1. Fiabilitatea motoarelor navale
1.1. Probleme generale de fiabilitate
Fiabilitatea este probabilitatea ca un sistem tehnic (motor sau echipament naval) sã functioneze fãrã scãderea performantelor si fãrã defectiuni, în conditii determinate si într-o perioadã de timp definitã.
Notiunea de fiabilitate, introdusã în 1956, diferã de cea de control al calitãtii:
prin control al calitãtii se face mãsurarea calitãtii produsului în momentul zero al vietii sale;
prin fiabilitate se reflectã mãsurarea calitãtii în timp.
În teoria si practica fiabilitãtii se utilizeazã douã notiuni:
fiabilitate previzionalã (idealã);
fiabilitate operationalã.
Factorii care influenteazã fiabilitatea unui sistem tehnic sunt:
imperfectiunea conceptiei, incluzând si parametrii alesi în proiectare;
tehnologie inadecvatã si instabilitatea calitãtii în procesul de productie;
calitatea slabã si instabilitatea proprietãtilor materialelor folosite în constructie;
defectele produselor achizitionate de a alti furnizori;
încãlcarea regulilor de exploatare si întretinere a motoarelor.
Deci, la realizarea fiabilitãtii unui produs participã:
organele de cercetare, proiectare si inginerie tehnologicã;
organele de fabricatie si experimentare;
organele de exploatare si reparatii.
Cresterea fiabilitãtii si a resurselor tehnice ale echipamentelor navale constituie deziderate ce conduc la:
cresterea sigurantei transportului naval;
reducerea cheltuielilor de exploatare;
eliberarea unor capacitãti de fabricatie si reparatie;
reducerea volumului de înlocuire a componentelor defectate, de control, de lucrãri regulamentare si de refacere a capacitãtii;
cresterea distantelor (zonelor de navigatie, la aceeasi autonomie, prin eliminarea unor escale tehnice).
Notiuni generale utilizate în teoria fiabilitãtii în limbile românã, francezã si englezã sunt redate în tabelul 1.
Conditiile de bazã ale unei concordante depline a echipamentelor navale cu necesitãtile de fiabilitate reprezintã o respectare severã a regulii: fiabilitatea se introduce prin proiectare, se asigurã în productie si se mentine în exploatare.
|
teoria probabilitãtii si statistica matematicã;
teoria motoarelor cu ardere internã navale, a echipamentelor si sistemelor aferente si proiectarea acestora;
studiul materialelor si rezistenta materialelor;
realizarea tehnologicã a produselor;
teoria si practica exploatãrii.
Practica fiabilitãtii se bazeazã pe:
metode moderne de proiectare si calcul al caracteristicilor functionale, de sarcinã si exploatare ale produselor navale;
admiterea si asimilarea în productie a metodelor de obtinere a materialelor cu caracteristici îmbunãtãtite, de rezistentã, fiabilitate si tehnologie;
metode de analizã si încercare prin determinarea nivelului de fiabilitate si studierea cauzelor de aparitie a defectelor.
 |
, (4)
adicã:
, (5)
sau, introducând (1), obtinem functia fiabilitãtii:
, (6)
cu reprezentarea
generalã din figura 2. Invers, dacã se cunoaste functia fiabilitãtii 
, se poate
calcula raportul instantaneu al cãderilor, prin logaritmarea relatiei (6):
|
|
||||||||||||||||||||
, (7)
sau:
. (8)
Se mai pot introduce doi indicatori ai fiabilitãtii:
probabilitatea cumulativã a cãderilor 
, sau probabilitatea de aparitie a unei cãderi în intervalul 
, reprezentând procentul de obiecte tehnice care au suferit o
cãdere în acest interval de timp:
, (9)
unde 
-numãrul de obiecte care au suferit cãderi. Avem:
, (10)
deci:
(11)
densitatea probabilitãtii cãderilor 
, reprezentând procentul 
care au cãzut în intervalul
de timp 
, raportat la unitatea de timp:
|
, (12)
sau, la limitã:
. (13)
Avem:
, (14)
de unde, derivând în raport cu timpul, obtinem:
, (15)
sau, încã:
. (16)
Cu notiunile anterioare, prezentãm în continuare algoritmul global de calcul al fiabilitãtii unui sistem tehnic.
