Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 11
1.1. Повышение эффективности комплектно-блочного метода сооружения средств технологической связи на магистральных трубопроводах 11
1.2. Перевозка ЕКУ на объекты строительства нефтяной и газовой промышленности 16
1.3. Анализ динамических нагрузок при перевозке ЕКУ. Оценка способов защиты оборудования от динамических нагрузок 21
1.4. Постановка задач и методика исследований 27
2. Исследование условий транспортировки еку связи при строительстве магистральных трубопроводов 30
2.1. Особенности технологического процесса транспортировки ЕКУ связи 30
2.2. Исследование дальности транспортировки ЕКУ связи . 34
2.3. Оценка транспортной технологичности ЕКУ связи 38
3. Исслбщование сохраняемости еку связи при транспорти ровке 45
3.1. Анализ внешних факторов 45
3.2. Анализ повреждений и отказов ЕКУ связи 47
3.3. Оценка работоспособности ЕКУ связи после транспортировки 54
3.4. Математическая модель отказа аппаратуры в ЕКУ связи 62
4. Экспериментальное исследование системы "дорога -транспортный агрегат ЕКУ связи" 77
4.1. Планирование экспериментальных исследований 78
4.1.1. Общие положения 78
4.1.2. Объект исследования. Регистрирующая и обрабатывающая аппаратура 79
4.1.3. Выбор параметров экспериментального исследования 80
4.1.4. Выбор опытных участков. Статистические характеристики микропрофиля опытных участков дорог 83
4.2. Методика и порядок проведения экспериментального исследования 89
4.3. Дисперсионный и спектрально-корреляционный анализ результатов исследования 92
4.3.1. Алгоритм вычисления динамических нагрузок на ЕКУ связи 92
4.3.2. Анализ погрешности оценок 96
4.3.3. Дисперсионный и спектрально-корреляционный анализ параметров динамических нагрузок на ЕКУ связи... 98
4.4. Исследование скоростных режимов перевозки ЕКУ связи 108
5. Теоретическое исследование системы "дорога транспортный агрегат - ЕКУ связи" 120
5.1. Условные обозначения 120
5.2. Математическая модель системы "дорога-транспортный агрегат-ЕКУ связи" 122
5.2.1. Выбор расчетной схемы. Дифференциальные уравнения колебаний системы 122
5.2.2. Математическая модель колебаний РЭА связи в ЕКУ 130
5.3. Реализация математической модели на ЭВМ. проверка адекватности принятой модели реальному про цессу транспортировки 135
5.4. Анализ результатов моделирования 139
5.5. Оптимизация параметров устройств защиты ЕКУ связи... 145
5.5.1. Формулировка задачи оптимизации 145
5.5.2. Алгоритм оптимизации 147
5.5.3. Анализ результатов оптимизации 149
6. Практическая реализация результатов исследований 153
6.1. Разработка устройства для транспортировки и эксплуатации РЭА в ЕКУ связи 153
6.2. Оперативный контроль качества транспортировки БЕСУ связи. Прибор для контроля автомобильных динамических нагрузок 156
6.3. Разработка оптимальной технологии транспортировки ЕКУ связи 162
Общие выводы 167
Список использованной литературы 169
Приложения 178
- Перевозка ЕКУ на объекты строительства нефтяной и газовой промышленности
- Исследование дальности транспортировки ЕКУ связи
- Оценка работоспособности ЕКУ связи после транспортировки
- Методика и порядок проведения экспериментального исследования
Введение к работе
"Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" предусматривается повысить качество строительства объектов трубопроводного транспорта, обеспечить их' надежную работу, быстрее вводить в промышленную разработку новые нефтяные и газовые месторождения на базе широкого применения индустриальных методов строительства и использования блочно-комплектного оборудования высокой заводской готовности. При этом объем добычи газа возрастет к 1985 году до 600 - 640 млрд.куб.метров, нефти -до 620 - 645 млн.тонн [2] . Основной удельный вес работ будет приходиться на малообжитые районы Крайнего Севера, Западной Сибири, Средней Азии, характеризующиеся низким уровнем развития предприятий строительной индустрии, тяжелыми климатическими условиями и сложными транспортными связями.
