1. Fiabilitatea motoarelor navale
1.1. Probleme generale de fiabilitate
Fiabilitatea este probabilitatea ca un sistem tehnic (motor sau echipament naval) să functioneze fără scăderea performantelor si fără defectiuni, în conditii determinate si într-o perioadă de timp definită.
Notiunea de fiabilitate, introdusă în 1956, diferă de cea de control al calitătii:
prin control al calitătii se face măsurarea calitătii produsului în momentul zero al vietii sale;
prin fiabilitate se reflectă măsurarea calitătii în timp.
În teoria si practica fiabilitătii se utilizează două notiuni:
fiabilitate previzională (ideală);
fiabilitate operatională.
Factorii care influentează fiabilitatea unui sistem tehnic sunt:
imperfectiunea conceptiei, incluzând si parametrii alesi în proiectare;
tehnologie inadecvată si instabilitatea calitătii în procesul de productie;
calitatea slabă si instabilitatea proprietătilor materialelor folosite în constructie;
defectele produselor achizitionate de a alti furnizori;
încălcarea regulilor de exploatare si întretinere a motoarelor.
Deci, la realizarea fiabilitătii unui produs participă:
organele de cercetare, proiectare si inginerie tehnologică;
organele de fabricatie si experimentare;
organele de exploatare si reparatii.
Cresterea fiabilitătii si a resurselor tehnice ale echipamentelor navale constituie deziderate ce conduc la:
cresterea sigurantei transportului naval;
reducerea cheltuielilor de exploatare;
eliberarea unor capacităti de fabricatie si reparatie;
reducerea volumului de înlocuire a componentelor defectate, de control, de lucrări regulamentare si de refacere a capacitătii;
cresterea distantelor (zonelor de navigatie, la aceeasi autonomie, prin eliminarea unor escale tehnice).
Notiuni generale utilizate în teoria fiabilitătii în limbile română, franceză si engleză sunt redate în tabelul 1.
Conditiile de bază ale unei concordante depline a echipamentelor navale cu necesitătile de fiabilitate reprezintă o respectare severă a regulii: fiabilitatea se introduce prin proiectare, se asigură în productie si se mentine în exploatare.
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28
Disciplina stiintifică care
analizează posibilitatea fizică si
matematică de aparitie a defectelor, care studiază si aprofundează toate
metodele de asigurare si analiză a fiabilitătii prin încercări în exploatare a
produsului în scopul realizării nivelului necesar al fiabilitătii sale se numeste
teoria fiabilitătii. Aceasta este o stiintă
complexă, care se bazează pe următoarele discipline:
teoria probabilitătii si statistica matematică;
teoria motoarelor cu ardere internă navale, a echipamentelor si sistemelor aferente si proiectarea acestora;
studiul materialelor si rezistenta materialelor;
realizarea tehnologică a produselor;
teoria si practica exploatării.
Practica fiabilitătii se bazează pe:
metode moderne de proiectare si calcul al caracteristicilor functionale, de sarcină si exploatare ale produselor navale;
admiterea si asimilarea în productie a metodelor de obtinere a materialelor cu caracteristici îmbunătătite, de rezistentă, fiabilitate si tehnologie;
metode de analiză si încercare prin determinarea nivelului de fiabilitate si studierea cauzelor de aparitie a defectelor.
 |
, (4)
adică:
, (5)
sau, introducând (1), obtinem functia fiabilitătii:
, (6)
cu reprezentarea
generală din figura 2. Invers, dacă se cunoaste functia fiabilitătii 
, se poate
calcula raportul instantaneu al căderilor, prin logaritmarea relatiei (6):
|
|
||||||||||||||||||||
, (7)
sau:
. (8)
Se mai pot introduce doi indicatori ai fiabilitătii:
probabilitatea cumulativă a căderilor 
, sau probabilitatea de aparitie a unei căderi în intervalul 
, reprezentând procentul de obiecte tehnice care au suferit o
cădere în acest interval de timp:
, (9)
unde 
-numărul de obiecte care au suferit căderi. Avem:
, (10)
deci:
(11)
densitatea probabilitătii căderilor 
, reprezentând procentul 
care au căzut în intervalul
de timp 
, raportat la unitatea de timp:
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28
, (12)
sau, la limită:
. (13)
Avem:
, (14)
de unde, derivând în raport cu timpul, obtinem:
, (15)
sau, încă:
. (16)
Cu notiunile anterioare, prezentăm în continuare algoritmul global de calcul al fiabilitătii unui sistem tehnic.
