СТРУКТУРА ПРОЕКТНЫХ РАБОТ И ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИБОРОВ
Обобщая сказанное выше, отмечаем, что в жизненном цикле прибора можно выделить два основных периода.
Первый, в течение которого осуществляется разработка прибора, и второй, включающий производство, реализацию, эксплуатацию и утилизацию прибора. В первый период жизненного цикла входит предпроектная проработка и собственно проектирование.
В процессе предпроектной подготовки решаются следующие задачи:
- постановка задачи, решаемой с помощью предполагаемого измерительного средства (измерительного прибора или системы),
- анализ потребности промышленности, науки и т.д. в создании предполагаемого измерительного средства и определение физической реализуемости:
- обсуждение основных технических характеристик, условий эксплуатации и производств, на которых предполагается изготовление измерительного прибора или системы:
- оценка достижений в смежных областях науки и техники, ориентировочное определение экономической эффективности разработки и конкурентоспособности предполагаемого измерительного средства.
Проектирование приборов представляет собой многоэтапный процесс (рисунок 1.8). В ходе проектирования последовательно уточняется и детализируется описание будущего изделия.
Последовательность этапов проектирования и стадий выпуска проектной документации также определяется Государственными стандартами, регламентирующими следующие этапы:
|
|
|
- техническое задание,
- техническое предложение,
- эскизный проект,
- технический проект,
- рабочая документация.
По результатам предпроектной подготовки составляются технические условия (ТУ) на проектирование, осуществляется поиск исполнителя, который совместно с заказчиком на основании технических условий составляет технические задание (ТЗ) на проектирование.
Техническое задание является основным исходным документом для проектирования измерительного прибора. Оно разрабатывается на основе анализа исходных технических условий на проведение измерительного эксперимента, а так же дополнительных данных, которые, при необходимости могут быть получены у заказчика. В общем случае ТЗ должно содержать следующие разделы:
- наименование, назначение и область применения,
- основание для разработки,
- цель разработки,
- источники разработки,
- технические требования,
- стадии и этапы разработки.
Разделы "Наименование, назначениеи область примененияи «Цель разработки»формулируется в соответствии с ТУ, причем исполнитель может предложить на основании собственных проработок расширить область применения или сформулировать дополнительные цели разработки.
|
|
|
Источниками разработкимогут служить литературные источники, данные патентных исследований, техническая документация на изделия подобного назначения и т.п.
Технические требованияк проектируемому прибору составляются по следующим основным группам:
- состав прибора и требования к конструктивному устройству;
- показатели назначения;
- метрологические характеристики;
- динамические характеристики;
- параметры электропитания;
- эксплуатационные характеристики;
- показатели надежности;
- показатели безопасности;
- помехозащищённость;
- средства и методы поверки.
Составизмерительного средства определяется в соответствии с его назначением и исходными ТУ на проектирование.
Например, измерительная система может состоять из датчика измеряемой физической величины, преобразующего её в электрический сигнал, и электронный блок, конструктивно объединяющий функциональные блоки, модули и т.п. а также средство отображения информации, элементы управления и сопряжения, линии связи.
Требования к конструктивному устройствувключают возможные значения следующих характеристик:
- масса, габаритные размеры:
- типы отсчетного устройства и интерфейса:
|
|
|
- устойчивость к механическим воздействиям:
- комплектующие изделия.
Про показатели качества
Показатели назначенияопределяют принципиальные возможности выполнения прибором его главной задачи.
Например, для большинства приборов типичными показателями назначения являются номинальные значения измеряемых величин, характеристики точности измерения, диапазон измерений и т.д.
Метрологические характеристики составляют одну из основных групп технических требований ТЗ на проектирование средств измерений. Согласно ГОСТ 8.009-84 нормируются следующие метрологические характеристики:
- предельно допускаемое значение основной систематической погрешности;
- класс точности проектируемого средства измерения;
- предельно допустимое значение дополнительной погрешности, вызванное изменением внешних условий эксплуатации средства измерения;
- выходной код: вид кода, число разрядов, цена единицы младшего разряда, разрешающая способность;
- номинальная функция преобразования (статическая характеристика);
- чувствительность средства измерения;
- порог чувствительности.