В последние годы основой технической политики в отрасли при сооружении наземных объектов трубопроводного транспорта явилась индустриализация на основе комплектно-блочного метода строительства, как одно из основных прогрессивных направлений организационно-технических мероприятий, повышающих технико-экономические показатели строительства. Как показали исследования [б,41] и опыт последних лет, продолжительность строительства при этом сокращается в 3-5 раз, производительность труда возрастает в 1,5 - 2 раза, вес конструкций и материалов, необходимых для объекта в целом, уменьшается в 2 - 7 раз, повышается качество работ, стоимость же снижается в 1,2 - 1,8 раза. По научному прогнозу [48] развития комплектно-блочного метода строительства на период 1978-1985 годы производство и применение блочно-комплектных устройств (БЕСУ) возрастет в 2,2-
2,5 раза и в 1985 году этим методом будут сооружаться практически две трети всех промышленных объектов нефтяной и газовой промышленности.
Характерной особенностью комплектно-блочного метода строительства является технологическая взаимосвязь последовательно выполняемых производственных процессов: промышленное изготовление ЕКУ - транспортировка ЕКУ с заводов-изготовителей на объекты строительства - монтаж ЕКУ на строительной площадке. Ба каждом из трех этапов ЕКУ должны быть технологичны, надежны, обеспечивая тем самым повышение эффективности и качества строительного производства.
Средства производственно-технологической связи нефтяной и газовой промышленности, входящие в комплекс сооружений трубопроводного транспорта, обеспечивают его надежную работу и единое централизованное управление всеми технологическими процессами добычи, подготовки, транспорта и переработки нефти и газа. Широкое внедрение комплектно-блочного метода строительства непосредственным образом связано с обеспечением сохраняемости ЕКУ связи (автоматики и телемеханики) со смонтированной радиоэлектронной аппаратурой и оборудованием от действия динамических нагрузок при транспортировке их на объекты строительства. Качество ЕКУ, поступающих на строительные площадки, является важнейшим показателем повышения эффективности и качества всего строительного процесса. "Продукт отдельного производства, писал В.Й.Ленин -.... может дойти до потребителя и дать право производителю на получение другого общественного продукта, только подвергшись предварительно общественному учету как в количественном, так и в качественном отпопіениях"[і].
Качеству транспортировки ЕКУ, определяемому своевремен-
ностыо доставки, обеспечением их сохраняемости, а также экономичностью перевозок, до сих пор не уделялось достаточного внимания. Так, затраты на доставку ЕКУ в нефтегазодобывающие районы Западной Сибири составляют 40-60$ всех затрат на строительство, против 12-15$ в среднем по народному хозяйству [б]. Транспортные расходы достигают 80 рублей на тонну перевозимого груза, часто превышая стоимость заводского изготовления продукции [48] .
Транспортируемые ЕКУ подвергаются динамическим нагрузкам, характеризующимся высоким уровнем ускорений, сложным спектром колебаний, зависящим от вида транспортного средства, скорости движения, состояния дорожной поверхности, места и способа установки оборудования в ЕКУ. Динамические нагрузки вызывают повреждения и отказы блоков и узлов аппаратуры и оборудования связи, приборов, кабелей и проводов, электро-радиоэлементов и др., что приводит к отказам средств связи, снижению надежности системы технологической связи и, в конечном итоге, к снижению надежности функционирования трубопроводного транспорта. Повреждения, связанные с отказами аппаратуры и оборудования ЕКУ связи при перевозках достигают 40$. Затраты на устранение повреждений ЕКУ связи составляют в среднем 30$ от стоимости заводского мон- . тажа.
Одним из основных направлений устранения повреждений ЕКУ при их перевозках является разработка научно обоснованных требований на проектирование и транспортировку ЕКУ, обеспечивающих их сохраняемость. Решение данной задачи с учетом взаимосвязи производственных процессов "промышленное изготовление - транспортировка - монтаж - эксплуатация ЕКУ" является своевременной и важной мерой в комплексе средств повышения уровня технологичности
и надежности функционирования ЕКУ.
