Требования по обеспечению живучести и общей работоспособности морских технологических комплексов



Ключевые слова: морской технологический комплекс, беспилотные морские системы, требования безопасности, электробезопасность, взрывобезопасность, пожаробезопасность, требования стандартизации и унификации

На сегодняшний день в мировой практике накоплен значительный методологический и практический опыт создания и использования подводных робототехничеких систем, предназначенных для решения различных научно-исследовательских и прикладных задач. Целью развития морской робототехники является повышение эффективности и расширение функциональных возможностей использования морских технологических комплексов.

Современные морские технологические комплексы представляют собой управляемые объекты с присущими им особенностями технологии и составом систем. При этом входящие в комплекс системы и судовое оборудование отличаются большим разнообразием назначения, функций и физических принципов работы, что порождает достаточно жесткие и противоречивые требования по обеспечению живучести и общей работоспособности этих комплексов. [1, 2, 4].

Общие положения. Все радиоэлектронные и технические системы и механизмы, обеспечивающие работу морского технологического комплекса, должны правильно выполнять свои функции, сохранять заданные технические характеристики в пределах установленных норм.

Для радиоэлектронных и технических средств, размещаемых на аппаратах и их носителях, должны быть исключены ложные срабатывания в следующих случаях:

– при воздействии механического удара при постановке (выборке) аппарата с пиковым ударным ускорением 68,6 м/с² (7g) длительностью 0,5…2,0 мс;

– при воздействии помех нормального вида напряженностью до 10 мВ в диапазоне частот от 50 до 4000 Гц; общего вида напряженностью до 10 В в диапазоне частот от 50 до 4000 Гц;

– при воздействии температуры окружающего воздуха от минус 40С до плюс 50°С и относительной влажностью до 100 % в указанном диапазоне температур;

– при длительных (без ограничения времени) кренах и дифферентах до ± 15;

– при кратковременных (в течение 3 мин) кренах и дифферентах до ± 45°;

– при многоударной вибрации с амплитудой ускорения 19,6 м/с² (2g) с частотой 1…60 Гц;

– при одновременном воздействии бортовой качки с амплитудой ± 45° и периодом 7…9 с и килевой качки с амплитудой ± 15° и периодом 6…8 с;

– при давлении окружающей среды в интервале от 600 до 1140 мм. рт. ст.

Для радиоэлектронных и технических средств, размещаемых на аппаратах и устройствах погружения (дополнительно к требованиям написанных ранее), должны быть исключены ложные срабатывания при:

– изменении внешнего гидростатического давления в пределах от нуля до давления, соответствующего предельной глубине погружения (только для оборудования, подвергающегося внешнему гидростатическому давлению);

– температуре забортной воды от минус 2С до плюс 35°С.

Радиоэлектронные средства должны обеспечивать работу при давлении окружающей среды в прочных боксах в интервале 600…1140 мм.рт.ст. [2,3].

Требования по транспортировке изделий. Оборудование комплексов должно быть приспособлено к транспортированию авиатранспортом, автомобильным, железнодорожным и морским транспортом, согласно условиям, оговоренным в технических заданиях. Мобильные комплексы проектируются с учетом их перевозки в универсальных контейнерах.

Оборудование должно быть приспособлено для перегрузочных операций на транспортное средство типовыми грузоподъемными устройствами.

Резервуары, а также воздушные, топливные, гидравлические системы должны исключать течи и травления в условиях воздействия на них различных нагрузок, перепадов давления или температур, возникающих при транспортировке.

Все оборудование комплекса должно сохранять свою работоспособность после его длительного транспортирования, для этого проводятся испытания на транспортабельность.

Требования по безопасности. При работе с морскими технологическими комплексами должно быть обеспечено исключение следующих воздействий на человеческий ресурс и технические средства:

– воздушных шумов и вибраций (шумовибрационная безопасность);

– высоких температур (тепловой безопасности);

– движущихся частей механизмов (механическая безопасность);

– открытого огня и взрыва (пожаровзрывобезопасность);

– радиоактивных излучений и загрязнений (радиационная безопасность);

– токсичных и дурнопахнущих веществ (токсикологической безопасности).

– электрических, магнитных, электромагнитных полей (электромагнитная безопасность);

– электрического тока (электрическая безопасность).

