УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ Российский патент 2019 года по МПК G01M99/00 F04D29/18 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству для определения неисправности и способу определения неисправности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известна традиционная диагностическая система для прогнозирования сроков службы компонентов и т.п. Например, в Патентной литературе 1 описана система для диагностирования степени усталостного повреждения транспортного средства с целью предупреждения о приближающемся окончании срока службы элемента на передней стороне путем вычисления степени усталостного повреждения элемента на передней стороне на основании входных данных, зарегистрированных датчиком.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0003] Патентная литература 1: Публикация не прошедшей экспертизу заявки на изобретение Японии №2013-79920.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0004] В летающем объекте, таком как беспилотный космический аппарат, если устройство подачи текучей среды под давлением получает повреждение во время полета, могут быть приняты меры безопасности посредством разрушения корпуса летающего объекта. Однако в случае пилотируемого человеком летательного объекта его разрушение является неприемлемым. Поэтому необходимо обнаружить неисправность прежде, чем устройство подачи текучей среды под давлением будет повреждено, и безопасным образом прекратить эксплуатацию.

[0005] Время использования, в течение которого устройство подачи текучей среды под давлением используется в одном полете, является заданным, и возможна безопасная эксплуатация, если только степень накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением не достигает конца срока службы устройства подачи текучей среды под давлением в течение времени использования. Однако в устройстве подачи текучей среды под давлением летающего объекта в силу воздействия различных факторов накапливаются повреждения. Например, в устройстве подачи текучей среды под давлением в штатном режиме работы возникает незначительная неупорядоченная кавитация, и эта возбуждающая сила вызывает механическое напряжение, которое может привести к разрушению устройства подачи текучей среды под давлением. Таким образом, повреждения не всегда накапливаются с определенной скоростью.

[0006] В системе для диагностики степени усталостного повреждения, описанной в Патентной литературе 1, вследствие заданного порога предупреждения, предупреждение не может быть сделано в соответствующий момент времени, если скорость накопления степени усталостного повреждения изменяется. Например, эксплуатация может быть безопасной, но в соответствии с заданным порогом предупреждения устройство подачи текучей среды под давлением может быть определено как неисправное. Таким образом, необходимо улучшить точность определения неисправности компонента (устройства подачи текучей среды под давлением), используемого только в течение заданного времени использования при эксплуатации.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0007] Устройство для определения неисправности согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой устройство, которое выполнено с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, используемого в насосе. Устройство для определения неисправности содержит

блок считывания реакции на механическое напряжение, выполненный с возможностью считывания реакции на механическое напряжение, указывающей на временное изменение механического напряжения, приложенного к устройству подачи текучей среды под давлением;

блок вычисления степени накопленных усталостных повреждений, выполненный с возможностью вычисления степени накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение;

блок вычисления скорости уменьшения срока службы, выполненный с возможностью вычисления скорости уменьшения срока службы, которая представляет собой скорость изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени;

и блок определения, выполненный с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы. Устройство подачи текучей среды под давлением используется только в течение заданного времени использования при эксплуатации насоса.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Согласно настоящему изобретению улучшена точность определения неисправности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] На ФИГ. 1 представлена схема, показывающая пример объекта исследования устройства для определения неисправности согласно настоящему варианту реализации.

На ФИГ. 2 представлена функциональная блок-схема устройства для определения неисправности согласно настоящему варианту реализации.

На ФИГ. 3 представлена структурная схема аппаратных средств устройства для определения неисправности, показанного на ФИГ. 2.

На ФИГ. 4(а)-4(с) представлены диаграммы, объясняющие разложение реакции на механическое напряжение с использованием алгоритма расчета методом "дождя".

На ФИГ. 5(а)-5(с) представлены диаграммы, объясняющие разложение реакции на механическое напряжение с использованием алгоритма расчета методом "дождя".

На ФИГ. 6 представлена диаграмма, показывающая кривую S-N материала лопатки устройства подачи текучей среды под давлением.

На ФИГ. 7 представлена диаграмма, объясняющая определение неисправности устройства подачи текучей среды под давлением.

На ФИГ. 8 представлена структурная схема, показывающая пример способа определения неисправности, реализуемого устройством для определения неисправности, показанным на ФИГ. 2.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ

[0010] Устройство для определения неисправности согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой устройство, которое выполнено с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, используемого в насосе. Устройство для определения неисправности содержит блок считывания реакции на механическое напряжение, выполненный с возможностью считывания реакции на механическое напряжение, указывающей на временное изменение механического напряжения, приложенного к устройству подачи текучей среды под давлением;

блок вычисления степени накопленных усталостных повреждений, выполненный с возможностью вычисления степени накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение;

блок вычисления скорости уменьшения срока службы, выполненный с возможностью вычисления скорости уменьшения срока службы, которая является скоростью изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени;

и блок определения, выполненный с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы. Устройство подачи текучей среды под давлением используется только в течение заданного времени использования при эксплуатации насоса.

[0011] Способ определения неисправности согласно еще одному аспекту настоящего изобретения представляет собой способ определения неисправности, реализуемый устройством для определения неисправности, которое выполнено с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, используемого в насосе. Способ определения неисправности включает следующие этапы:

считывания реакции на механическое напряжение, указывающей на временное изменение механического напряжения, приложенного к устройству подачи текучей среды под давлением;

вычисление степени накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение;

вычисление скорости уменьшения срока службы, которая является скоростью изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени;

и определение неисправности устройства подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы. Устройство подачи текучей среды под давлением используют только в течение заданного времени использования при эксплуатации насоса.

[0012] В устройстве для определения неисправности и способе определения неисправности степень накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением вычисляется на основании реакции на механическое напряжение, приложенное к устройству подачи текучей среды под давлением, и вычисляется скорость уменьшения срока службы, которая представляет собой скорость изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени. Затем на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы определяется неисправность устройства подачи текучей среды под давлением. Таким образом, принимая в расчет не только степень накопленных усталостных повреждений, но также и скорость уменьшения срока службы, можно определить неисправность устройства подачи текучей среды под давлением согласно скорости накопления (скорости уменьшения срока службы) степени накопленных усталостных повреждений. В результате улучшена точность определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением.