Объектом настоящего исследования является процесс транспортировки ЕКУ связи.
Цель исследования заключается в повышении эффективности и качества комплектно-блочного строительства объектов трубопроводного транспорта за счет разработки и внедрения оптимальной технологии и организации транспортировки БКУ связи, обеспечивающих их сохраняемость.
Для достижения цели исследования в диссертации решены следующие основные задачи:
определены технологические и организационные требования к процессу транспортировки ЕКУ связи на объекты строительства, оказывающие влияние на сохраняемость перевозимых устройств,
установлены количественные характеристики параметров технологического процесса транспортировки ЕКУ в реальных условиях,
построена и реализована на ЭВМ математическая модель системы "дорога-транспортный агрегат-БКУ связи"; оптимизированы параметры модели,
разработаны технические средства контроля и снижения уровней динамических нагрузок на ЕКУ связи при транспортировке,
проведена производственная проверка предложенных технологических решений,
дана технико-экономическая оценка эффективности разработанных мероприятий.
В результате проведенных исследований впервые получены экспериментальные характеристики параметров технологического процесса транспортировки ЕКУ: динамических нагрузок, скоростных режимов перевозки ЕКУ, дальности транспортировки. Разработана математическая модель системы "дорога-транспортный агрегат-БКУ связи", позволяющая определять оптимальные технологические
режимы транспортировки ШУ связи, обеспечивающие их сохраняемость с заданной доверительной вероятностью. Создан эффективный метод обеспечения сохраняемости БКУ при транспортировке, учитывающий особенности технологического процесса их перевозки в реальных условиях строительства магистральных трубопроводов.
Основные результаты работы отражены в "Рекомендациях по транспортировке блок-боксов связи со смонтированной аппаратурой при строительстве объектов связи магистральных трубопроводов", Р 396-80 (М,:ВНИИСТ, 1981г.), "Руководстве по комплектно-блочному строительству", Р 506-83 (М.:ВНИИСТ, 1984 г.), "Руководстве по технологии транспортировки блочно-комплектных устройств линий технологической связи магистральных трубопроводов в различных природно-климатических условиях", Р 527-84 (М.: ВНИИСТ, 1984 г.).
Результаты исследований использованы при разработке строительных норм и правил: СН 440-79 "Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений" и СНиП Ш-42-80 "Магистральные трубопроводы. Правила производства и приемки работ".
Отдельные результаты работы реализованы при испытаниях и приемке межведомственной комиссией блочно-комплектного необслуживаемого усилительного пункта связи типа БКУ БУП К-60П.
Приняты к внедрению трестом "Союзгазсвязьстрой" Миннефтегаз-строя разработанные автором технические средства контроля режимов транспортировки и защиты аппаратуры связи в БКУ от динамических нагрузок.
Разработанная технология транспортировки БКУ связи с обеспечением их сохраняемости прошла ведомственные приемочные испытания и принята к широкому внедрению при сооружении объектов
связи магистральных трубопроводов.
Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте по строительству магистральных трубопроводов.
- II -
Перевозка ЕКУ на объекты строительства нефтяной и газовой промышленности
Задача обеспечения сохраняемости ЕКУ при транспортировке на объекты строительства является частью большой проблемы повышения качества перевозок грузов, которое определяется своевременностью доставки, сохранностью количества и качества груза и экономичностью системы перевозок [її].
Вопросы транспортировки ЕКУ в отрасли отражены в работах С.Я.Курица, Ю.Н.Пермикина, Ю.В.Санникова, Г.А.Расторгуева [41, 51,55, 62] и других исследователей. В результате проведенных исследований определены требования к габаритным размерам ЕКУ для обеспечения беспрепятственной транспортировки их любым видом транспорта, решены вопросы конструктивной прочности ЕКУ с учетом совмещения эксплуатационных функций конструкции с их транспортабельностью, разработаны машины и устройства для транспортировки и производства погрузочно-разгрузочных работ.