Отказы и повреждения радиоэлектронных и технических средств, связанные с изменением условий эксплуатации устройства в соответствии с требованиями, приведёнными ранее, не должны приводить к возникновению аварийных ситуаций. Должны быть предусмотрены конструктивные мероприятия, обеспечивающие безопасность технических средств и персонала в условиях эксплуатации, оговоренных в тактико-техническом задании (ТТЗ). Эти мероприятия разрабатываются, как правило, на основании специальных перечней аварийных ситуаций, определяемых в требованиях и стандартах. На случай возникновения аварийной ситуации при работе комплекса должна быть предусмотрена аварийная сигнализация, автоматическое прекращение работы оборудования. [3].

Требования по электробезопасности, предъявляемые кморскому технологическому комплексу. Электрооборудование комплекса в целом должно быть обеспечено:

– блокировка и защита от повреждений, вызываемых токами утечки, короткого замыкания, перегрузки, режимом холостого хода;

– заземление всех стационарных электротехнических устройств. Сопротивление цепей заземления не должно быть ниже установленных норм;

– заземление металлических корпусов всех переносных электротехнических устройств (электрогрелки, вентиляторы и т. п.), предназначенных для работы при напряжениях выше 24 В постоянного тока;

– изоляция диэлектрическими ковриками палубы и настила в районах электротехнических устройств, требующих обслуживания с доступом к токоведущим частям;

– надежное закрепление электротехнических устройств;

– установка предохранительных знаков и надписей на дверцах и крышках электротехнических устройств.

Запрещается использование корпуса устройства в качестве токопровода.

Аппаратура и приборы не должны создавать электромагнитных полей с частотами и напряженностями, превышающими допустимые общепринятые нормы. [3].

Требования по взрывобезопасности ипожаробезопасности комплекса. На пунктах управления, спуска и подъема, и особенно, при подготовке к работе аккумуляторных батарей или иных источников энергии должно быть исключено образование взрывоопасных ситуаций. При установке и съеме отстреливаемых гидроакустических буев на корпусе устройств предусматриваются организационно-технические мероприятия по работе с пиропатронами.

Пожаростойкость изделия обеспечивается применением негорючих или трудносгораемых и не способствующих распространению огня конструкционных и изоляционных материалов, смазок и всех видов лакокрасочных покрытий.

На постах управления, обслуживания и хранения подводного аппарата должны быть установлены переносные средства пожаротушения.

Конструкции аппарата, пунктов управления и спуска не должны иметь острых углов и выступающих частей, способных нанести травму личному составу или повреждение сопрягаемым объектам, если их наличие не обусловлено функциональной необходимостью.

В процессе подготовки к работе и технического обслуживания должны использоваться ложементы и приспособления, входящие в комплект с комплексом. Должно быть исключено самопроизвольное отсоединение всех видов механических соединений.

Должно быть обеспечено стопорение механизмов и составных устройств, которые могут нанести травму человеческому ресурсу и повредить близко расположенное оборудование при выполнении устройством своих функций, а также его транспортировке и обслуживании.

В пунктах управления и спуска-подъема аппарата должны быть исключены:

– контакт личного состава с движущимися частями оборудования при его работе;

– падение личного состава и оборудования в воду или на палубу судна-носителя.

– смещение составных частей оборудования в процессе эксплуатации.

По условиям безопасности уровни звукового давления постоянного акустического шума, ультразвука (с частотой более 11,2 кГц) на рабочем месте оператора не должны превышать значений, указанных в стандартах, регламентирующие пределы влияния на человека вредных факторов [3].

Общие требования по стандартизации иунификации устройств. Выполнение требований по стандартизации не должно приводить к снижению качества и технического уровня, а также возрастанию массогабаритных характеристик морского технологического комплекса.

При разработке комплекса должны быть применены в оптимальном объеме стандартные и унифицированные составные части, материалы и параметры. Уровень стандартизации и унификации должен обеспечивать выполнение заданных в ТТЗ (ТЗ) тактико-технических и эксплуатационных характеристик и оцениваться показателями стандартизации и унификации, включающими коэффициенты применяемости по типоразмерам, коэффициенты повторяемости и межпроектной унификации.

При разработке необитаемых подводных аппаратов следует применять топлива, масла, смазки и специальные жидкости из марок, указанных в ограничительных перечнях (для морской техники) от производителя изделия. Для гидроприводов в качестве рабочей жидкости должна применяться негорючая жидкость.

С материалами технического проекта должна представляться химмотологическая карта, а при необходимости и перечень применяемых горюче-смазочных материалов (ГСМ).

В случае морального или физического старения электроники, систем, участвующих в управлении аппаратом возможно обновление аппаратной технической базы в соответствии с обновленными техническими требованиями, например, в случае обновления программной базы. [3].

