Эффективность применения техники

Инженерная техника находит широкое применение при выполнении всех задач инженерного обеспечения.

Важнейшим вопросом в работе войсковых инженеров, наряду с определением основных задач инженерного обеспечения и способов их выполнения, является эффективное применение в ходе решений этих задач инженерной техники. При инженерном обеспечении боевых действий войск, цели инженерного обеспечения и средства их достижения находятся в органическом единстве, поэтому все большую актуальность приобретают вопросы оценки эффективности инженерной техники.

Изучение теории эффективности расширяет кругозор офицеров, дает им технические знания, необходимые для организации эксплуатации и ремонта инженерной техники в частях и соединениях инженерных войск в мирное и военное время.

 

Свойства и параметры

Инженерная машина имеет множество различных свойств, которые могут проявляться при ее создании и эксплуатации. Они определяются в основном ее назначением, принципом действия и условиями применения при выполнении задач инженерного обеспечения боя.

Общие, наиболее распространенные свойства, которые характеризуют инженерную технику, называются эксплуатационно-техническими.

К общим эксплуатационно-техническим свойствам инженерной техники относят:

1. Производительность;

2. Маневренность;

3. Транспортабельность;

4. Живучесть (стойкость);

5. Приспособленность к работе на зараженной местности;

6. Надежность;

7. Экономичность.

Необходимо отметить, что любые свойства инженерной техники количественно характеризуются параметрами.

Параметр машины – величина, характеризующая её конструкцию, режим работы или отдельные свойства. Параметры определяют техническую характеристику изделия или процесса преимущественно с точки зрения производительности, мощности, скорости, основных размеров.

Различают:

1. Конструктивные;

2. Технические;

3. Эксплуатационные параметры.

К конструктивным параметрам относят:

1. Массу;

2. Габаритные и другие виды размеров;

3. Максимальную скорость;

4. Частоту вращения коленчатого вала двигателя и мощность на номинальном режиме;

5. Скоростную и тягово-сцепную характеристики;

6. Механическую характеристику рабочего оборудования.

Конструктивные параметры носят, как правило, более или менее стабильный характер и не зависят от условий применения.

К техническим параметрам относят:

1. Затраты времени на технологические операции;

2. Затраты времени на организационно-эксплуатационные операции;

3. Баланс времени работы машины в процессе выполнения задачи.

Эксплуатационные параметры являются основными показателями свойств машины и зависят не только от ее конструкции, но и от внешних факторов – условий эксплуатации. К ним относят производительность, скорость движения на марше, запас хода, наработку на отказ, ресурс и другие характеристики.

 

Вернемся к подробному рассмотрению эксплуатационно-технических свойств.

Производительность - свойство, характеризующее способность машины выполнять тот или иной объем работ в единицу времени в определенных условиях эксплуатации. Она используется обычно для расчета объема или времени выполнения задачи, суждения о техническом состоянии машины и оценки организации выполнения работ с ее применением.

Затраты времени на технологические операции в общем случае определяются по формуле

,             (1.1)

где , , ,  – соответственно время на подготовку машины к работе, холостые ходы, повороты машины и вспомогательные операции, ч.

Затраты времени на организационно-эксплуатационные операции включают следующие составляющие

 

,               (1.2)

 

где   - затраты времени на передвижение машины в районе выполнения задачи, ч;

 – затраты времени на монтажно-демонтажные работы, выполненные в машине, ч;

– затраты времени на техническое обслуживание машины, ч;

– затраты времени на ремонт (восстановление работоспособности) машины, ч.

Баланс времени работы машины  в процессе выполнения задачи включает три составляющих

 

                       (1.3)

 

где  – время, затрачиваемое машиной непосредственно на работу (время работы рабочего оборудования), ч.

В соответствии с этими затратами времени различают три вида производительности: конструктивную , техническую  и эксплуатационную П _э.

Конструктивной производительностью называется максимальная производительность, которую может развить машина, работая непрерывно на расчетной скорости и при расчетном значении сил рабочих сопротивлений. Она определяется тяговым расчетом или экспериментально по формуле

 

                                     (1.4)

 

где  – объем задачи, выполненной инженерной машиной за время .

Конструктивная производительность характеризует максимальные технические возможности машины.