[0013] Устройство для определения неисправности также содержит блок считывания давления, выполненный с возможностью считывания давления на входной стороне устройства подачи текучей среды под давлением. Блок считывания реакции на механическое напряжение выполнен с возможностью считывания реакции на механическое напряжение на основании реакции на давление, указывающей на временное изменение давления. В этом случае, если механическое напряжение, приложенное к устройству подачи текучей среды под давлением, невозможно измерить непосредственно, имеется возможность косвенного считывания реакции на механическое напряжение, приложенное к устройству подачи текучей среды под давлением, путем измерения давления на входной стороне устройства подачи текучей среды под давлением.

[0014] Блок определения на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы может выдавать прогноз о том, превысит ли степень накопленных усталостных повреждений предел срока службы, определяющий предел степени повреждения устройства подачи текучей среды под давлением, во время эксплуатации, и может определить неисправность устройства подачи текучей среды под давлением при выдаче прогноза о том, что степень накопленных усталостных повреждений превысит предел срока службы во время эксплуатации. Если степень накопленных усталостных повреждений превысит предел срока службы устройства подачи текучей среды под давлением во время эксплуатации, устройство подачи текучей среды под давлением может быть повреждено. Таким образом, если выдается прогноз о том, что степень накопленных усталостных повреждений превысит предел срока службы устройства подачи текучей среды под давлением во время эксплуатации, устройство подачи текучей среды под давлением определяется как неисправное. В результате можно определить неисправность устройства подачи текучей среды под давлением прежде, чем оно будет повреждено.

[0015] Блок определения может вычислять оставшийся срок службы в момент времени, когда истекло заданное истекшее время от момента времени начала эксплуатации, путем вычитания степени накопленных усталостных повреждений из предела срока службы, может вычислять оставшееся время до момента времени, когда степень накопленных усталостных повреждений достигнет предела срока службы, путем деления оставшегося срока службы на скорость уменьшения срока службы, и на основании оставшегося времени и истекшего времени может выдавать прогноз о том, превысит ли степень накопленных усталостных повреждений предел срока службы во время эксплуатации. В этом случае выдается прогноз о том, превысит ли степень накопленных усталостных повреждений предел срока службы во время эксплуатации на основании предположения, что оставшийся срок службы расходуется со скоростью уменьшения срока службы в момент времени, когда истекло истекшее время. Таким образом, если во время эксплуатации скорость уменьшения срока службы изменяется в силу действия некоторого фактора, можно определить неисправность устройства подачи текучей среды под давлением согласно скорости уменьшения срока службы. В результате улучшается точность определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением.

[0016] Блок определения может выдавать прогноз о том, что степень накопленных усталостных повреждений превысит предел срока службы во время эксплуатации, если сумма оставшегося времени и истекшего времени меньше, чем время использования. Превысит или не превысит степень накопленных усталостных повреждений предел срока службы во время эксплуатации, определяется количественным отношением суммы оставшегося времени и истекшего времени, и времени использования. Таким образом, может быть повышена точность предсказания того, превысит ли степень накопленных усталостных повреждений предел срока службы во время эксплуатации, и повышена точность определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением.

[0017] Блок определения может определять неисправность устройства подачи текучей среды под давлением, если скорость уменьшения срока службы больше, чем заданное опорное значение. Если скорость уменьшения срока службы больше, чем принятое опорное значение, в устройстве подачи текучей среды под давлением может возникнуть некоторая неисправность. Таким образом, путем определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, если скорость уменьшения срока службы больше опорного значения, неисправность устройства подачи текучей среды под давлением может быть определена прежде, чем устройство подачи текучей среды под давлением будет повреждено. В результате может быть улучшена точность определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением.

[2] ПРИМЕР ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ

[0018] Ниже описан один из вариантов реализации настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. В описании чертежей идентичные элементы обозначены одинаковыми номерами позиций, и повторяющиеся описания опущены.

[0019] На ФИГ. 1 приведена схема, показывающая пример объекта исследования для устройства для определения неисправности согласно настоящему варианту реализации. Как показано на ФИГ. 1, объектом исследования является устройство 2 подачи текучей среды под давлением, расположенный в турбонасосе ракеты 1. Ракета 1 является устройством, которое получает движущую силу в результате реакции на впрыск топлива, и является ракетой многократного использования, которая может использоваться неоднократно. Ракета 1 является, например, ракетой на жидком топливе. В двигателе ракеты 1 в качестве топлива используется жидкое топливо F, такое как жидкий водород и жидкий кислород. Ракета 1 оборудована турбонасосом для подачи жидкого топлива F под высоким давлением. Устройство 2 подачи текучей среды под давлением является вращающимся телом, расположенным на входной стороне турбонасоса для улучшения всасывающих характеристик турбонасоса. Устройство 2 подачи текучей среды под давлением расположено в трубе 3, проходящей в направлении В, и вращается вокруг оси АХ вращения, проходящей в направлении протяженности трубы 3. Устройство 2 подачи текучей среды под давлением всасывает жидкое топливо F, протекающее через трубу 3, и создает давление жидкого топлива F.

[0020] Поскольку устройство 2 подачи текучей среды под давлением всасывает жидкое топливо F под низким давлением, когда давление жидкого топлива F ниже, чем давление насыщенного пара жидкого топлива F, жидкое топливо F кипит, и образуются множество небольших пузырьков. Затем, когда давление вокруг пузырьков становится выше, чем давление насыщенного пара жидкого топлива F, пузырьки схлопываются. В этот момент, поскольку жидкое топливо F вокруг пузырьков сталкивается вблизи центра пузырьков, образуется волна давления, которая вызывает вибрацию. Таким образом, известно, что в жидком топливе F возникает кавитация, которая приводит к возникновению механического напряжения в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением. Помимо кавитации, механическое напряжение в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением возникает в силу различных факторов. Поскольку механическое напряжение накапливается в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением, оно может вызвать повреждение устройства 2 подачи текучей среды под давлением. Следует отметить, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением используется в течение предварительно заданного времени X использования на один полет. В частности, объектом исследования может быть лопатка устройства подачи текучей среды под давлением в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением, но в следующем ниже описании указано, что объектом исследования является устройство 2 подачи текучей среды под давлением.