Indicatorul de fiabilitate MTBF si corelatia
cu functia de fiabilitate se deduce pornind de
la principalul indicator de fiabilitate: rata defectărilor 
, care, pentru fiecare grupă de elemente de acelasi tip este:
, (17)
fiind numărul de
repere de acelasi tip, iar 
rata defectărilor
pentru acest tip.
Media timpului de bună functionare MTBF (Mean Time Between Failures) este:
. (18)
Media timpului de reparatii MTR [ore] se stabileste luându-se în considerare elementele prevăzute a se înlocui. Rata reparatiilor este:
. (19)
Coeficientul de disponibilitate va fi:
. (20)
Functia de fiabilitate, folosind o lege de distributie exponentială, este:
. (21)
1.4. Variatia fiabilitătii unui motor naval în functie de durata de functionare
Motoarelor navale, ca oricăror altor produse, le sunt specifice trei stadii de exploatare, caracterizate printr-un nivel calitativ diferit al fiabilitătii:
perioada initială, de rodaj în exploatare, în care defectiunile care apar sunt defectiuni de rodaj, de însusire a exploatării produsului;
perioada de exploatare normală, care este cea mai lungă si în care apar defectiuni întâmplătoare, dar care vor deveni caracteristice pentru întreaga perioadă de exploatare a produsului;
perioada de uzură, de îmbătrânire a produsului, în care defectiunile se datorează uzurii în timp a unor elemente componente.
Se utilizează formula probabilitătii conventionale
a functionării posibile a motorului în intervalul , calculată pentru cazul când motorul a functionat ireprosabil
un timp 
:
. (22)
Se diferentiază relatia (22) membru cu membru si se obtine:
(23)
Deoarece probabilitatea din (23) este totdeauna pozitivă, semnul produsului din membrul drept este determinat de caracterul curbei din figura 3; vom avea deci următoarele etape:
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28
Etapa I: intensitatea defectiunilor este pe intervalul
satisface relatia 
, deci probabilitatea aparitiei defectiunilor va fi:
. (24)
Defectiunile care apar în aceasta perioadă influentează fiabilitatea generală a motorului până la un moment dat; cauzele defectiunilor din această etapă se datorează probelor reduse de control la predarea motorului, care nu asigură depistarea tuturor defectiunilor probabile, abateri de la tolerantele impuse în procesul tehnologic, etc.
Defectiunile tipice sunt de reglaje, de alimentare, scurgeri, etansări, piese distruse datorită unor greseli de fabricatie, etc. Reducerea defectiunilor se poate face prin:
exigenta la controlul motoarelor la primire;
mărirea numărului de probe si ore pentru executarea lor la receptie;
mărirea timpului de rodaj pe banc;
mărirea volumului de informatii din perioada experimentării si punerii la punct a motorului.
Etapa
II: intensitatea defectiunilor va fi 
, iar pentru probabilitatea aparitiei defectiunilor se obtine:
. (25)
În această etapă, defectiunile sunt întâmplătoare si apar independent de durata exploatării anterioare a motorului; cauzele sunt:
necunoasterea actiunilor exploatării asupra produsului;
depăsirea conditiilor initiale;
|
|
influenta unor factori externi accidentali (combustibil impur, coliziuni, etc.);
depăsirea conditiilor initiale.
Măsurile sunt indicate în instructiunile tehnice de exploatare.
Etapa
III: se instalează când s-au epuizat rezervele de capacitate de functionare
a unor componente; intensitatea defectiunilor este 
, deci probabilitatea aparitiei defectiunilor este:
. (26)
Pe măsură ce se instalează numărul mare de cicluri încălzire-răcire la părtile calde, se instalează oboseala termică, iar la celelalte părti, datorită tensiunilor alternative, apare deteriorarea suprafetelor de frecare.
Fiind cunoscută durata diferită de functionare
a unor componente, aparitia si intensitatea defectiunilor poate fi redusă prin
înlocuirea acestora în timpul exploatării, fără demontarea motorului. Piesele
care necesită demontarea motorului pentru a fi înlocuite trebuie să aibă
resursele calculate astfel încât să depăsească resursele stabilite pentru
motorul considerat ca o unitate tehnică.
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28
|