Вопросы нормирования погрешностей средства измерения рассматриваются в ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений». Согласно этому стандарту, пределы допускаемой погрешности выражают в форме основной абсолютной, приведённой и относительной погрешностей.
|
|
|
Класс точности, являясь обобщённой метрологической характеристикой средства измерения, определяется пределами допускаемых погрешностей и другими свойствами, влияющими на точность измерений.
Пределы допускаемой дополнительной погрешности, вызванной внешними влияющими величинами, устанавливаются в виде:
- постоянного значения погрешности для всей рабочей области влияющей величины;
- отношения предела допускаемой дополнительной погрешности, соответствующего регламентированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу;
- предельной функции влияния;
- функциональной зависимости пределов допускаемых отклонений от номинальной функции влияния.
Например:
- предел допускаемой дополнительной погрешности в пределах рабочих температур на каждые 10°С должен быть не более 4%; или
- дополнительная погрешность, вызванная изменениями внешнего однородного синусоидального магнитного поля частотой 50 Гц, с индукцией 0,5Тл не должна превышать половины значений основной погрешности.
Выходной код и его параметры должны соответствовать ГОСТ 26.014-81 «ЕССП. Средства измерений и автоматизации. Сигналы электрические кодированные входные и выходные».
Динамические характеристики - характеристики инерционных свойств средства измерения, определяющие зависимость выходного сигнала от меняющихся во времени величин: параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки. Динамические свойства средства измерения определяют динамическую погрешность. В зависимости от полноты описания динамических свойств СИ различают полные и частные динамические характеристики (ГОСТ 8.256 - 78).
Эксплуатационные характеристики - климатические и механические воздействия, устанавливаются для нормальных или рабочих условий применения средства измерения и предельных условий транспортирования (ГОСТ 14014 - 82).
Нормальные условия применения характеризуются совокупностью значений или областей значений влияющих величин, принимаемых за нормальные. Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативно - технических документах на средства измерения конкретного вида или при их поверке. Нормальные условия измерений устанавливаются по ГОСТ 22261 - 82 и ГОСТ8.395 - 80.
Рабочими условиями применения считают совокупность значений влияющей величины, которые не выходят за пределы рабочей области значений, нормирующих дополнительную погрешность или изменение показаний средства измерения. Рабочие условия применения устанавливаются по ГОСТ 22261 - 82. В ТЗ должна быть ссылка на этот ГОСТ и установлена группа средства измерения, к которой относится принятые значения влияющих величин.
Показателями надёжности для измерительных устройств являются безотказность, долговечность, ремонтопригодность.
В качестве характеристики безотказности можно, например, использовать наработку на отказ.
Например, для цифровых измерительных приборов наработка на отказ должна быть не менее 1500 часов.
В качестве характеристики долговечности может применяться средний срок службы до списания.
Ремонтопригодность характеризуется средним временем восстановления.
В число требований безопасности входят требования по электробезопасности по ГОСТ 12.2.097 - 83, требования к основным элементам конструкции, органам управления, средствам защиты, безопасности ремонта, монтажа и хранения по ГОСТ 12.2.003 - 74, ГОСТ 14014-82, ГОСТ 22251-76.
Показатели помехозащищенности, а также средства и методы поверки устанавливаются по ГОСТ 1014 - 82.
В процессе составления ТЗ происходит его согласование между исполнителем и заказчиком с технической точки зрения. При этом могут быть внесены изменения в технические условия, скорректированы отдельные пункты технических требований, согласованы сроки выполнения проекта.
После согласования ТЗ утверждается обеими сторонами и становится официальным документом, в соответствии с которым выполняется проектирование.
Разработка технического предложения (ТП) предусмотрена ГОСТ 2.118-73. ТП представляет собой совокупность проектных документов, содержащих техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных вариантов возможной реализации изделия, сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных материалов.
Разработка ТП включает следующие этапы:
- подбор патентных материалов по существующим техническим решениям и их анализ;
- предложение возможных вариантов конструктивного и схемного построения прибора, их сравнение и выбор лучшего;
- разработка и анализ структурной схемы и алгоритма работы проектируемой системы;
- выбор функциональных блоков с учетом возможности использования готовых, выпускаемых промышленностью блоков, а в ряде случаев и блоков, объединенных в системы с помощью стандартного интерфейса;
- решение принципиальных вопросов метрологического, программного и методического обеспечения проектируемого прибора, включая методику использования соответствующих средств поверки, вопросов программного и методического обеспечения;
- рассмотрение и утверждение ТП, в результате выполнения которого должен быть обоснован целесообразный путь реализации ТЗ, положена основа для эскизного и технического проектирования.
