CC BY
20
УДК 66.020.3
ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРА ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ САМОХОДНОГО АРТИЛЛЕРИЙСКОГО
ОРУДИЯ
А.Е. СИДОРОВ, Ю.Н. ВОРОНОВ, А.Н. ВАСИЛЬЕВ Казанское высшее артиллерийское командное училище (Военный институт)
В данной статье «Обобщенная структура проектируемой системы электроснабжения самоходного артиллерийского орудия» рассматривается вопрос формирования обобщённой структуры проектируемой системы электроснабжения, формализованного её описания и представления в форме графа.
В настоящее время энерговооруженность современных артиллерийских систем значительно увеличилась, это обусловлено увеличением количества автоматизированных операций при подготовке и ведении боевых действий. Система электроснабжения самоходного артиллерийского орудия является составным компонентом сложной технической системы оборудования образца вооружения в целом. Процесс выбора оптимальной структуры проектируемой системы электроснабжения предлагается осуществлять в результате сравнительной оценки возможных вариантов построения этой системы, устанавливаемых в процессе анализа исходной информации и представляемых в формализованной форме некоторой обобщенной структуры [1]. В целом под обобщённой структурой системы электроснабжения самоходного артиллерийского орудия будем понимать некоторую совокупность возможных структур электроэнергетических узлов и электрических агрегатов системы в целом, из которой может быть осуществлён выбор функционально необходимой структуры, наилучшей в смысле принятого критерия предпочтения. Для этого необходимо
перейти к вопросу формального описания обобщённой структуры проектируемой системы.
Допустим Ф е {ф I } - установленное множество функциональных операций, необходимых для решения рассматриваемой функциональной задачи во всём возможном многообразии её конкретного содержания. Если Xф - установленное
множество возможных вариантов технического исполнения ф (-й
функциональной операции, а Xк - множество технических устройств,
ф /
обеспечивающих к-й вариант технического исполнения ф / -й функциональной операции, то подлежащее рассмотрению множество составляет X = Ф х Xф х Xф . На основании исходных требований к проектируемой системе может быть установлено множество Ф а, отражающее необходимую совокупность
функциональных операций применительно к конкретному виду проектируемой системы. Тогда конечное множество Xа, отражающее многообразие возможных вариантов построения проектируемой системы составит Ха = Ф а х Xф х Xф, где ^ е X, {фI }е Фа . Совершенно очевидно, что если заранее собрана информация
© А.Е. Сидоров, Ю.Н. Воронов, А.Н. Васильев Проблемы энергетики, 2008, № 1-2
по множеству Х, то при задании множества Ф а может быть установлено конечное множество Xа.
Решая задачу синтеза структуры сложной технической системы, целесообразно, в целях упрощения этой задачи, предварительно разделить процесс функционирования этой системы на некоторую совокупность подпроцессов и осуществить эквивалентирование элементов, обеспечивающих выполнение этих подпроцессов [2]. Так, при решении задачи синтеза структуры системы электроснабжения самоходного артиллерийского орудия множество Ф может
рассматриваться как сумма подмножеств Ф(* ), отражающих совокупность функциональных операций по следующим интегральным уровням:
- система генерирования, включающая совокупность технических средств, обеспечивающих производство или преобразование электроэнергии, стабилизацию напряжений и частот, защиту, управление, контроль и параллельную работу источников или преобразователей;
- система распределения, включающая совокупность технических средств, обеспечивающих передачу электроэнергии от системы генерирования к распределительным устройствам и от них к приёмникам, производство необходимых коммутаций, резервирование электропитания приемников и защиту.
В целом каждая из этих систем может иметь в своём составе различные варианты технического исполнения, отличающиеся по способу выполнения отдельных операций, составу и параметрам используемого оборудования, конфигурации электрических связей между элементами системы. Таким образом,
множество Xа* ) возможных вариантов построения г-й системы в общем случае составляет
4°-Фа>хXф* х*фж2к* ,(фг еФ<■>),
где Xфу - множество технических устройств, обеспечивающих к-й вариант
технического исполнения ф * -й функциональной операции при V -м
детерминированном сочетании технических параметров этих устройств
({^ф }е 2о з ); 2ф = {2фг }е 2о. з - множество допустимых детерминированных
сочетаний параметров технических устройств г-й системы электроснабжения самоходного артиллерийского орудия. Предположим, что элементам множества
xj¡г) могут быть поставлены в соответствие некоторые элементы X(^)}
множества XI ^), отражающие совокупность технических устройств ]-го электроэнергетического узла или системы, с которыми могут быть функционально сопряжены технические устройства, принадлежащие множеству
X!;1). В этом случае 1^)}е Р^ ) }, ^1) }е ), |с1*) }е X(() где Р^ 1*)} -
отображение множества x!^) на множество x!1), характеризующее возможные функциональные связи элементов указанных множеств.
