Расчёты надежности для разрабатываемых вновь изделий обычно основываются на результатах исследовательских испытаний. В связи с этим возможна только ориентировочная оценка характеристик интенсивности отказов для разрабатываемых оптических компонентов, произведённая на основе их сопоставления с существующими аналогами, для которых доступны справочные данные. Поэтому произведем оценку надежности, для аналогов разрабатываемых вновь оптических соединителей. Оценка производится с использованием справочников по надежности [1] и работы А.Н. Чеканова [2].
Необходимые данные для расчетов были взяты из свободных источников [3-5].
Известно, что разрабатываемое изделие по характеристикам надежности аналогично сборке из следующих компонентов:
- Кабель оптический ОК-БС01-1Е-1,0 ТУ16-705.287;
- Оптический соединитель ОС-РС01/1-1/0 ФТЯИ.203733.001ТУ;
- Оптический соединитель ОС-РБ01/1-1/0 РФЗ.906.019ТУ.
Расчёт интенсивности отказов кабеля оптических соединителей ОС-РС01/1-1/0 ФТЯИ.203733.001ТУ и ОС-РБ01/1-1/0 РФЗ.906.019ТУ производится по формуле:
Определения коэффициентов приведены в таблице 1.
Таблица 1
|
Условное обозначение |
Размерность |
Определение |
|
λб1 (λб.с.г1) |
1/ч.м |
Базовая интенсивность отказов оптических волокон в процессе их наработки, отнесенная к 1м длины типа (группы) кабеля |
| λб2 (λб.с.г2) |
1/пер.м |
Базовая интенсивность внезапных отказов оптических волокон в составе оптических кабелей в процессе их многократных перемоток, отнесенная к 1м длины типа (группы) кабеля |
|
λб3 (λб.с.г3) |
1/ч.м |
Базовая интенсивность внезапных отказов конструкции кабелей в процессе их наработки, отнесенная к 1м длины типа (группы) кабеля |
|
λб4 (λб.с.г4) |
1/пер.м |
Базовая интенсивность внезапных отказов конструкции кабелей в процессе их многократных перемоток, отнесенная к 1м длины типа (группы) кабеля |
|
λб5 (λб.с.г5) |
1/ч |
Базовая интенсивность постепенных отказов типов (групп) оптических кабелей в процессе их наработки |
|
λб6 (λб.с.г6) |
1/ч.пол |
Базовая интенсивность постепенных отказов типов (групп) оптических соединителей в процессе их наработки, отнесенная к одному полюсу |
|
λб7 (λб.с.г7) |
1/сочл. пол |
Базовая интенсивность постепенных отказов типов (групп) оптических соединителей в процессе их многократных сочленений и расчленений, отнесенная к одному полюсу |
|
λб8 (λб.с.г8) |
1/сочл |
Базовая интенсивность внезапных отказов конструкции типов (групп) оптических соединителей в процессе их многократных сочленений и расчленений |
|
λб9 (λб.с.г9) |
1/ч |
Базовая интенсивность отказов типов (групп) компонентов в процессе их наработки |
|
λб10 (λб.с.г10) |
1/сраб |
Базовая интенсивность внезапных отказов конструкции типов (групп) оптических переключателей в процессе их многократных переключений |
|
λб11 (λб.с.г11) |
1/сраб. пол |
Базовая интенсивность постепенных отказов типов (групп) оптических переключателей в процессе их многократных переключений, отнесенная к одному полюсу |
|
λб12 (λб.с.г12) |
1/ч |
Базовая интенсивность отказов типов (групп) оптических переключателей в процессе их наработки |
|
КТ1 |
Температурный коэффициент скорости деградации статической механической прочности оптических волокон | |
|
КТ2 |
Температурный коэффициент изменения динамической механической прочности оптических волокон и оболочек кабеля | |
|
КТ3 |
Температурный коэффициент скорости деградации свойств защитных и упрочняющих элементов конструкции кабеля | |
|
КТ4 |
Температурный коэффициент скорости изменения изгибостойкости защитных оболочек кабеля | |
|
КТ5 |
Температурный коэффициент скорости деструкции клеевых составов в конструкции оптических соединителей | |
|
КТ6 |
Коэффициент, характеризующий отношение величины интенсивности отказов изделий при эквивалентной рабочей температуре к базовой интенсивности отказов | |