[0021] На внутренней поверхности трубы 3 предусмотрен датчик 4 давления. Датчик 4 давления расположен, например, по существу том же положении, что и передний конец устройства 2 подачи текучей среды под давлением на входной стороне или в положении выше по ходу потока жидкого топлива F, отделенном заданным расстоянием от переднего конца устройства 2 подачи текучей среды под давлением на входной стороне в направлении В вдоль оси АХ вращения устройства 2 подачи текучей среды под давлением. Датчик 4 давления измеряет давление вокруг устройства 2 подачи текучей среды под давлением (давление на входной стороне) и передает измеренное давление устройству 10 определения неисправности.

[0022] На ФИГ. 2 показана функциональная блок-схема устройства для определения неисправности согласно настоящему варианту реализации. Устройство 10 определения неисправности, показанное на ФИГ. 2, является устройством, которое определяет неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением. Устройство 10 определения неисправности определяет неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений устройства 2 подачи текучей среды под давлением ракеты 1.

[0023] На ФИГ. 3 показана структурная схема аппаратных средств устройства 10 определения неисправности. Как показано на ФИГ. 3, устройство 10 определения неисправности может быть физически представлено в форме компьютера, содержащего аппаратные средства, такие как один или более процессоров 101, запоминающее устройство 102, которое является оперативным запоминающим устройством, таким как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), вспомогательное запоминающее устройство 103, такое как накопитель на жестком диске, устройство 104 ввода данных, такое как клавиатура, устройство 105 вывода, такое как дисплей, и устройство 106 связи, которое является устройством для передачи/приема данных, и т.п. Каждая функция устройства 10 определения неисправности, показанного на ФИГ. 2, реализуется путем загрузки одной или более заданных компьютерных программ в аппаратные средства, такие как один или более процессоров 101 и запоминающее устройство 102, для работы аппаратных средств под управлением одного или более процессоров 101, и считывания и записи данных в запоминающем устройстве 102 и вспомогательном запоминающем устройстве 103.

[0024] Ниже со ссылкой на ФИГ. 2 описаны компоненты устройства 10 определения неисправности. Устройство 10 определения 30 неисправности содержит блок 11 считывания давления, блок 12 считывания реакции на механическое напряжение, блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений, блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы, блок 15 определения и блок 16 вывода.

[0025] Блок 11 считывания давления функционирует как средство считывания давления для считывания давления на входной стороне устройства 2 подачи текучей среды под давлением. Блок 11 считывания давления считывает давление, измеренное датчиком 4 давления. Блок 11 считывания давления производит выборку давления, измеренного датчиком 4 давления, с интервалами ΔТ выборки, например приблизительно 10 кГц, для считывания реакции на давление. Реакцией на давление является последовательность давлений, указывающая на временное изменение давления на входной стороне устройства 2 подачи текучей среды под давлением и упорядочивающая давление на входной стороне устройства 2 подачи текучей среды под давлением в заданных временных интервалах во временном ряду. Блок 11 считывания давления передает реакцию на давление блоку 12 считывания реакции на механическое напряжение.

[0026] Блок 12 считывания реакции на механическое напряжение функционирует как средство для считывания реакции на механическое напряжение для считывания реакции на механическое напряжение на основании реакции на давление, полученной блоком 11 считывания давления. Реакция на механическое напряжение представляет собой последовательность механических напряжений, отражающая изменение механического напряжения во времени, приложенного к устройству 2 подачи текучей среды под давлением, и упорядочивающая механическое напряжение, приложенное к устройству 2 подачи текучей среды под давлением в заданных временных интервалах во временном ряду. Блок 12 считывания реакции на механическое напряжение преобразует реакцию на давление в реакцию на механическое напряжение, используя заданную передаточную функцию. Передаточной функцией является функция, которая определяет отношение между давлением, измеренным датчиком 4 давления, и механическим напряжением, возникающим в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением. Например, в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением расположен датчик деформации, и функция, определяющая отношение между давлением, измеренным датчиком 4 давления, и деформацией устройства 2 подачи текучей среды под давлением, измеренной датчиком деформации, получена заранее в качестве передаточной функции. Блок 12 считывания реакции на механическое напряжение передает полученную реакцию на механическое напряжение блоку 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений.

[0027] Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений функционирует как средство для вычисления степени накопленных усталостных повреждений для вычисления степени накопленных усталостных повреждений устройства 2 подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение, полученной блоком 12 считывания реакции на механическое напряжение. Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений раскладывает реакцию на механическое напряжение на наборы амплитуды механического напряжения и среднего механического напряжения с использованием, например, алгоритма расчета методом "дождя".

[0028] На ФИГ. 4 и 5 показаны диаграммы для объяснения разложения реакции на механическое напряжение с использованием алгоритма расчета методом "дождя". На ФИГ. 4(а)-4(с) и 5(а)-5(с) горизонтальная ось обозначает время, а вертикальная ось обозначает механическое напряжение σ. Как показано на ФИГ. 4(a), блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений извлекает объект оценки из реакции на механическое напряжение на участке Δ осуществления выборки. Участок Т осуществления выборки задан на основании минимального цикла, в котором оценивается реакция на механическое напряжение. Кроме того, интервал ΔТ выборки задан на основании максимального цикла, в котором оценивается реакция на механическое напряжение. Участок Т осуществления выборки может составлять, например, приблизительно несколько секунд. Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений извлекает максимальное значение и минимальное значение объекта оценки и делит объект оценки на первый половинный участок R1 и второй половинный участок R2 вдоль горизонтальной оси, устанавливая максимальное значение в качестве границы.

