周 崐, 陳宜輝, 周 濤

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基于Bayes理論的魚雷貯存可靠性評(píng)估與驗(yàn)證

周 崐1, 陳宜輝2, 周 濤3

(1. 海裝駐武漢軍代局, 湖北 武漢, 430000; 2. 海軍工程大學(xué)兵器工程系, 湖北 武漢, 430033; 3. 海軍裝備研究院, 北京, 100161)

為了對(duì)魚雷貯存可靠性進(jìn)行合理評(píng)估, 運(yùn)用Bayes理論對(duì)魚雷平均故障間隔貯存時(shí)間進(jìn)行了估計(jì), 并建立了魚雷貯存可靠性驗(yàn)證的數(shù)學(xué)模型, 制定了相應(yīng)的可靠性驗(yàn)證方案。該方案不僅利用了樣本信息, 而且還能充分利用魚雷的先驗(yàn)信息, 使魚雷貯存可靠性評(píng)估的結(jié)果更加合理。本文研究結(jié)果可為魚雷貯存可靠性管理提供相關(guān)的理論依據(jù)。

魚雷; 貯存可靠性; Bayes理論

0 引言

魚雷貯存可靠性評(píng)估的Bayes方法是指, 在魚雷貯存一段時(shí)間后, 根據(jù)魚雷貯存可靠性先驗(yàn)信息和樣本故障信息[1], 運(yùn)用Bayes統(tǒng)計(jì)理論求得魚雷貯存可靠性特征量值的點(diǎn)估計(jì)和區(qū)間估計(jì), 并制定魚雷貯存可靠性驗(yàn)證方案。制定嚴(yán)格而科學(xué)的魚雷抽樣驗(yàn)證方案, 可以使信息及時(shí)反饋, 有利于魚雷的維修保障, 提高部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。由于魚雷研制任務(wù)書中沒有貯存可靠性定量指標(biāo), 在設(shè)計(jì)定型與交付驗(yàn)收后, 承制方也未對(duì)組件和全雷做過貯存可靠性試驗(yàn)和分析工作。另外, 除了日常訓(xùn)練和維修保障之外, 大多數(shù)魚雷在較長時(shí)間內(nèi)是存放在魚雷箱里的, 因此, 對(duì)魚雷貯存可靠性進(jìn)行評(píng)估就顯得十分迫切和重要。

1 魚雷平均故障間隔貯存時(shí)間評(píng)估方法

1.1 魚雷貯存壽命分布類型的確定

魚雷是由大量的機(jī)械、電子、化工和橡膠等產(chǎn)品組成的水中兵器。現(xiàn)代魚雷中絕大部分的零部件、組件和系統(tǒng)是電子產(chǎn)品, 對(duì)于確定電子產(chǎn)品的使用壽命, 指數(shù)分布是一個(gè)很好的模型。然而, 在魚雷中還有相當(dāng)數(shù)量的機(jī)械產(chǎn)品, 其壽命從嚴(yán)格意義上講服從威布爾分布。但是, 機(jī)械產(chǎn)品經(jīng)過調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)入正常工作期后, 故障機(jī)理是磨損、腐蝕等, 在尚未進(jìn)入損耗故障期之前, 其失效率上升很緩慢。而且魚雷在整個(gè)使用期內(nèi)應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行定期維修, 因此, 魚雷中的機(jī)械產(chǎn)品壽命亦可近似認(rèn)為服從指數(shù)分布。對(duì)于少量的短壽命部件或一次性使用的機(jī)械、橡膠產(chǎn)品(如軸承、軸套、O型密封圈等), 按照規(guī)定應(yīng)定期進(jìn)行更換, 所以它們對(duì)魚雷的貯存壽命影響不大。

綜上所述, 魚雷貯存壽命服從指數(shù)分布, 其密度函數(shù)為

1.2 魚雷貯存可靠性先驗(yàn)信息

1.3 魚雷貯存可靠性樣本信息

魚雷貯存可靠性試驗(yàn)是在對(duì)各分系統(tǒng)檢驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的, 而各個(gè)分系統(tǒng)又對(duì)其每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。這樣, 通過上述的試驗(yàn)可以得到較多組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.4 魚雷平均故障間隔貯存時(shí)間的估計(jì)

因此, 魚雷平均故障間隔貯存時(shí)間的Bayes估計(jì)為

2 魚雷貯存可靠性驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型

其中,

因此, 可得

其中,

3 算例

在一批庫存魚雷中隨機(jī)抽取10條, 并對(duì)每條雷的分系統(tǒng)6 年之內(nèi)的測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行紀(jì)錄。根據(jù)這些記錄數(shù)據(jù), 每條魚雷的故障數(shù)折合情況如下表所示。

表1 魚雷故障數(shù)

Table 1 Failure number of a torpedo

表2 不同先前試驗(yàn)數(shù)據(jù)下的魚雷可靠性驗(yàn)證方案

4 結(jié)束語

對(duì)于魚雷這樣價(jià)格昂貴的小子樣產(chǎn)品, 運(yùn)用Bayes方法進(jìn)行可靠性研究是比較適宜的。Bayes方法不但可以利用可靠性試驗(yàn)中的樣本信息, 而且還能充分利用魚雷的歷史資料和使用經(jīng)驗(yàn), 從而擴(kuò)大了信息的來源, 使魚雷貯存可靠性評(píng)估的結(jié)果更加合理。本文的研究成果可為部隊(duì)魚雷可靠性管理提供相關(guān)的理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯: 陳 曦)

Reliability Evaluation and Verification of Torpedo Storage Based on Bayesian Theory

ZHOU Kun,CHEN Yi-hui, ZHOU Tao

(1. Wuhan Representative Bureau, Naval Armament Department, Wuhan 430000, China; 2. Department of Weaponry Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China; 3. Naval Academy of Armament, Beijing 100161, China)

To evaluate the reliability of torpedo storage, Bayesian theory is used to estimate the mean time between failures(MTBF) of torpedo storage. A mathematical model for reliability verification of torpedo storage is established, and the corresponding plan of the reliability verification is formulated. Not only the sample information is used by the plan in this paper, but also the prior information of a torpedo. So the evaluation of torpedo storage reliability can be more reasonable.

torpedo; storage reliability; Bayesian theory

TJ630.7; TB114.3

A

1673-1948(2014)05-0329-04

2014-04-03;

2014-06-03.

周 崐(1971-), 男, 高級(jí)工程師, 主要研究方向?yàn)槲淦餮b備監(jiān)制、可靠性分析.