Эскизное проектированиепроизводится в соответствии с ГОСТ 2.1 19-73. Эскизный проект представляет собой совокупность проектных документов, содержащих принципиальные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе действия изделия, а также данные, определяющие назначение и основные параметры разрабатываемого изделия.
На этом этапе:
- разрабатываются конструктивные и технические решения, которые отличаются от технического предложения более детальной проработкой устройств;
- осуществляются энергетические, точностные и иные необходимые расчеты функциональных блоков и устройства в целом;
- проводится разработка специальных схем частного применения (например, усилительно-преобразовательных устройств, устройств управления, ввода - вывода и т. д.) с учетом возможной стандартизации и унификации элементов и блоков;
- проводится макетирование отдельных наиболее сложных узлов и операционных блоков, а иногда и полностью целых устройств;
- осуществляется испытание разработанных схем, расчет и проверка рабочих режимов комплектующих элементов, выполняется предварительный расчет надежности как отдельных узлов и блоков, так и изделий в целом;
- выпускаются упрощенные чертежи общего вида изделия и отдельных устройств.
При этом может выявиться невозможность построения изделия, отвечающего требованиям ТЗ. В этом случае требуется корректировка ТЗ с последующим его утверждением заказчиком, либо дальнейшая разработка прекращается.
Если прибор имеет относительно несложную структуру или является модернизацией своей предыдущей модели, допускается опустить этап эскизного проектирования и сразу перейти к техническому проекту.
Технический проект представляет собой совокупность конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации.
Техническое проектирование осуществляют после утверждения эскизного проекта. В соответствии с ГОСТ 2.120-73 на этом этапе выполняется тщательная проработка всех схемных, конструктивных и технологических решений, дающих полное представление о приборе. Выполняемые здесь расчеты позволяют установить окончательные требования к узлам и элементам прибора, в частности, уточнить значения погрешностей, на основе принятых конструктивных решений. В процессе технологического проектирования производится анализконструкции прибора, его узлов и наиболее ответственных деталей на технологичность, определение технического оборудования и специальной оснастки для их изготовления и испытания. В результате выполнения технического проекта выпускаются сборочные чертежи прибора и его узлов, чертежи всех схем, пояснительная записка и различные приложения. После утверждения заказчиком технического проекта приступают к выполнению рабочего проекта.
Рабочий проектявляется обязательным этапом проектирования, на котором разрабатывается рабочая документация, предназначенная для изготовления и испытаний опытного образца. Основной объем этого этапа составляет технологическое проектирование, в процессе которого выполняются:
- детальная разработка конструктивных решений прибора и его узлов с указанием технологических требований к сборке и наладке:
- выпуск рабочих чертежей всех деталей:
- доработка всех схем до рабочего состояния: составление спецификаций и ведомостей покупных и стандартных изделий;
- составление технического описания.
Рабочие чертежи деталей и сборочные чертежи являются основной документацией, необходимой и достаточной для изготовления опытного образца. После внесения необходимых корректировок, а также проверки на соответствие ГОСТ 14.206-73 "Технологический конроль конструкторской документации", рабочий проект утверждается и передается в опытное производство.
Изготовленные опытныеобразцы приборов подвергаются всесторонним испытаниям (предварительным, государственным), которые проводятся в соответствии с нормативными документами. По окончании испытаний составляется акт, в котором дается заключение овозможности запуска прибора в производство.
Заключительным этапом проектирования является доработка документации и подготовка ее для запуска прибора в условиях серийного или массового производства. Основной объем этого этапа составляет технологическое проектирование,называемое обычно технологической подготовкой производства.
Поскольку летательный аппарат – это сложная техническая система с развитой иерархической структурой, состоящая из множества простых и сложных систем, подсистем, конструктивных элементов и агрегатов, объединенных множеством перекрестных связей [2], называемых бортовым оборудованием.