Доставка ЕКУ с заводов-изготовителей на объекты строительства производится с помощью известных транспортных и погрузочно-разгрузочных средств, обеспечивающих их беспрепятственную перевозку.
Транспортировка ЕКУ при строительстве магистральных трубопроводов осуществляется, как правило, смешанным способом. При этом ЕКУ с промышленных предприятий или баз строительной индустрии железнодорожным транспортом доставляют до ближайшей к строящемуся объекту станции, с которой автомобильным (водным, воздушным) транспортом перевозят на строительные площадки. Нередко, особенно в условиях севера, для перегрузок с одного транспортного средства на другое, устраивают перевалочные базы.
В качестве магистрального транспорта при доставке ЕКУ ис пользуется главным образом железнодорожный транспорт. В отдельных случаях применяется водный транспорт (сухогрузные баржи и суда), либо автомобильный транспорт. В ряде случаев эффективно применение воздушного транспорта, особенно для районов Западной Сибири (самолеты АН-22, вертолеты МИ-6).
Автомобильный транспорт (автопоезда в составе тягача и большегрузного прицепа марки ЧМЗАЇЇ, МАЗ, Cometlo и др. используется при доставке БЕСУ с заводов-изготовителей до станций погрузки на железнодорожный транспорт, со станций перегрузки с магистрального транспорта на накопительные площадки или непосредственно до объектов строительства.
Основные объекты строительства нефтегазопроводов расположены в районах, характеризующихся слаборазвитыми транспортными связями (районы Западной Сибири, Крайнего Севера) и отсутствием дорог с твердым покрытием. Качество дорог, указывается в [49] , оставляет желать лучшего. Только в Российской Федерации примерно в среднем 20 километров дорог с твердым покрытием приходится на тысячу квадратных километров. В районах Азиатского Севера протяженность железных дорог составляет 0,7$ от общей протяженности железных дорог страны, а автомобильных дорог с твердым покрытием 1% от общей сети аналогичных автодорог в стране [43].
Формирование транспортной сети в таких малоосвоенных районах определяется созданием промышленных очагов освоения природных ресурсов региона (месторождения Медвежье, Уренгойское и др. в Западной Сибири) и строительством в районы освоения опорной транспортной линии, обеспечивающей транспортно-экономические связи района с общей сетью путей сообщения (железнодорожная линия Тюмень-Сургут-Уренгой) . На этапе освоения и строительства предприятий отрасли в этих районах преимущественно в транспортной сети используются сезонные водные пути (речные и морские), от которых к объектам строительства прокладывают подъездные автодороги и автозимники.
При этом основным видом дорог являются грунтовые дороги. Поверхность таких дорог характеризуется наличием неровностей, ухабов и рытвин, образующихся в весенне-осенние периоды эксплуатации в результате неоднократного прохождения по одной колее мощных транспортных машин, перевозящих на объекты строительства трубы, секции труб, технологическое оборудование, строительную технику и др. На разбитых грунтовых дорогах, наезженных автотранспортом, длины неровностей изменяются в широких пределах от 0,3 до 13 метров, а глубина впадин от 20 до 300 мм. Характерно, что средние значения длин неровностей совпадают с диапазоном длин опорных поверхностей автотранспорта [63].
Ровность дорожного покрытия, а точнее микропрофиль дороги (неровности с длиной волны до 100 метров), определяет динамические нагрузки, действующие на перевозимые грузы. Для грунтовых дорог в условиях строительства статистические характеристики неровностей микропрофиля, а также их распределение по маршрутам движения достаточно полно представлены в работе [44 ].
Условия транспортировки БКУ различными видами транспорта с любым числом перегрузок, перевозка автотранспортом по дорогам любых категорий и бездорожью, определены для аппаратуры и оборудования связи в ЕКУ как жесткие [20]. Причем наиболее опасными нагрузками, приводящими к выходу из строя аппаратуры,являются динамические воздействия при автомобильных перевозках и погру-зочно-разгрузочных работах.