[0029] Затем, как показано на ФИГ. 4(b), блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений присоединяет первый половинный участок R1 позади второго половинного участка R2 для образования контейнера с формой, имеющей максимальные значения на обоих концах. Как показано на ФИГ. 4(c), блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений виртуально заполняет контейнер водой. Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений вычисляет разность между точкой Wmax1 максимального уровня воды и точкой Wmin1 минимального уровня воды как амплитуду σ_a1 механического напряжения, и вычисляет промежуточное значение между точкой Wmax1 максимального уровня воды и точкой Wmin1 минимального уровня воды как среднее механическое напряжение σ_m1. Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений назначает набору новый номер i, например, в возрастающем порядке каждый раз, когда в результате разложения получен отличающийся набор.

[0030] Затем, как показано на ФИГ. 5(a), блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений отводит воду из точки Wmin1 минимального уровня воды, и определяет новую точку Wmin2 минимального уровня воды. Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений вычисляет амплитуду σ_a2 механического напряжения и среднее механическое напряжение σ_m2 с использованием точки Wmax2 максимального уровня воды в хранилище воды, соответствующем точке Wmin2 минимального уровня воды, и точки Wmin2 минимального уровня воды. Аналогично, как показано на ФИГ. 5(b), блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений отводит воду из точки Wmin2 минимального уровня воды, определяет новую точку Wmin3 минимального уровня воды, и вычисляет амплитуду σ_а3 механического напряжения и среднее механическое напряжение σ_m3, используя точку Wmax3 максимального уровня воды и точку Wmin3 минимального уровня воды. Аналогично, как показано на ФИГ. 5(c), блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений отводит воду из точки Wmin3 минимального уровня воды, определяет новую точку Wmin4 минимального уровня воды и вычисляет амплитуду σ_а4 механического напряжения и среднее механическое напряжение σ_m4, используя точку Wmax4 максимального уровня воды и точку Wmin4 минимального уровня воды.

[0031] Таким образом, блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений раскладывает реакцию на механическое напряжение объекта оценки на множество наборов (σ_ai, σ_mi). Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений подсчитывает число n_i получений каждого набора. В этом примере каждое число в ряду от n₁ до n₄ равно 1 в разложении, показанном на ФИГ. 4 и 5. Затем блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений выполняет подобную обработку следующего участка Т осуществления выборки. Когда в результате дальнейшего разложения получен отличающийся набор, блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений назначает этому набору номер i как последовательный номер наборов, полученных в результате предыдущего разложения.

[0032] Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений для каждого из k (k - целое число 1 или более) наборов (σ_ai, σ_mi) вычисляет амплитуду S_si эквивалентного механического напряжения, используя измененную диаграмму Гудмана, выраженную Формулой (1). Амплитуда S_si эквивалентного механического напряжения представляет собой изменяющееся механическое напряжение, модифицированное с учетом влияния на усталостную прочность при наличии среднего механического напряжения. Прочность S_b на разрыв является прочностью на разрыв материала лопатки устройства 2 подачи текучей среды под давлением и представляет собой фиксированное значение, определяемое материалом лопатки. Номер i представляет собой целое число, большее или равное 1 и меньшее или равное k.

[0033] На ФИГ. 6 представлена диаграмма, показывающая кривую S-N материала лопатки устройства 2 подачи текучей среды под давлением. На ФИГ. 6 горизонтальная ось обозначает количество N циклов, а вертикальная ось обозначает амплитуду механического напряжения. Кривая S-N обозначает количество циклов N, при котором повреждается устройство 2 подачи текучей среды под давлением, когда возникает только механическое напряжение с каждой амплитудой механического напряжения. Эта кривая S-N определена на основании результата испытаний на усталость материала лопатки устройства 2 подачи текучей среды под давлением. График G1 на ФИГ. 6 показывает правило Майнера, а график G2 показывает модифицированное правило Майнера.

[0034] На основании кривой S-N для материала лопатки устройства 2 подачи текучей среды под давлением блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений вычисляет с использованием Формулы (2) количество циклов N_i, при котором повреждается устройство 2 подачи текучей среды под давлением, когда в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением возникает только механическое напряжение с амплитудой S_si эквивалентного механического напряжения. Опорное количество циклов N₀ является количеством циклов, при котором повреждается устройство 2 подачи текучей среды под давлением, когда в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением возникает только механическое напряжение опорной амплитуды S₀ механического напряжения. Наклон b является наклоном кривой S-N. С учетом эффекта концентрации механического напряжения из-за знакопеременного механического напряжения значение наклона b может быть равно двойному наклону кривой S-N.

[0035] Когда используется модифицированное правило Майнера, степень ψ(t) накопленного усталостного повреждения выражается Формулой (3). Степень ψ(t) накопленного усталостного повреждения является степенью накопленного усталостного повреждения от времени начала n-ого полета до времени, когда истекло истекшее время t. Следует отметить, что истекшее время t является временем, истекшим от момента времени начала n-ого полета, и для его исчисления в качестве единицы измерения используется интервал ΔТ выборки. Таким образом, каждый раз истекшее время от начала n-ого полета увеличивается на интервал ΔT выборки, и к истекшему времени t добавляется "1". В приведенном ниже описании момент времени, когда истекло истекшее время t от начала n-ого полета, может быть названо просто как "истекшее время t".

[0036] Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений вычисляет степень ψ(t) накопленных усталостных повреждений с использованием Формулы (3). Блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений вычисляет степень ψ(t) накопленных усталостных повреждений в каждом интервале ΔТ выборки и передает вычисленную степень ψ(t) накопленных усталостных повреждений блоку 14 вычисления скорости уменьшения срока службы и блоку 15 определения.

[0037] Блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы функционирует в качестве средства для вычисления скорости уменьшения срока службы, предназначенного для вычисления скорости ψ'(t) уменьшения срока службы, которая является скоростью изменения степени ψ(t) накопленных усталостных повреждений во времени. Блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы вычисляет разность Δψ степеней ψ(t) накопленных усталостных повреждений, принятых от блока 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений, в каждом интервале ΔТ выборки. Таким образом, блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы вычисляет разность Δψ(t) в момент времени, когда истекло истекшее время t, путем вычитания степени ψ(t-1) накопленных усталостных повреждений из степени ψ(t) накопленных усталостных повреждений.