|
ККГ1 |
Коэффициент критерия годности оптических кабелей по величине коэффициента затухания | |
|
ККГ2 |
Коэффициент критерия годности оптических соединителей и переключателей по величине вносимого затухания | |
|
Кm |
Коэффициент полюсности оптических соединителей, ответвителей и переключателей | |
|
КN |
Коэффициент, характеризующий относительное приращение вносимого затухания в соединителях (переключателях) при многократных сочленениях (переключениях) | |
|
КR |
Коэффициент пропорциональности между интенсивностью обрывов оптических волокон и радиусом их изгиба | |
|
КЭ |
Коэффициент жесткости условий эксплуатации для различных групп компонентов | |
|
m |
шт |
Количество оптических волокон в кабеле или оптических полюсов в соединителях, ответвителях и переключателях |
|
(N/t) |
Среднее значение количества сочленений (перемоток, переключений и т.д.) изделий в единицу времени их эксплуатации | |
|
Lвыв |
м |
Длина оптических волокон в монтажном пространстве соединителей при типовой заделке в них оптических кабелей |
|
LК |
м |
Длина оптического кабеля |
Значения температурных коэффициентов КТ1, КТ3, КТ5, КТ6 определяются по формуле:
где КЕ – коэффициент, зависящий от энергии активации процессов деградации, определяемый по таблице 2 (в числителе указано значение КЕ для защитных оболочек волокон, в знаменателе – для защитных оболочек кабелей); Тэкв – эквивалентная температура эксплуатации компонентов, К.
Значения Тэкв определяются по выражениям:
где ti – суммарный интервал времени работы компонента при температуре Тi; Тмакс – максимальная температура эксплуатации, К; tТмакс – суммарный интервал времени работы компонента при максимальной температуре эксплуатации.
Таблица 2
| Группа (подгруппа), тип компонента | КЕ |
| Оптический кабель ОК-БС01 |
18,6 103 |
| Оптические соединители, ответвители, разветвители и переключатели |
10,5·103 |
Величина критерия годности КГ1 для определения значений коэффициента критерия годности ККГ1 рассчитывается следующим образом:
где dпред.доп. – предельно допустимое значение коэффициента затухания в оптическом кабеле, при котором еще обеспечивается функционирование ВОСП; КТ7 – температурный коэффициент, характеризующий максимально обратимые изменения коэффициента затухания в оптическом кабеле в диапазоне отрицательных рабочих температур, значения которого приведены в [3 – 5].
Аналогичным образом производим расчет для остальных двух оптических соединителей ОС-РС01/1-1/0 ФТЯИ.203733.001ТУ и ОС-РБ01/1-1/0 РФЗ.906.019ТУ
Так как отказ одного из элементов ведёт к отказу изделия, считается, что они включены последовательно. Тогда суммарная интенсивность отказов сборки равна:
Средняя наработка на отказ есть:
Согласно результатам расчётов суммарная интенсивность отказов сборки–аналога при 25 0С:
Время наработки до отказа при 25 0С:
Суммарная интенсивность отказов сборки–аналога при 60 0С:
Время наработки до отказа при 60 0С:
При необходимости повышения времени наработки возможно усиление конструкции и применение дополнительных средств защиты, однако для большинства применений достаточно полученных значений надежности.
Список использованной литературы:
- Справочник «Надежность электрорадиоизделий». Мытищи: 22 ЦНИИИ Минобороны России, 2002. 620 с.
- Чеканов А.Н. Расчет надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: КноРус, 2012. 440 с.
- Цуканов В.Н., Яковлев М.Я. Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство. М.: Инфра-Инженерия, 2014. 304 с.
- Шарварко В. Г. Волоконно-оптические линии связи. Учебное пособие. Таганрог: Издательство ТРТУ, 2006. 170 с.
- Бейли Д., Райт Э. Волоконная оптика. Теория и практика. М.: Кудиц-Образ, 2006. 320 с.
© Михайлов А.Л., Алексеев В.Н., Иваненко В.А., 2016