Повышение качества перевозки БКУ с обеспечением сохраняемости установленного в них оборудования может быть реализовано путем различных мероприятий, включающих: улучшение транспортных связей, повышение качества автомобильных дорог, использование специальных транспортных средств с улучшенными характеристиками систем подрессоривания, разработку технологии и организации транспортировки ЕКУ, применение специальных средств защиты установленного оборудования от динамических воздействий и др.
Выбор наиболее рациональных методов и способов качественной доставки ЕКУ будет определяться исходя из технико-экономических показателей комплектно-блочного метода с учетом того, что ЕКУ связи не являются массовым видом перевозок продукции отрасли, таким как трубы, материалы и др., поступающей на строительные площадки. В то же время затраты на доставку ЕКУ в нефтегазодобывающих районах Западной Сибири составляют 40-60$ всех затрат на
Исследование дальности транспортировки ЕКУ связи
Качественные показатели транспортного процесса в большой степени определяются дальностью перевозки ЕКУ на объекты строительства. Причем наиболее значительное влияние на сохраняемость ЕКУ связи оказывает перевозка их автомобильным и железнодорожным транспортом.
Целью настоящего исследования является оценка и получение статистических характеристик дальности перевозки ЕКУ на объекты строительства автомобильным и железнодорожным транспортом, что позволит прогнозировать динамические нагрузки и, следовательно, выбирать рациональные режимы транспортировки ЕКУ связи.
Статистические данные по дальности транспортировки ЕКУ были получены на основании рассмотрения транспортно-технологи-ческих схем проектов организации строительства, технико-экономических обоснований по обустройству перспективных месторождений нефти и газа, а также изучения производственной документации заводов-изготовителей БКУ:п/о "Сибкомплектмонтаж" (г.Тюмень), экспериментального управления по монтажу блочно-комплектных устройств треста "Спецетроймонтаж" (г.Щелково, Московской области), завода по производству бл очно-комплектных необслуживаемых пунктов связи (г.Ангрем Узбекской ССР), завода блочно-комплектных устройств п/о "Союзгазификация" (г.іула).
Полученные данные систематизировались по виду транспорта (железнодорожный, автомобильный) и в зависимости от развития транспортной сети в районах строительства. По уровню развития транспортных связей выделены районы Западной Сибири (районы Севера Тюменской области и Среднего Приобья), а также центральные и промышленные районы страны.
Все значения опытных данных при вычислении объединялись в разряды. Величина разряда выбиралась так, чтобы ошибка при вычислении не превышала 1%, т.е. величина разряда не превышала половины основного отклонения[2б].
Проверку согласия опытного распределения с предполагаемым теоретическим проводили по критерию Ш [24]. Данный алгоритм реализован автором в программе, разработанной для вычисления на настольной ЭВМ типа "Искра-225"[37].
Проверка согласия опытных распределений с теоретическими по критерию и) показала, что для районов Западной Сибири (Тюменский регион) дальность транспортировки ЕКУ на объекты строительства отрасли автомобильным транспортом на уровне значимости Оіои= 0,1 аппроксимируется логарифшчески-нормальным законом распределения случайных величин с плотностью вероятности (рис.5):где М(L ) - математическое ожидание дальности транспортировки, км; bUflu) - среднеквадратическое отклонение случайной величины от её математического ожидания. При этом для северных районов Тюменской области величина математического ожидания дальности транспортировки существенно (в 1,6 раза) больше, чем для районов Среднего Приобъя, что объясняется более значительным удалением строящихся объектов от станций перегрузки с магистрального транспорта, перевалочных баз, малоосвоенностью северных районов.
В центральных и промышленных районах страны расстояние перевозки ЕКУ автомобильным транспортом с мест перегрузки , перевалочных баз и складов на монтажные площадки аппроксимируется на уровне значимости ОІдц = 0,1 нормальным законом распределения случайных величин с плотностью вероятности (рис.6):где: 0 (L ) - среднеквадратическое отклонение случайной величины от ее математического ожидания, км. Проверка выборочных статистик дальности транспортировки автомобильным транспортом в центральных и промышленных районах страны по критерию Фишера и Стьюдента показала, что для различных объектов на уровне значимости (Хзн =0,05 расхождения выборочных статистик можно считать незначительным, т.е. все выборочные статистики каждого района строительства относятся к одной генеральной совокупности.