[0038] Как показано в Формуле (4), блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы вычисляет скорость ψ'(t) уменьшения срока службы в истекшее время t делением разности Δψ(t) на интервал ΔТ выборки. Блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы передает расчетную скорость ψ'(t) уменьшения срока службы блоку 15 определения.

[0039] Блок 15 определения функционирует в качестве средства для определения, предназначенного для определения неисправности устройства 2 подачи текучей среды под давлением на основании степени ψ накопленных усталостных повреждений и скорости ψ'(t) уменьшения срока службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением. Ниже со ссылкой на ФИГ. 7 описаны общие принципы определения неисправности устройства 2 подачи текучей среды под давлением блоком 15 определения.

[0040] На ФИГ. 7 показана диаграмма, объясняющая определение неисправности устройства 2 подачи текучей среды под давлением. На ФИГ. 7 горизонтальная ось обозначает время, а вертикальная ось обозначает степень ψ накопленных усталостных повреждений. Значение, полученное установкой срока службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением в значение "1" и делением срока службы на коэффициент sf безопасности срока службы, является пределом (1/sf) срока службы. Коэффициент sf безопасности срока службы представляет собой значение для задания ограничения для срока службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением и составляет, например, приблизительно от 1 до 5. Таким образом, предел (1/sf) срока службы является значением, которое определяет предел приемлемой степени повреждения устройства 2 подачи текучей среды под давлением. Кроме того, устройство 2 подачи текучей среды под давлением эксплуатируется только в течение времени X использования на один полет ракеты 1. В момент времени начала n-ого полета степень ψ_n-1 накопленных усталостных повреждений накапливается от полета к полету до (n-1)-го полета. В этом случае оставшийся срок службы составляет, например, (1/sf-ψ_n-1).

[0041] Считается, что при n-ом полете устройство 2 подачи текучей среды под давлением будет определено как исправное, если степень ψ накопленных усталостных повреждений не превышает предела (1/sf) срока службы, и считается, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением будет определено как неисправное, если степень ψ накопленных усталостных повреждений превышает предел (1/sf) срока службы. Таким образом, блок 15 определения на основании степени ψ(t) накопленных усталостных повреждений и скорости ψ'(t) уменьшения срока службы выдает прогноз о том, превысит ли степень ψ накопленных усталостных повреждений предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета. Блок 15 определения определяет, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением неисправно, при прогнозировании, что степень ψ накопленных усталостных повреждений превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета. Блок 15 определения определяет, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением исправно, при прогнозировании, что степень ψ накопленных усталостных повреждений не превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета. В частности, при условии, что срок службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением непрерывно расходуется со скоростью ψ'(t) уменьшения срока службы в момент наступления истекшего времени t, блок 15 определения выполняет определение неисправности устройства 2 подачи текучей среды под давлением на основании того, превысит ли степень ψ накопленных усталостных повреждений предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета.

[0042] Более конкретно, блок 15 определения определяет неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением, используя значение D(t) определителя, показанное в Формуле (5).

[0043] Значение, полученное добавлением степени ψ_n(t) накопленных усталостных повреждений за период от момента времени начала n-ого полета до момента, когда наступает истекшее время t, к степени ψ_n-1 накопленных усталостных повреждений до (n-1)-го полета ракеты 1, является степенью ψ накопленных усталостных повреждений от времени начала первого полета до истекшего времени t в n-ом полете. Блок 15 определения вычисляет оставшийся срок службы на основании предела (1/sf) срока службы и степени ψ накопленных усталостных повреждений. Например, блок 15 определения вычитает степень ψ накопленных усталостных повреждений из предела (1/sf) срока службы и определяет результат вычитания как оставшийся срок службы на момент истекшего времени t. Таким образом, как показано в числителе первого члена в правой части Формулы (5), блок 15 определения вычисляет оставшийся срок службы на момент истекшего времени t.

[0044] Блок 15 определения вычисляет оставшееся время tr(t) на основании оставшегося срока службы и скорости ψ'(t) уменьшения срока службы. Например, как показано в первом члене в правой части Формулы (5), блок 15 определения вычисляет оставшееся время tr(t) путем деления оставшегося срока службы на скорость ψ'(t) уменьшения срока службы. Оставшееся время tr(t) представляет собой время до момента, когда степень ψ накопленных усталостных повреждений достигнет предела (1/sf) срока службы, при условии, что срок службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением непрерывно расходуется со скоростью ψ'(t) уменьшения срока службы. Блок 15 определения на основании оставшегося времени tr(t) и истекшего времени t выдает прогноз о том, превысит ли степень ψ накопленных усталостных повреждений предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета. В частности, блок 15 определения выдает прогноз о том, что степень ψ накопленных усталостных повреждений превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета, если сумма оставшегося времени tr(t) и истекшего времени t меньше, чем время X использования, и что степень ψ накопленных усталостных повреждений не превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета, если сумма оставшегося времени tr(t) и истекшего времени t равна или больше, чем время X использования.

[0045] Таким образом, как показано в Формуле (6), если значение D(t) определителя является отрицательным значением, блок 15 определения предсказывает, что степень ψ накопленных усталостных повреждений превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета, и определяет, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением неисправно. Когда значение D(t) определителя равно или больше «0», блок 15 определения предсказывает, что степень ψ накопленных усталостных повреждений не превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета, и определяет, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением исправно.

[0046] Как показано на ФИГ. 7, устройство 2 подачи текучей среды под давлением может быть определено как неисправное, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы больше, чем опорное значение ψ'_cri, которое является наклоном графика G_cri, и как исправный, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы равна или меньше, чем опорное значение ψ'_cri. Таким образом, как показано в Формуле (7), блок 15 определения может определить, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением неисправно, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы больше, чем заданное опорное значение ψ'_cri, и что устройство 2 подачи текучей среды под давлением исправно, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы равна или меньше, чем заданное опорное значение ψ'_cri. Опорное значение ψ'_cri определено экспериментально или иным подобным способом.

[0047] Блок 15 определения передает результат определения, указывающий на неисправность или исправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением, блоку 16 вывода.