Значит наделённое структурой множество Xа может быть представлено в форме соответствующей структурной схемы или в форме графа [3], с помощью которого и отражена предполагаемая обобщённая структура системы генерирования, изображённая на рисунке.
*1 х2
х4
Ху
XI
Яг
Рис. Граф обобщённой структуры системы генерирования самоходного артиллерийского орудия: х0-ходовой двигатель; х^стартер-генераторСГ-10 и АКБ 12СТ-85Р1; х2- вращающееся контактное устройство; х3- генератор ГС18МО; х4- двигатель ГТД-40В; х5- щит распределительный 1; х6-система распределения электрической энергии потребителям шасси; х7- коробка распределительная гидросистемы; х8- щит распределительный 2; х9- коробка защиты комплекса 6ЭЦ19; х10- распределительная коробка привода наведения 2Э46; х11- преобразователь постоянного тока в переменный; х12- преобразователь уровня напряжения постоянного тока; х13-преобразователь переменного тока в постоянный; х14- преобразователь уровня напряжения переменного тока; *1- электрическая энергия переменного тока; s2- электрическая энергия преобразованного напряжения постоянного тока; s3- электрическая энергия постоянного тока; s4- электрическая энергия преобразованного напряжения переменного тока
Видно, что граф С = ^а ,Р) представляет собой дерево, каждый маршрут в
котором соответствует формальному отображению некоторого фиксированного варианта структуры канала генерирования и преобразования электрической
энергии. В данном случае элементы множества Xа изображаются кружками,
которые рассматриваются как вершины (узлы) графа С = (Xа , Р). Каждая вершина х I е Xа соединена дугами с теми вершинами х j е Xа, которые принадлежат к подмножеству вершин Рх * е Xа , имеющих непосредственную связь с вершиной х I. В этом случае граф С = (Xа , Р ) является дуальной формой структурной схемы, но, в отличие от структурной схемы, с помощью графа С = ^а , Р ) может быть отображён не только состав и имеющиеся связи между элементами множества Xа, но и характер этих связей. Это достигается соответствующим взвешиванием дуг (ветвей) графа С = (Xа , Р). В этом случае
граф G = (Ха ,F) может рассматриваться как некоторая качественная модель обобщённой структуры проектируемой системы.
Таким образом, представление проектируемой системы электроснабжения в форме графа G = (Ха,F) позволяет выявить из анализа структуры графа наиболее рациональные пути её преобразования с целью достижения желаемого результата, а задача синтеза сводится к сопоставлению некоторых фиксированных вариантов построения структуры системы и к формированию структуры этой системы по заданным признакам непосредственно в процессе решения задачи синтеза. Следовательно, решение графа позволит определить ожидаемые значения показателей, характеризующих как каждый элемент в отдельности, так и проектируемую систему электроснабжения в целом.
Summary
In the current article "Generalized structure of the projected system of the self -propelled artillery weapon electricity sypply" the question of forming qeneralized structure of the electricity supply projected system, its formalized description and presentation in the form of flow chart is considered.
Литература
1. Морозовский В.Т., Синдеев И.М., Рунков К.Д. Системы электроснабжения летательных аппаратов. - М.: «Машиностроение». - 1973. - 420 с.
2. Веретенников Л. П. Исследование процессов в судовых электроэнергетических системах. Теория и методы. - Л.: «Судостроение». - 1979. -376 с.
3. Берж К. Теория графов и её применение. - М.: «Иностранная литература». - 1972. - 319 с.
4. Ступаченко А.А. САПР технологических операций. - Л.
«Машиностроение», 1988.
5. Голованов В.А., Капаев В.И. Основы конструкции и проектирования артиллерийского вооружения. Часть 1 и 2. - МО РФ, 2005.
Поступила 01.11.2007