Проверка согласия опытных распределений дальности транспортировки ЕКУ с заводов-изготовителей до станций разгрузки железнодорожным транспортом по критерию Си показала, что на уровне значимости (Хдц =0,1 опытные распределения аппроксимируются равномерным законом распределения случайных величин с плот где OL 1 Pi - границы распределения случайной величины L .
Границы распределения и его дисперсия однозначно определяются максимальной и минимальной дальностью транспортировки ЕКУ железнодорожным транспортом.
В общем случае модель дальности транспортировки ЕКУ железнодорожным транспортом может быть представлена равномерным законом распределения с границами OL и 15і , принимающими соответственно наибольшее и наименьшее значения из всей совокупности опытных данных. При этом наименьшее расстояние транспортировки определяется технико-экономическими показателями использования железнодорожного транспорта на малых расстояниях. По данным Института комплексных транспортных проблем при Госплане СССР использование железнодорожного транспорта для перевозки грузов экономически оправдано при дальности транспортировки более 200 км.
Транспортная технологичность ЕКУ относится к одному из основных показателей, определяющих качество их доставки на объекты строительства магистральных трубопроводов.
ЕКУ связи являются транспортабельными строительно-технологическими блоками со смонтированными в заводских условиях аппаратурой связи и другим оборудованием. Строительная часть ЕКУ включает: основание, пространственный каркас и ограждающие конструкции, либо выполняется как цельнометаллическая пространственная конструкция (ЕКУ НУЇЇ). Технологическая часть ЕКУ связи включаетосновное (аппаратура связи, источники энергоснабжения, стаб
Оценка работоспособности ЕКУ связи после транспортировки
Дяя анализа сохраняемости и оценки работоспособности ЕКУ связи при действии динамических нагрузок рассмотрим модель "слабейшего звена", в которой вся система представлена в виде цепи, элементы которой неравнопрочны по отношению к динамическим нагрузкам. При превышении нагрузкой в определенный момент времени прочности одного или нескольких звеньев (слабейших) цепь разрывается, что соответствует отказу отдельных устройств или системы в целом.
В реальных условиях эксплуатации всегда имеет место разброс фактических величин прочностных характеристик ЕКУ и различных нагрузок, обусловленный особенностями конструкции РЭА, применением комплектующих элементов, узлов, блоков различного вида и назначения, спецификой изготовления, а также принятыми способами эксплуатации ЕКУ. Динамические нагрузки при транспортировке можно представить стационарным случайным процессом с известным законом распределения амплитуд в заданном диапазоне частот.
Следовательно, используя стохастическую модель, можно получить вероятностную количественную оценку сохраняемости ЕКУ связи при транспортировке. Подобный подход к оценке надежности РЭА связи, автоматики и телемеханики основан на статистической теории запасов прочности и излагается в [38, 54].
Получение статистических характеристик для оценки распреде ления прочностных параметров ЕКУ является сложной задачей, требующей постановки специальных испытаний РЭА связи, не входящих в задачу данной работы. За предельно допустимые уровни динамических нагрузок принимаем уровни нагрузки ппап ДР21 прочностных испытаниях приборов и аппаратуры на транспортные воздействия, определяемые действующими стандартами и техническими условиями на конкретные изделия (см.раздел 1.2) в заданном частотном диапазоне.
На рис.11 приведено взаимное распределение нагрузки и прочности. Предел прочности задан фиксированной величиной при заданной плотности распределения нагрузки. Отказ наступает при превышении нагрузкой допустимого уровня Апдр
Оценка запасов работоспособности ЕКУ при нормальном законе распределения нагрузки (рис.12): где А п0П - предел прочности, соответствующий допустимомууровню нагрузки;X - оценка математического ожидания нагрузки; - оценка дисперсии нагрузки;ф - нормированная нормальная функция распределения.