[0048] Блок 16 вывода функционирует как средство для вывода для вывода результата определения, определенного блоком 15 определения. Блок 16 вывода передает на выходе результат определения на устройство 105 вывода (показанное на ФИГ. 3), такое как дисплей. Если результат определения указывает на неисправность, блок 16 вывода может передать команду остановки в управляющий блок ракеты 1 для безопасного прекращения эксплуатации ракеты 1.

[0049] Ниже описан пример способа определения неисправности, реализуемого устройством 10 для определения неисправности. На ФИГ. 8 представлена блок-схема, показывающая пример способа определения неисправности, выполняемого устройством 10 для определения неисправности. Последовательность обработки, показанная на ФИГ. 8, начинается в момент времени, когда начинается n-ый полет ракеты 1.

[0050] Сначала на этапе ST11 блок 11 считывания давления считывает давление, измеренное датчиком 4 давления, как давление на входной стороне устройства 2 подачи текучей среды под давлением. В частности, блок 11 считывания давления получает реакцию на давление на входной стороне устройства 2 подачи текучей среды под давлением, выполняя выборку давления, измеренного датчиком 4 давления. Затем блок 11 считывания давления передает реакцию на давление блоку 12 считывания реакции на механическое напряжение.

[0051] Затем на этапе ST12 блок 12 считывания реакции на механическое напряжение получает реакцию на механическое напряжение на основании реакции на давление. В частности, блок 12 считывания реакции на механическое напряжение преобразует реакцию на давление в реакцию на механическое напряжение, используя заданную передаточную функцию. Затем блок 12 считывания реакции на механическое напряжение передает на выходе реакцию на механическое напряжение блоку 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений.

[0052] Затем на этапе ST13 блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений вычисляет степень ψ(t) накопленных усталостных повреждений устройства 2 подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение, полученной блоком 12 считывания реакции на механическое напряжение. В частности, блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений раскладывает реакцию на механическое напряжение на множество наборов (σ_ai, σ_mi), используя, например, алгоритм расчета методом "дождя". Затем блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений для каждого набора (σ_ai, σ_mi) вычисляет по Формуле (1) амплитуду S_si эквивалентного механического напряжения. Затем блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений вычисляет по Формуле (2) количество циклов N_i, при котором повреждается устройство 2 подачи текучей среды под давлением, когда в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением возникает только механическое напряжение с амплитудой S_si эквивалентного механического напряжения. Затем блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений вычисляет по Формуле (3) степень ψ(t) накопленных усталостных повреждений и передает ее блоку 14 вычисления скорости уменьшения срока службы и блоку 15 определения.

[0053] Затем на этапе ST14 блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы вычисляет скорость ψ'(t) уменьшения срока службы. В частности, блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы вычисляет разность Δψ(t) между степенью ψ(t) накопленных усталостных повреждений и степенью ψ(t-1) накопленных усталостных повреждений. Затем блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы вычисляет по Формуле (4) скорость ψ'(t) уменьшения срока службы и передает скорость ψ'(t) уменьшения срока службы блоку 15 определения.

[0054] Затем на этапе ST15 блок 15 определения вычисляет значение D(t) определителя по Формуле (5). Затем на этапе ST16 блок 15 определения выполняет определение неисправности устройства 2 подачи текучей среды под давлением. В частности, как показано в Формуле (6), если значение D(t) определителя является отрицательным значением, блок 15 определения предсказывает, что степень ψ накопленных усталостных повреждений превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета, и определяет, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением неисправно. Если значение D(t) определителя равно или больше, чем «0», блок 15 определения выдает прогноз о том, что степеньψ накопленных усталостных повреждений не превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета, и определяет, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением исправно. Согласно еще одному варианту реализации, как показано в Формуле (7), блок 15 определения может определить, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением неисправно, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы больше, чем опорное значение ψ'_cri, и что устройство 2 подачи текучей среды под давлением исправно, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы равна или меньше, чем опорное значение ψ'_cri. Затем блок 15 определения передает результат определения, указывающий на неисправность или исправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением, блоку 16 вывода.

[0055] Затем на этапе ST17 блок 16 вывода определяет исправность или неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением на основании результата определения. Если результат определения указывает, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением исправно (этап ST17;

выход "Нет"), блок 16 вывода передает на выходе результат определения в устройство 105 вывода (см. ФИГ. 3), такое как дисплей, и обработка на этапах ST11-ST17 повторяется в следующий истекший момент времени t+1. После этого на этапе ST17, поскольку результат определения указывает, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением исправно, обработка на этапах ST11-ST17 повторяется в каждом интервале ΔТ выборки.

[0056] С другой стороны, если результат определения указывает, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением неисправно (этап ST17;

выход "Да"), блок 16 вывода передает на выходе результат определения в устройство 105 вывода, такое как дисплей, и на этапе ST18 передает команду остановки управляющему блоку ракеты 1 для безопасного прекращения эксплуатации ракеты 1. Таким образом, последовательность обработки способа определения неисправности устройством 10 определения неисправности завершена.

[0057] Как описано выше, в устройстве 10 для определения неисправности и способе определения неисправности, выполняемом устройством 10 для определения неисправности, степень ψ накопленных усталостных повреждений устройства 2 подачи текучей среды под давлением вычисляется на основании реакции на механическое напряжение, приложенное к устройству 2 подачи текучей среды под давлением, и скорости ψ'(t) уменьшения срока службы, т.е. вычисляется скорость изменения степени ψ накопленных усталостных повреждений во времени. Затем на основании степени ψ накопленных усталостных повреждений и скорости ψ'(t) уменьшения срока службы определяется неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением.