Indicatorul de fiabilitate MTBF si corelatia
cu functia de fiabilitate se deduce pornind de
la principalul indicator de fiabilitate: rata defectãrilor 
, care, pentru fiecare grupã de elemente de acelasi tip este:
, (17)
fiind numãrul de
repere de acelasi tip, iar 
rata defectãrilor
pentru acest tip.
Media timpului de bunã functionare MTBF (Mean Time Between Failures) este:
. (18)
Media timpului de reparatii MTR [ore] se stabileste luându-se în considerare elementele prevãzute a se înlocui. Rata reparatiilor este:
. (19)
Coeficientul de disponibilitate va fi:
. (20)
Functia de fiabilitate, folosind o lege de distributie exponentialã, este:
. (21)
1.4. Variatia fiabilitãtii unui motor naval în functie de durata de functionare
Motoarelor navale, ca oricãror altor produse, le sunt specifice trei stadii de exploatare, caracterizate printr-un nivel calitativ diferit al fiabilitãtii:
perioada initialã, de rodaj în exploatare, în care defectiunile care apar sunt defectiuni de rodaj, de însusire a exploatãrii produsului;
perioada de exploatare normalã, care este cea mai lungã si în care apar defectiuni întâmplãtoare, dar care vor deveni caracteristice pentru întreaga perioadã de exploatare a produsului;
perioada de uzurã, de îmbãtrânire a produsului, în care defectiunile se datoreazã uzurii în timp a unor elemente componente.
Se utilizeazã formula probabilitãtii conventionale
a functionãrii posibile a motorului în intervalul , calculatã pentru cazul când motorul a functionat ireprosabil
un timp 
:
. (22)
Se diferentiazã relatia (22) membru cu membru si se obtine:
(23)
Deoarece probabilitatea din (23) este totdeauna pozitivã, semnul produsului din membrul drept este determinat de caracterul curbei din figura 3; vom avea deci urmãtoarele etape:
|
satisface relatia 
, deci probabilitatea aparitiei defectiunilor va fi:
. (24)
Defectiunile care apar în aceasta perioadã influenteazã fiabilitatea generalã a motorului pânã la un moment dat; cauzele defectiunilor din aceastã etapã se datoreazã probelor reduse de control la predarea motorului, care nu asigurã depistarea tuturor defectiunilor probabile, abateri de la tolerantele impuse în procesul tehnologic, etc.
Defectiunile tipice sunt de reglaje, de alimentare, scurgeri, etansãri, piese distruse datoritã unor greseli de fabricatie, etc. Reducerea defectiunilor se poate face prin:
exigenta la controlul motoarelor la primire;
mãrirea numãrului de probe si ore pentru executarea lor la receptie;
mãrirea timpului de rodaj pe banc;
mãrirea volumului de informatii din perioada experimentãrii si punerii la punct a motorului.
Etapa
II: intensitatea defectiunilor va fi 
, iar pentru probabilitatea aparitiei defectiunilor se obtine:
. (25)
În aceastã etapã, defectiunile sunt întâmplãtoare si apar independent de durata exploatãrii anterioare a motorului; cauzele sunt:
necunoasterea actiunilor exploatãrii asupra produsului;
depãsirea conditiilor initiale;
|
|
influenta unor factori externi accidentali (combustibil impur, coliziuni, etc.);
depãsirea conditiilor initiale.
Mãsurile sunt indicate în instructiunile tehnice de exploatare.
Etapa
III: se instaleazã când s-au epuizat rezervele de capacitate de functionare
a unor componente; intensitatea defectiunilor este 
, deci probabilitatea aparitiei defectiunilor este:
. (26)
Pe mãsurã ce se instaleazã numãrul mare de cicluri încãlzire-rãcire la pãrtile calde, se instaleazã oboseala termicã, iar la celelalte pãrti, datoritã tensiunilor alternative, apare deteriorarea suprafetelor de frecare.
Fiind cunoscutã durata diferitã de functionare
a unor componente, aparitia si intensitatea defectiunilor poate fi redusã prin
înlocuirea acestora în timpul exploatãrii, fãrã demontarea motorului. Piesele
care necesitã demontarea motorului pentru a fi înlocuite trebuie sã aibã
resursele calculate astfel încât sã depãseascã resursele stabilite pentru
motorul considerat ca o unitate tehnicã.
|
|