Оценка запасов работоспособности при других законах распределения нагрузки может быть проведена по формулам, излагаемым в [38, 54].
Анализируя представленные распределения можно утверждать, что вероятность превышения нагрузкой допустимого уровня,при транспортировке ЕКУ железнодорожным транспортом в установившихся режимах движения,практически равна нулю, то есть потенциаль ные свойства конструкции ЕКУ выше действующих нагрузок. В то же время при перевозке ЕКУ автотранспортом вероятность отказа РЭА существенно зависит от уровней динамических нагрузок, определяемых транспортными условиями.
Исходя из вероятностного характера режимов перевозки ЕКУ автотранспортом следует ожидать различные значения динамических нагрузок. Кроме того, при определенных режимах движения ТА, как показали экспериментальные исследования (см.раздел 4), закон распределения нагрузок на ЕКУ отличается от нормального, наблюдаются выбросы ускорений, значительно превышающие допустимые значения.
В процессе экспериментальных исследований были определены максимальные ударные ускорения, действующие на ЕКУ (блок-боксы типа ЕНП-І2), перевозимые по грунтовым дорогам со станций перегрузки на объекты строительства газопровода Ивацевичи-Долина (блочно- комплектные компрессорные станции). Среднее плечо ездки составило 50 км. Количество перевозимых блок-боксов - 24 шт. Максимальные ускорения, зарегистрированные на ЕКУ приведены в таблице 5.
Статистический анализ вероятных максимальных нагрузок проводили по методике, основанной на законе распределения крайних членов выборки [27].
Асимптотическая функция распределения наибольшего значения случайной величины , имеет вид:при большом объеме выборки; UП - наибольшее вероятное значение нагрузки;, - некоторая случайная нагрузка; На рис.13 приведена зависимость максимальных выбросов ускорений от запасов работоспособности ЕКУ связи. График построен на экстремально-вероятностной шкале. Построение доверительных интервалов на уровне значимости d3H - 0,05 по методике, изложенной в [27], показывает, что распределение максимальных На основании вышеприведенной зависимости можно оценить наиболее вероятные экстремальные нагрузки при перевозке ЕКУ автотранспортом на различные расстояния. Так, наиболее вероятное максимальное ускорение, ожидаемое при перевозке ЕКУ на расстояние до 500 км по грунтовым автодорогам, составит 10,5g .С другой стороны, задаваясь определенным запасом работоспособности , можно формулировать требования к прочностным характеристикам установленной в ЕКУ аппаратуры. Так, для вероятности непревышения допустимого уровня Р 0,98 конструкция ЕКУ должна выдерживать удар с ускорением 14,5 g .
Следовательно, вероятность отказа РЭА в ЕКУ зависит не только от уровней динамических нагрузок, определяемых условиями перевозки ЕКУ автотранспортом, но и от расстояния транспортировки, что подтверждается результатами полученных опытных данных повреждений ЕКУ связи.
Вышеприведенный анализ показывает, что в реальных условиях доставки ЕКУ связи автотранспортом по грунтовым дорогам сохраняемость ЕКУ определяется запасом работоспособности установленного оборудования по отношению к динамическим нагрузкам. При существующей технологии монтажа РЭА связи в ЕКУ и их транспортировке динамические нагрузки будут вызывать отказы РЭА, число и характер которых зависят от уровня действующих ускорений и расстояния транспортировки.
Следовательно, для обеспечения сохраняемости ЕКУ при транспортировке необходимо повышать запасы работоспособности установленной РЭА и оборудования связи путем снижения уровней вероятных динамических нагрузок. Для этого необходимы дальнейшие исследования и разработки технологических и конструктивных решений монтажа и транспортировки ЕКУ.
Методика и порядок проведения экспериментального исследования
В основу методики экспериментальных исследований динамических нагрузок на перевозимые ЕКУ связи положены:стандарты на аппаратуру связи и методы её испытаний на надежность [20,21] ;рекомендации, приводимые в работах [7,30,69].
Динамические нагрузки измерялись при проезде опытных участков трассы с постоянной скоростью .движения в диапазоне эксплуатационных скоростей V 50 км/ч.