[0058] Время X использования, в течение которого устройство 2 подачи текучей среды под давлением используется в одном полете, является заданным, и эксплуатация ракеты 1 может быть благополучно продолжена, если степень ψ накопленных усталостных повреждений устройства 2 подачи текучей среды под давлением не достигает конца срока службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением в течение времени X использования. Например, при заданном пороге для степени ψ накопленных усталостных повреждений можно считать, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением является неисправным, если степень ψ накопленных усталостных повреждений превышает этот порог. Однако поскольку повреждения устройства 2 подачи текучей среды под давлением ракеты 1 накапливаются по различным причинам, степень ψ накопленных усталостных повреждений не всегда накапливается с заданной скоростью. Таким образом, если скорость накопления (скорость ψ'(t) уменьшения срока службы) степени ψ накопленных усталостных повреждений изменяется, неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением не может быть определена в соответствующий момент времени. Например, если в целях безопасности задан большой порог, устройство 2 подачи текучей среды под давлением может быть определен как неисправный, несмотря на то, что ракету 1 еще можно безопасно эксплуатировать.

[0059] С другой стороны, в устройстве 10 определения неисправности, за счет принятия в расчет не только степени ψ накопленных усталостных повреждений, но также и скорости ψ'(t) уменьшения срока службы, можно определить неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением согласно скорости накопления (скорости ψ'(t) уменьшения срока службы) степени ψ накопленных усталостных повреждений. В результате точность определения неисправности устройства 2 подачи текучей среды под давлением может быть повышена.

[0060] В частности, на основании степени ψ накопленных усталостных повреждений и скорости ψ'(t) уменьшения срока службы выдается прогноз о том, превысит ли степень ψ накопленных усталостных повреждений устройства 2 подачи текучей среды под давлением предел (1/sf) срока службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением во время n-ого полета ракеты 1. Если степень ψ накопленных усталостных повреждений превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета ракеты 1, устройство 2 подачи текучей среды под давлением может быть повреждено. Таким образом, если выдан прогноз о том, что степень ψ накопленных усталостных повреждений превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета ракеты 1, устройство 2 подачи текучей среды под давлением определяется как неисправное. В результате можно определить неисправность устройства подачи текучей среды под давлением до того, как устройство 2 подачи текучей среды под давлением будет повреждено.

[0061] Более конкретно, оставшийся срок службы вычисляют путем вычитания степени ψ накопленных усталостных повреждений из предела (1/sf) срока службы в момент времени, когда истекло истекшее время t от времени начала n-ого полета ракеты 1. Затем делением оставшегося срока службы на скорость ψ'(t) уменьшения срока службы в момент истекшего времени t вычисляют оставшееся время tr(t) до момента времени, когда степень ψ накопленных усталостных повреждений достигнет предела (1/sf) срока службы. Затем на основании оставшегося времени tr(t) и истекшего времени t выдают прогноз о том, превысит ли степень ψ накопленных усталостных повреждений предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета ракеты 1. Факт того, превысит или не превысит степень ψ накопленных усталостных повреждений предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета ракеты 1, определяется количественным соотношением между суммой оставшегося времени tr(t) и истекшего времени t, и временем X использования. Таким образом, если сумма оставшегося времени tr(t) и истекшего времени t меньше, чем время X использования, выдается прогноз о том, что степень ψ накопленных усталостных повреждений превысит предел (1/sf) срока службы во время n-ого полета ракеты 1. Таким образом, на основании предположения, что оставшийся срок службы расходуется со скоростью ψ'(t) уменьшения срока службы, выдается прогноз о превышении или не превышении степенью ψ накопленных усталостных повреждений предела (1/sf) срока службы во время n-ого полета ракеты 1.

[0062] Например, если выдан прогноз о том, что в истекшее время t₁ и истекшее время t₂ степень ψ накопленных усталостных повреждений не превысит предел (1/sf) срока службы, как показано на ФИГ. 7, устройство 2 подачи текучей среды под давлением определяется как исправное. Однако, если выдан прогноз о том, что в момент истекшего времени t₃ степень ψ накопленных усталостных повреждений превысит предел (1/sf) срока службы, устройство 2 подачи текучей среды под давлением определяется как неисправное. Таким образом, путем отслеживания скорости ψ'(t) уменьшения срока службы в режиме реального времени во время полета ракеты 1 можно определить, закончится ли срок службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением во время полета ракеты 1. По этой причине, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы изменяется в силу действия некоторых факторов во время полета ракеты 1, можно определить неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением на основании скорости ψ'(t) уменьшения срока службы. В результате точность определения неисправности устройства 2 подачи текучей среды под давлением может быть повышена.

[0063] Например, если возбуждающая сила, вырабатываемая в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением, увеличивается вследствие некоторой неисправности, амплитуда деформации в конструкции чрезмерно возрастает. В таком случае, поскольку предел (1/sf) срока службы задан с ограничением для срока службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением в целях предотвращения повреждения устройства 2 подачи текучей среды под давлением из-за многоцикловой усталости, можно прекратить эксплуатацию двигателя ракеты 1 в соответствии с ограничением по сроку службы устройства 2 подачи текучей среды под давлением.

[0064] Кроме того, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы больше, чем принятое опорное значение ψ'_cti, в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением может возникнуть некоторая неисправность. Таким образом, путем определения устройства 2 подачи текучей среды под давлением как неисправного в случае, если скорость ψ'(t) уменьшения срока службы больше, чем опорное значение ψ'_cti, можно определить неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением прежде, чем устройство 2 подачи текучей среды под давлением будет повреждено. В результате точность определения неисправности устройства 2 подачи текучей среды под давлением может быть повышена.

[0065] Выше описан вариант реализации настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничено представленным выше вариантом реализации. Например, устройство 2 подачи текучей среды под давлением может быть снабжено датчиком деформации. В этом случае блок 12 считывания реакции на механическое напряжение может непосредственно получать реакцию на механическое напряжение на основании деформации устройства 2 подачи текучей среды под давлением, измеренной датчиком деформации. В этом случае блок 11 считывания давления может быть исключен. Кроме того, если деформация устройства 2 подачи текучей среды под давлением не может быть измерена датчиком деформации, блок 12 считывания реакции на механическое напряжение может получать реакцию на механическое напряжение на основании реакции на давление. Таким образом, если механическое напряжение (деформация), возникающее в устройстве 2 подачи текучей среды под давлением, не может быть измерено непосредственно, путем измерения давления на входной стороне устройства 2 подачи текучей среды под давлением посредством датчика 4 давления можно опосредованно получить реакцию на механическое напряжение, приложенное к устройству 2 подачи текучей среды под давлением.