Техническая производительность – это средняя производительность, развиваемая машиной, с учетом затрат времени на технологические операции. Она позволяет оценить технологичность работы машины и определяется по формуле

 

                            .(1.5)

 

Эксплуатационная производительность - это средняя условная производительность машины, развиваемая при выполнении задачи в определенных условиях эксплуатации с учетом технологических и организационно-эксплуатационных факторов.

Эксплуатационная производительность определяется по формуле

 

                   (1.6)

Маневренность – свойство машины, включающее проходимость, подвижность, поворотливость и управляемость.

Проходимость – способность машины двигаться по плохим дорогам и вне дорог.

Подвижность – способность двигаться с высокими средними скоростями.

Поворотливость и управляемость – свойства, характеризующие соответственно возможность поворота машины в стесненных условиях и способность ее сохранять или легко изменять направление движения под действием системы управления.

Транспортабельность – свойство, характеризующее приспособленность машины к перевозкам различными видами транспорта.

К параметрам, от которых зависит транспортабельность, относят габаритные размеры, массу и общее время, необходимое для подготовки машины к перевозкам тем или другим видом транспорта.

Маневренность и транспортабельность часто объединяют в одно свойство – мобильность.

Живучесть – свойство, характеризующее степень устойчивости машины к воздействию поражающих факторов различных видов оружия. Эти факторы могут вывести из строя, как расчет, так и материальную часть. От ядерных средств поражения на расчет могут действовать ионизирующее излучение, проникающее через стенки кабины или корпуса, ударная волна и световой поток.

Выход из строя материальной части возможен, прежде всего, вследствие механического действия ударной волны – местного разрушения корпуса, срыва отдельных узлов, а также из-за опрокидывания или метания машины.

Живучесть машины характеризуется следующими параметрами:

- по защите от ионизирующего излучения – коэффициентами ослабления γ-излучения  и нейтронного потока  ядерного взрыва;

- по ударной волне – допустимым для данной машины избыточным давлением во фронте ударной волны;

- по световому излучению – световым импульсом и, при котором машины и расчет не выходят из строя.

Для небронированной инженерной и автотракторной техники главным поражающим фактором ядерного взрыва является ударная волна, по которой в основном и оцениваются свойства живучести. Установлено, что полные разрушения материальной части наступают при давлении 6-8 Н/см² и более, средние – около 5 Н/см² и слабые – при 1,5-2 Н/см².

Приспособленность к работе на зараженной местности – свойство, которое обеспечивается степенью защиты экипажа от γ -излучения, идущего от радиоактивно зараженной местности, герметизацией кабины (корпуса), наличием системы подпора воздуха и фильтровентиляции, а также удобством управления машиной из загерметизированной кабины (корпуса).

Параметрами этого свойства являются:

  - коэффициент ослабления γ – излучения, идущего с местности (энергия γ - квантов около 1,8 МэВ). Ослабление излучения обеспечивается ограждающими конструкциями кабины, элементами корпуса и агрегатами машины;

 – время, в течение которого расчет может непрерывно выполнять задачу, находясь в загерметизированной кабине.

В большинстве машин инженерного вооружения предусмотрены различные системы защиты личного состава.

Системы защиты предназначены для:

1. Определения опасной дозы гамма-излучения;

2. Определения возникновения пожара на машине;

3. Оповещения экипажа о перечисленных выше опасных факторах;

4. Подачи команд на исполнительные механизмы.

Системы защиты включают в себя три вида систем:

1. Система защиты от оружия массового поражения;

2. Система противопожарного оборудования;

3. Система фильтрации воздуха.

Надёжность – свойство машины сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-83). Оно является сложным свойством, которое в зависимости от назначения машины и условий ее применения состоит из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность - свойство машины непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого (заданного) времени или некоторой наработки (продолжительности работы).

Долговечность - свойство машины сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство машины, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технических обслуживаний и ремонтов.

Сохраняемость - свойство машины сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования. Ухудшение характеристик может происходить вследствие воздействия агрессивных факторов внешней среды (коррозия), старения материалов деталей машины (особенно резины и пластмасс), изменения формы сопряженных поверхностей в кинематических парах и т.д.

В качестве обобщенного показателя надежности машины применяют коэффициент готовности, значение которого в ряде случаев определяют по следующей формуле:

,                             (1.7)

 

где - средняя наработка на один отказ;

 - среднее время восстановления (обнаружения и устранения отказа в эксплуатационных условиях либо силами расчета с использованием ЗИП, либо с привлечением табельных войсковых ремонтных сил и средств), которое позволяет установить вероятность возвращения машин в строй за некоторое время t_в.