Общие требования по технологичности иконструктивные требования. Конструкция комплекса должна быть приспособлена к организации серийного производства. В случае необходимости применения новой технологии или материала в проекте должно быть представлено технико-экономическое обоснование.

Конструкция элементов, узлов и устройства в целом должна быть технологичной, допускающей серийное производство. Изделие должно сочетать простоту конструкции и схемного решения, минимально возможные габариты, массу и вес в воде, близкий к нулевой плавучести, с обеспечением необходимого доступа для осмотра и замены отдельных узлов в процессе эксплуатации. Конструкция должна предусматривать функционирование без внешнего принудительного охлаждения.

Корпус устройства и его отдельные корпусные конструкции должны сохранять прочность и не иметь остаточной деформаций при воздействии сил, возникающих в результате:

– погружения на предельную глубину гарантированное число раз;

– спуска, подъема грузоподъемными устройствами при нахождении на борту судна-носителя и в период доставки в район использования авиа- и автотранспортом;

– транспортирования по железной дороге или водным транспортом.

Конструкция аппарата должна допускать консервацию его оборудования.

Для обеспечения бесперебойной эксплуатации, а также для сокращения сроков ремонта, аппарат должен быть снабжен одиночным, групповым и ремонтным комплектом запасных частей, специнструментом и приспособлениями.

Требования по метрологическому обеспечению, указываемые в ТТЗ, а также конструкторская документация по метрологическому обеспечению должны соответствовать требованиям ЕСКД. [3].

Количество средств измерений, используемое при метрологическом обеспечении устройства, должно быть минимальным и достаточным для достижения требуемого качества измерений. Входящая в состав комплекса встроенная система контроля технического состояния должна выполнять следующие функции:

– выдача информации по результатам диагностирования;

– контроль технического состояния при включении и периодически за время не более 1 мин;

– контроль функционирования образца в процессе использования без перерыва в работе;

– поиск места отказа за время не более 15 мин с глубиной до типового элемента замены, предусмотренного в составе ЗИП-0 (возимая часть).

В результате технического диагностирования должны отображаться и регистрироваться:

– при контроле функционирования — обобщенный сигнал нормального функционирования образца;

– результаты контроля технического состояния и поиска места отказа.

Отказ встроенной системы контроля не должен приводить к нарушению работоспособного состояния морского комплекса.

Общие требования по защите от коррозии истарения морского технологического комплекса. При разработке комплекса должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие его защиту от коррозии и старения. При этом принятые мероприятия не должны снижать технические характеристики устройства или накладывать на них какие-либо ограничения в процессе эксплуатации, в том числе при транспортировке подводным носителем.

Выбор способа защиты или комплекса защитных мер от коррозии и старения определяется назначением аппарата, особенностями его конструктивного исполнения, а также условиями и режимами его эксплуатации с учетом воздействия биологических факторов.

Конструктивные материалы, применяемые для аппарата, подвергающиеся воздействию агрессивной рабочей среды, наряду с необходимыми прочностными и техническими характеристиками должны обладать коррозионной и эрозионной стойкостью, а также удовлетворять требованиям по допустимым и недопустимым контактам металлов.

Требования кматематическому, программному иинформационному обеспечению комплекса. Программное обеспечение (ПО) может состоять из комплексов задач и отдельных задач, обеспечивающих автоматизацию процессов управления. Каждый комплекс задач ПО должен представлять собой функционально законченный программный модуль, совместимый с другими компонентами ПО. ПО системы должно обеспечивать возможность наращивания и модификации.

Разработка математического и программного обеспечения и программной документации должна вестись — в соответствии с требованиями ЕСПД. ПО должно пройти фактографическую и экспертную сертификацию. Сертификат качества ПО включается в состав конструкторской документации. [3].

Литература:

1. Войтов Д. В. Телеуправляемые необитаемые подводные аппараты. Моркнига, 2012.
2. Ляхов Д. Г. Современные задачи подводной робототехники. Подводные исследования и робототехника, 2012, № 1 (13).
3. ГОСТ РВ 15.203–2001 Система разработки и постановки продукции на производство. Военная техника. Порядок выполнения опытно-конструкторских работ по созданию изделий и их составных частей. Основные положения — М.: Госстандарт России, 2001. — 117 с.
4. Заслонов В. В., Кравченко Н. А. Развитие глубоководной роботизированной техники. История вопроса. Международный научный журнал «Молодой ученый» № 7 (111). Казань. ООО «Издательство Молодой ученый», 2016 — С. 85–88.