Скорость движения контролировалась по спидометру и по времени прохождения участков. Проверка стабильности получаемых результатов показала, что при проезде участков несколько раз с одинаковой скоростью суммарная погрешность (записи и обработки) определения среднеквадратических значений ускорений не превышает 5%, Число заездов при значении параметров (рис.19) г =0,90, U = 0,1 , п- 0,2 равно пяти.
Транспортируемые ЕКУ связи в процессе проведения эксперимента показаны на рис.23.При проведении эксперимента измерялись вертикальные и горизонтальные (продольные и поперечные) ускорения на платформе ТА, на перевозимых ЕКУ связи и в кабине тягача. I-асфальтовая дорога ( (Jn = 1,8 см); 2-грунтоваядорога удовлетворительного состояния ( (5 = 7,0 см);3-разбитая грунтовая дорога ( (jQ = II см);г опытные данные; -аппроксимирующая кривая
Крепление в точках измерений осуществлялось с помощью спевдально изготовленннх жестких кронштейнов. Датчики ускорений подключались к аппаратуре, расположенной в кабине тягача, экранированными кабелями типа РВПШЭ-I. Для устранения помех, вызываемых вибрацией соединительных кабелей, пучок кабелей разбортовывался по конструкциям ТА с жестким креплением его хомутами.
Структурная схема измерительной установки приведена на Электропитание аппаратуры осуществлялось от аккумуляторной батареи и от бортовой сети автомобиля напряжением постоянного тока І/пц 27 В. Защита измерительных трактов аппаратуры от влияния электрических полей и наводок электрооборудования автомобиля обеспечивалась экранированием цепей аппаратуры и применением сглаживающего фильтра в питающей цепи.
Результаты экспериментальных исследований анализировались с использованием ЭВМ. Структурная схема статистического анализа стационарных случайных процессов на ЭВМ приведена на рис.25 . Алгоритм и программы вычисления характеристик случайных динамических нагрузок, разработанные автором, приведены в [37]. Для увеличения объема массива исходных данных при вычислениях оценок дисперсии процесса, функции распределения, автокорреляционной и функции парных корреляций использована подпрограмма упаковки массива, что позволило увеличить объем вводимой информациив 4 раза. Вычисление оценок спектральной плотности процессов проводилось методом быстрого преобразования Фурье (ШФ).
Вычисленные спектральные составляющие осреднялись по рекурент-ной формуле эквивалентным полосовым фильтром с полосой пропускания, задаваемой программным методом. При вычислениях был использован эквивалентный третьоктавный фильтр с полосой пропускания
В процессе работы программы на печать выводились характеристики случайных процессов:дисперсия процесса;интегральная функция распределения;коэффициенты автокорреляции с лагом L , их среднеквадратические отклонения и значения критерия Стьюдента для проверки значимости отличия коэффициента автокорреляции от нуля;коэффициенты парных корреляций для нескольких массивов, их среднеквадратические отклонения и значения критерия Стьюдента для проверки значимости отличия коэффициентов корреляции от нуля;осредненные спектральные составляющие процесса, все значимые гармонические составляющие спектра, значение критерия Фишера для статистически значимых коэффициентов разложения и значения коэффициента множественной корреляции для определения вклада каждой значимой гармонической составляющей в суммарную спектральную мощность процесса.
Время вычисления реализации процесса при объеме массива N = 2048 байт не превышало 9 минут.
Принадлежность исследуемых ускорений к классу стационарных эргодических процессов проверяли сравнением статистических оценок на различных участках реализаций. Допустимость расхождениймежду оценками дисперсий процессов Ь на любых двух участкахопределяли по критерию Фишера [26]Расхождение между двумя оценками дисперсий является несущест венным, еслигде - критерий Фишера; табличное значение, соответствующее доверительному интервалу, принятому равным 10$. Поскольку условие стационарности и эргодичности для реальных физических систем и процессов распространяется на все параметры, проверку исследуемых динамических нагрузок ограничили оценкой согласия
