4.2.7. Розрахунок показників функційної безпечності у разі використання ненавантажувального загального, роздільного і ковзного резервування
Використання ненавантажувального резервування для підвищення функційної безпечності технічного засобу можливе тільки в тому випадку, якщо забезпечується його безпечне функціонування з моменту початку формування небезпечної відмови резервованого технічного засобу до закінчення його переключення на резерв. Для цього потрібно гарантовано або з допустимими значеннями ймовірностей забезпечити:
контроль визначення початку формування небезпечної відмови (до закінчення її прояву);
мінімальний час переключення на резерв, за який технічний засіб не зможе перейти у небезпечний стан;
переключення на резерв.
У більшості випадків це вирішується дуже складно, тому ненавантажувальне резервування для підвищення функційної надійності майже не застосовується, хоча у порівнянні з навантажувальним резервуванням цей спосіб теоретично є найкращим.
П
ри
загальному ненавантажувальному
резервуванні ймовірність безпечної
роботи всієї системи дорівнює
де (m–1) – число резервних елементів;
нj – інтенсивність небезпечних відмов технічного засобу без резервування.
При виконанні розрахункової роботи кількість каналів резервування має дорівнювати мінімальній кількості каналів резервування технічного засобу у разі використання загального навантажувального резервування.
Якщо задаються норми функційної безпечності, тоді розрахунок виконують методом послідовного наближення ймовірності безпечної роботи технічного засобу до необхідних вимог при зміні кількості каналів резервування.
Середній наробіток до небезпечної відмови визначають за такими формулами:
Таким чином, середній наробіток до небезпечної відмови при ненавантажувальному резервуванні в m–разів більше, ніж в одноканальній структурі.
Щільність розподілу наробітку до небезпечної відмови дорівнює
Інші показники функційної безпечності визначаються за формулами (2.27), (2.33).
При роздільному резервуванні спочатку виконується розрахунок імовірностей небезпечної відмови за формулою (4.1) для кожного паралельного з'єднання елементів технічного засобу, а потім визначається загальна ймовірність безпечної роботи послідовного з'єднання за формулою (3.15). Після цього визначаються інші показники функційної безпечності за формулами взаємозв'язку (2.27), (2.33) і (2.35).
При неоптимальному роздільному ненавантажувальному резервуванні кількість резервних елементів або груп елементів однакова для кожного основного елемента або групи, тому структура пристрою не мінімізована і функційна безпечність заданого пристрою може бути значно завищена. При виконанні розрахункової роботи для такого варіанта структури кількість каналів резервування для кожного елемента або групи елементів має дорівнювати мінімальній кількості каналів резервування технічного засобу у разі використання загального навантажувального резервування.
При оптимальному роздільному ненавантажувальному резервуванні кількість резервних елементів або груп елементів не є однаковою для кожного основного елемента або групи. Вона визначається відповідно до їх функційної безпечності й вимог до безпечності кожного резервованого елементу, які визначають за формулою (4.17). Розрахунок кількості необхідних резервних елементів виконують методом послідовного наближення ймовірності безпечної роботи резервованих елементів або груп елементів до необхідних вимог на кожний елемент або кожну групу елементів. Кількість резервних елементів структури у цьому разі можна значно скоротити при забезпеченні мінімально необхідних вимог із функційної безпечності заданого пристрою (без суттєвого перевищення заданих або допустимих норм).
П
ри
використанні в технічних засобах
ковзного ненавантажувального резервування
ймовірність безпечної роботи та середній
наробіток до небезпечної відмови
резервованої частини технічного засобу
визначають відповідно:
де n – число елементів, які резервуються;
m – число резервних елементів.
Загальна ймовірність безпечної роботи всієї структури технічного засобу з урахуванням її частини, яка не може бути зарезервована (не містить взаємозамінних елементів) дорівнює
де Pбч– ймовірність безпечної роботи її частини, яка не може бути зарезервована.
Інші показники функційної безпечності визначаються за формулами взаємозв'язку (2.27), (2.33) і (2.35).