А. “К проблеме перевода флота на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию”.- «Морской сборник» № 9, 1993.

43. Халлиулин Ю.И., Толосов А.П. Каким быть флотскому судоремонту?”. “Морской сборник” № 1, 1992.

45. Инструкция № 956 по планово-предупредительным осмотрам технических средств корабля. - М.: Воениздат, 1986.

50. Методика определения суточной стоимости эксплуатации боевого НК ВМФ в море и в базе М. 1997г. Угнерждено ГК ВМФ.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Номенклатура показателей эффективности использования ГТЭУ

Приложение 2

Схема функциональной целостности ГТЭУ корабля пр. 1155

/

/

/

/

/

/

/

/