Вне зависимости от принципа полета ЛА (аэростатический, аэродинамический, инерционный, ракетодинамический), а также, не учитывая деления по различным классификациям, бортовые системы ЛА можно условно объединить в несколько укрупненных блоков, обеспечивающих выполнение определенных функций:
1. Для обеспечения управляемого полета:
- двигатели и двигательные установки, а также системы приводов летательных аппаратов;
- гидравлическое оборудование;
- системы охлаждения ЛА;
- средства контроля работы силовой установки;
- бортовые энергетические системы, предназначенные для питания энергией систем и агрегатов;
- пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование, относящееся к измерительно-вычислительным комплексам;
- радиосвязное оборудование;
- электротехническое оборудование;
- светотехническое оборудование;
- бортовые информационные системы (система отображения информации, система сигнализации и т.п.).
2. Системы защиты и обеспечения безопасности в особых условиях (противопожарная, противообледенительная).
3. Специальное бортовое оборудование для обеспечения и системы жизнеобеспечения (применительно к пилотируемыми ЛА):
- система кондиционирования воздуха;
- кислородное оборудование;
- система регулирования давления;
- аварийно-спасательное оборудование.
4. Для решения целевых задач в соответствии с назначением ЛА:
- обзорно-прицельный комплекс;
- разведывательное оборудование;
- десантно-транспортное оборудование;
- санитарное оборудование и т.д.
С учетом специфики кафедры «Авиационные приборы и устройства» и требований, предъявляемых научно-производственными предприятиями города к областям знаний выпускников кафедры, в данном учебном пособии основное внимание будет уделено рассмотрению принципов построения и решению вопросов проектирования приборов и систем, входящих в состав информационно-измерительных комплексов ЛА.
Необходимо отметить, что представленная ниже классификация в равной степени относится к информационно-измерительным приборам и система, используемым в различных сферах человеческой деятельности – нефте-газовой отрасли, автомобиле- и станкостроении, связи и коммуникациях. Используемые в навигации измерительные приборы и системы также подходят под данную классификацию.
Установленные на борту подвижных объектов (наземных, надводных, подводных или воздушных), или входящие в состав оборудования наземных стационарных объектов управления (аэропорты, станции и т.д.), информационно-измерительные приборы классифицируются по следующим признакам:
1) по источникам воспринимаемой информации: приборы для измерения температуры, давления, скорости и т.д.;
2) по назначению: измерительные, следящие, информационные, управления;
3) по выполняемым функциям:
- воспринимающие;
- усилительно-преобразующие;
- индикаторные (по способу воспроизведения измеряемой величины могут быть с непосредственной выдачей информации или регистрирующими. В свою очередь, приборы с непосредственной выдачей информации подразделяют: на приборы с индикацией информации в виде цифровых или аналоговых данных; с выдачей изображения в виде силуэта самолета, экрана с картой обстановки и т. п.; в виде световых табло с надписями; в виде звукового сигнала, и др.);
- регистрирующие (фиксируют информацию непрерывно на бумаге, магнитных лентах или дискретно с помощью печатающего устройства);
4) по виду законов, лежащих в основе принципа действия:
- общие, использующие общие закономерности физических процессов на Земле и в атмосфере (магнитный компас, термометр, таймер, барометр);
- инерциальные, основанные на использовании второго закона Ньютона (акселерометр, гироскоп, авиагоризонт);
- астрономические (астрокомпас);
- радиотехнические (радио локационная станция, курсовые радиомаяк и радиоприемник);
5) по виду оператора преобразования: линейные, нелинейные;
6) по форме представления сигнала: непрерывные (аналоговые, частотные) и дискретные (цифровые);
7) по физической природе сигналов: механические, электрические, тепловые, оптические и др., а также комбинированные (электромеханические);
8) по методу измерения: прямого измерения и компенсационного;
9) по структурным особенностям:
- последовательной структуры, реализующей прямой метод измерения;
- параллельной структуры;
- встречно-параллельной структуры, реализующей компенсационный способ измерения;
- комбинированной структуры;
10) по конструкционным особенностям: моноблочные, многоблочные.
11) по способу управления: недистанционные и дистанционные.
Для дистанционного прибора характерно наличие линии связи, соединяющей разнесенные на некоторое расстояние датчик и индикатор. Линия связи может быть электрической, оптической, механической, пневматической, гидравлической.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1057; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!