Под коэффициентом готовности понимается вероятность того, что машина окажется работоспособной в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование машины по назначению не предусматривается.

Более подробно вопросы теории надежности вы рассмотрите в ходе изучения дисциплины «Надежность военных гусеничных и колесных машин».

Экономичность – свойство, характеризующее машину в отношении величины затрат материальных ресурсов на ее производство, применение и хранение.

Наиболее общим параметром экономичности машины инженерного вооружения является удельная себестоимость единицы работы, выполняемой машиной по ее основному назначению в ходе боя или операции.

Эксплуатационные свойства машин рассмотрены изолированно одно от другого. В действительности они взаимосвязаны, и изменение параметров, предпринятое для изменения одного из этих свойств, неизбежно отразится на остальных. Иногда приходится ограничивать свойства, менее существенные для данной машины, и улучшать за их счет другие, имеющие большую значимость.

Экономичность расхода эксплуатационных материалов характеризуется в основном топливной экономичностью и определяется следующими показателями:

удельным расходом топлива (в кг/кВт*ч);

экономической характеристикой двигателя, которая является зависимостью расхода топлива (в литрах на моточас, литрах на 100 км пути) от скорости движения и коэффициента сопротивления качению;

средним расходом топлива на единицу выполненной работы (объем разработанного грунта (в л/м³); длину проложенного пути (в л/км) и т.д.);

запасом хода по топливу, т.е. путем, проходимым машиной с полностью заправленными баками в определенных условиях эксплуатации.

Экономичность расхода топлива зависит от типа двигателя и состояния топливоподающей аппаратуры, а также от конструкции силовой передачи и ходовой части. Наиболее экономичными по удельному расходу топлива являются дизельные двигатели.

Высокая топливная экономичность может быть достигнута и оптимальным нагрузочным режимом, который определяется механиком-водителем. У опытных расчетов средний расход топлива на единицу выполненной работы на 15-20% меньше, чем у неопытных.

 

1.2.2 Определения и термины

Важнейшим вопросом в работе войсковых инженеров, наряду с определением основных задач инженерного обеспечения и способов их выполнения, является эффективное применение в ходе решений этих задач инженерной техники. При инженерном обеспечении боевых действий войск, цели инженерного обеспечения и средства их достижения находятся в органическом единстве, поэтому все большую актуальность приобретают вопросы оценки эффективности инженерной техники.

Термин «эффективность» происходит от слова «эффект», то есть результат каких-либо действий. Поэтому «эффективность» инженерной техники означает результативность его применения. Под теорией эффективности инженерной техники понимается система научных взглядов о методах выбора его оптимальных характеристик и оптимальных способах применения (использования).

Совокупность методов выбора технических характеристик инженерной техники представляет собой методологию решения технических задач теории эффективности. К таким задачам относятся:

определение целесообразности разработки нового образца техники взамен существующего или модернизации его;

выбор оптимального ряда (номенклатуры) средств;

определение оптимального сочетания проектных параметров (тактико-технических характеристик) средства;

выбор лучшего из «конкурирующих» технических устройств, например, при комплектовании инженерных частей и подразделений средствами производственно-технического назначения (народнохозяйственной техникой).

Совокупность методов организации рационального боевого использования инженерной техники представляет собой методологию решения тактических задач теории эффективности. Особенность этих задач состоит в том, что технические характеристики машин считаются заданными, а определяются оптимальные составы комплексов и оптимальные методы применения средств или их комплексов.

Технические и тактические задачи теории эффективности инженерной техники тесно связаны между собой. Изменение характеристик техники влечет изменения в методах ее применения. И наоборот, - изменение во взглядах на ведение боевых действий, как правило, выдвигают новые тактико-технические требования к технике. Формулировка задач по оценке эффективности инженерной техники требует системного подхода, то есть учета всех факторов, как технических, так и оперативно-тактических, влияющих на функционирование данного средства (средств).

Под термином «система» понимают множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство. Каждая система существует для определенной цели, которая достигается выполнением определенных операций в процессе функционирования системы. Система является сложной, если при ее исследовании необходимо учитывать большое количество взаимно связанных и взаимодействующих между собой элементов, влияющих на функционирование системы: «человек-машина», «экипаж-машина-среда», комплекс машин и др.

Элементом системы является часть системы, не подлежащая дальнейшему расчленению (при данном рассмотрении).