[0066] Кроме того, блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений может вычислять степень ψ накопленных усталостных повреждений путем добавления степени накопленных усталостных повреждений ψ_n-1 до (n-1)-го полета к степени ψ(t) накопленных усталостных повреждений. В этом случае блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений может передавать степень ψ накопленных усталостных повреждений блоку 14 вычисления скорости уменьшения срока службы и блоку 15 определения.

[0067] Кроме того, если результат определения указывает, что устройство 2 подачи текучей среды под давлением неисправно, блок 16 вывода может не передавать команду остановки управляющему блоку ракеты 1. Администратор может подтвердить результат определения, переданный устройству 105 вывода, такому как дисплей, и вручную передать команду остановки управляющему блоку ракеты 1.

[0068] Кроме того, устройство 10 определения неисправности может определять не только неисправность устройства 2 подачи текучей среды под давлением турбонасоса ракеты 1, но также и неисправность устройства подачи текучей среды под давлением промышленного насоса общего назначения. В этом случае устройство подачи текучей среды под давлением используется в течение заданного времени X работы насоса. Согласно еще одному варианту реализации устройство 10 для определения неисправности может определять неисправность компонентов, используемых в течение заданного времени X их работы. В любом случае блок 11 считывания давления, блок 12 считывания реакции на механическое напряжение, блок 13 вычисления степени накопленных усталостных повреждений, блок 14 вычисления скорости уменьшения срока службы, блок 15 определения и блок 16 вывода действуют тем же образом, как и в представленном выше варианте реализации.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0069] Устройство для определения неисправности и способ определения неисправности согласно настоящему изобретению могут повысить точность определения неисправности.

[0070] ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 - Ракета

2 - Устройство подачи текучей среды под давлением

4 - Датчик давления

10 - Устройство для определения неисправности

11 - Блок считывания давления

12 - Блок считывания реакции на механическое напряжение

13 - Блок вычисления степени накопленных усталостных повреждений

14 - Блок вычисления скорости уменьшения срока службы

15 - Блок определения

16 - Блок вывода

Настоящее изобретение относится к устройству для определения неисправности и способу определения неисправности. Устройство для определения неисправности согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой устройство для определения неисправности, которое выполнено с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, используемого в насосе, причем устройство для определения неисправности содержит блок считывания реакции на механическое напряжение, выполненный с возможностью считывания реакции на механическое напряжение, указывающей на временное изменение механического напряжения, приложенного к устройству подачи текучей среды под давлением, блок вычисления степени накопленных усталостных повреждений, выполненный с возможностью вычисления степени накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение, блок вычисления скорости уменьшения срока службы, выполненный с возможностью вычисления скорости уменьшения срока службы, которая представляет собой скорость изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени, и блок определения, выполненный с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы, причем устройство подачи текучей среды под давлением выполнено с возможностью его использования только в течение заданного времени использования при эксплуатации насоса. Технический результат - улучшение точности определения неисправности. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для определения неисправности, выполненное с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, используемого в насосе, и содержащее:

блок считывания реакции на механическое напряжение, выполненный с возможностью считывания реакции на механическое напряжение, указывающей на временное изменение механического напряжения, приложенного к устройству подачи текучей среды под давлением;

блок вычисления степени накопленных усталостных повреждений, выполненный с возможностью вычисления степени накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение;

блок вычисления скорости уменьшения срока службы, выполненный с возможностью вычисления скорости уменьшения срока службы, которая представляет собой скорость изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени;

и

блок определения, выполненный с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы, причем

устройство подачи текучей среды под давлением выполнено с возможностью его использования только в течение заданного времени использования при эксплуатации насоса.

2. Устройство для определения неисправности по п. 1, также содержащее:

блок считывания давления, выполненный с возможностью считывания давления на входной стороне устройства подачи текучей среды под давлением, причем

блок считывания реакции на механическое напряжение выполнен с возможностью считывания реакции на механическое напряжение на основании реакции на давление, указывающей на временное изменение давления.

3. Устройство для определения неисправности по п. 1 или 2, в котором блок определения выполнен с возможностью выдачи, на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы, прогноза о том, превысит ли степень накопленных усталостных повреждений предел срока службы, определяющий предел степени повреждения устройства подачи текучей среды под давлением во время эксплуатации, и определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением при выдаче прогноза о том, что степень накопленных усталостных повреждений превысит предел срока службы во время эксплуатации.

4. Устройство для определения неисправности по п. 3, в котором блок определения выполнен с возможностью вычисления оставшегося срока службы в момент времени, в который истекло заданное истекшее время от момента времени начала эксплуатации, путем вычитания степени накопленных усталостных повреждений из предела срока службы;

вычисления оставшегося времени до момента времени, когда степень накопленных усталостных повреждений достигнет предела срока службы, путем деления оставшегося срока службы на скорость уменьшения срока службы

и выдачи, на основании оставшегося времени и истекшего времени, прогноза о том, превысит ли степень накопленных усталостных повреждений предел срока службы во время эксплуатации.

5. Устройство для определения неисправности по п. 4, в котором блок определения выполнен с возможностью выдачи прогноза о том, что степень накопленных усталостных повреждений превысит предел срока службы во время эксплуатации, если сумма оставшегося времени и истекшего времени меньше, чем время использования.

6. Устройство для определения неисправности по любому из пп. 1-5, в котором блок определения выполнен с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, если скорость уменьшения срока службы больше, чем заданное опорное значение.

7. Способ определения неисправности, реализуемый устройством для определения неисправности, которое выполнено с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, используемого в насосе, включающий следующие этапы:

считывание реакции на механическое напряжение, указывающей на временное изменение механического напряжения, приложенного к устройству подачи текучей среды под давлением;

вычисление степени накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение;

вычисление скорости уменьшения срока службы, которая представляет собой скорость изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени;

и

определение неисправности устройства подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы, причем

устройство подачи текучей среды под давлением используют только в течение заданного времени использования при эксплуатации насоса.