Любая совокупность элементов данной системы может рассматриваться как ее подсистема. Обычно подсистемы являются некоторыми самостоятельно функционирующими частями системы. Например, в системе «человек-машина» подсистемами можно считать экипаж и машину. В комплексе инженерных машин подсистемами могут быть отдельные средства или группы средств с экипажами.

Процесс функционирования сложной системы представляется как совокупность действий ее элементов и подсистем, подчиненных единой цели. Если эта цель четко определена, можно ставить вопрос о качестве функционирования системы, или другими словами ее эффективности. Чем сложнее система, то есть чем больше элементов и подсистем в нее включается при исследовании, тем сложнее ее исследовать. Поэтому в большинстве случаев необходимо стремиться к упрощению сложных систем, к учету только основных их элементов (факторов), сознательно идя при этом на некоторое снижение точности результатов исследований.

Математическим аппаратом теории эффективности является аппарат теории исследования операций, которая, в свою очередь, использует разделы математики: математический анализ, теорию вероятностей, математическое программирование, теория игр и т.д. 

На эффективность применения инженерной техники оказывают влияние многочисленные факторы, основные из которых следующие:

качество техники;

организация ее применения;

условия, в которых применяется техника;

организация технического обеспечения инженерных войск.

От качества техники в значительной мере зависит эффективность ее применения. Из свойств техники, составляющих ее качество, наибольшее влияние на эффективность оказывают производительность машин, их маневренность, надежность, а в боевых условиях также и стойкость к воздействию поражающих факторов оружия противника и приспособленность к работе на зараженной местности. Чем выше показатели этих свойств, тем выше потенциальные возможности образцов техники по выполнению задач инженерного обеспечения. Однако, при одинаковом качестве машин можно по-разному организовывать их применение и получить различные результаты. В одном случае расчеты машины не будут четко знать свои задачи, будет много простоев машин, маршруты передвижений машин выбраны случайным образом и т.д. – эффективность применения инженерной техники будет низкой. В другом случае личный состав четко знает свои задачи, выбраны оптимальные маршруты движения машин, продумана и строго соблюдается технологическая последовательность выполнения работ (задач) – эффективность применения техники будет высокой. Поэтому тщательное планирование применение машин, четкая организация их работы при выполнении задач инженерного обеспечения является необходимым условием эффективного применения инженерной техники.

К внешним условиям, оказывающим влияние на эффективность применения инженерной техники в первую очередь относятся:

природные условия районов, в которых предполагается применять инженерную технику;

время суток, в которое предполагается выполнение задачи;

характер воздействия противника на инженерную технику в процессе выполнения задачи.

Природные условия (рельеф местности, состав и прочность грунтов, наличие растительности, климат, время года) влияют на такие свойства машин, как их эксплуатационная производительность, проходимость, скорость движения, износ трудящихся деталей и т.д. Например, производительность некоторых землеройных машин при разработке грунтов III категории снижается на 40%, а при разработке грунтов IV категории – на 60% по сравнению с производительностью при разработке грунтов II категории.

Ограниченное количество дорог в горной местности затрудняет организацию применения машин, препятствуют развертыванию одновременной работы на широком фронте. В темное время суток снижается производительность и скорости движения машин.

Воздействие оружия противника на инженерную технику в процессе выполнения задач инженерного обеспечения в конечном счете выливается в различные степени повреждения машин и поражения экипажей. Этим самым уменьшается количество машин, находящихся в строю, а, следовательно, и результативность их применения. В связи с этим на эффективность применения инженерной техники в бою и операции большое влияние оказывает организация технического обеспечения инженерных частей и соединений. Сокращение времени на эвакуацию машин с мест повреждений и на их восстановление будут повышать количество техники, находящейся в строю. Тоже можно сказать о технических обслуживаниях машин, регулярное их проведение будет уменьшать количество отказов машин из-за неисправностей.

Большое значение имеет задача, решаемая техническим обеспечением - это техническая подготовка личного состава. Чем лучше подготовлены в техническом отношении расчеты машин, ремонтники и другие специалисты, тем выше будет эффект от применения инженерной техники. В каждом конкретном случае те или иные оценки эффективности инженерной техники необходимо обязательно учитывать, другие факторы теряют свое значение и ими для упрощения решения задачи по оценки эффективности можно пренебречь. А из анализа факторов, влияющих на эффективность инженерной техники в каждом конкретном случае, и вытекают пути ее повышения.