Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей, страница 81

Составными структурными частями САПР являются подсистемы. Каждая подсистема обладает всеми свойствами системы в целом и может создаваться как самостоятельная система. Возможно разделение САПР на подсистемга по двум признакам: по назначению и по отношению к объекту проектирования. По назначению подсистемы САПР делятся на проектирующие и обслуживающие. Проектирующие подсистемы предназначены дпя выполнения проектных процедур, а обслуживающие — для поддержания работоспособности проектирующих подсистем. К проектирующим подсистемам относятся, например, подсистема проектирования камеры, подсистема проектирования деталей.

К обслуживающим подсистемам можно отнести, например, подсистему графического отображения объектов проектирования, подсистему информационного поиска. Проектирующие подсистемы, в свою очередь, разделяются на объектно-ориентированные, или объектные, и объектно-независимые, нли инва- Р иантиые. Например, подсистема проектирования камер является объектной, а подсистема проектирования деталей — инвариантной. Такие разделение САПР на подсистемы позволяет обеспечить рациональное разделение труда различных специалистов как при созданииСАПР, так и в процессе автоматизированного проектирования в ней. Каждая подсистема имеет комплекс средств автоматизации проектирования с одинаковой структурой, В любой подсистеме такой комплекс включает семь компонентов: методическое, лингвистическое, математическое, программное, техническое, информационное и организационное обеспечение.

Методическое обеспечение представляет собой документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования. Лингвистическое обеспечение — языки проектирования и терминология. Техническое обеспечение (ТО) представляет собой сочетание устройств вычислительной и организационной техники и средств еред л ачи Ленных. Математическое обеспечение (МО) — методы, математические модели и алгоритмы проектирования.

Разработка математического обеспечения предшествует разработке другой компоненты — программного обеспечения. 379 Программиое обеспечение (ПО) представляет собой все имеющиеся в системе программы как на ручных, так и на машинных носителях, а также соответствующие эксплуатационные документы. Ин(бормационное обеспечение (ИО) представляет собой документы с записью различных данных, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов. В оргавизационном обеспечении (00) представлены различные положения, инструкпии, приказы и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и их взаимодействие с комплек.

сом средств автоматизации проектирования. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО КОНСТРУКТОРА Автоматизированное рабочее место (АРМ) конструктора представляет собой специализированную графическую систему, предназначенную для автоматизированного проектирования конструкций. В зависимости от объекта конструирования и специфики проектно-конструкторских процедур возможна различная комплектация АРМов техническими средствами. Примером автоматизированного места конструктора изделий машиностроения (АРМ-М) служит графическая система, в которой в качестве центральной ЭВМ используется ЗВМ СМ-4 (рис, 15,4).

В составе ЗВМ М СМ-4 имеется внешняя память, построенная на базе двух накопителей на магнитных дисках ИЗОТ-1370 емкостью по 2,4 Мбайта, двух накопителей на магнитной ленте ИЗОТ-5903 емкостью по 10' бит и двух накопителей на кассетных магнитных лентах типа РК-1 емкостью по 0,7 Мбайт. Кроме тога, в составе СМ.4 имеется алфавитно. цифровой дисплей ВТА.2000, через который пользователь взаимодействует с операционной системой и прикладными программами, а также устройство алфавитно-цифровой печати ДАРО-1156 и перфолентачное устройство ввода — вывода данных.

Для работы с графической информацией к ЗВМ СМ-4 через устройство расширения системы (УРС) подключены графический дисплей УПГИ со световым пером и алфавитно. цифровой клавиатурой, планшетный графопостроитель АП-7251 и полуавтомат кодирования графической информации Рас.

!5.4. Схема АР 380 ПКГИО. Для расширения возможностей данного АРМ предусмотрена его связь с ЕС ЗВМ через устройство связи вычислительных машин (УСВМ). Данное АРМ-М является достаточно универсальным и позволяет решать как графичес 'фические, так и аналитические задачи проектирования конструкций машиностроения.

15 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖРД При создании САПР ЖРД ключевой проблемой является разработка сп ециального математического обеспечения, так как именно этот комлоб нент определяет лицо объектно-ориентированных подсистем и может ыть создана лишь при помощи специалистов в области проектирования и конструирования ви ия двигателей. Математическое обеспечение представляет собой совокупность математических моделей двигателя, его подсистем и элементов, а также математических и логических методов реализации этих моделей в САПР.

При разработке математического обеспечения должны рассматрив ться в аться в тесном единстве три составные части проблемы: объект проектирования (ЖРД и его элементы), процесс проектирования н САПР. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЖРД Системотехнический подход заключается в использовании принципов системотехники — науки, разрабатывающей методологические основы проектирования сложных технических систем. Основнымн признаками сложной технической системы является наличие: определенной цели и назначения; большого числа составных частей, которые могут иметь различную физическую природу; сложной структуры; сложной взаимозависимости между показателями качества. Для ЖРД характерны все основные признаки сложной технической системы.

1. ЖРД является составной частью ЛА, обеспечивающей тягу в соответствии с заданным законом управления ЛА. 2. Для ЖРД характерно наличие большого числа составных частей. Число агрегатов и сборочных единиц в составе двигателя достигает нескольких сатен. В свою очередь, агрегаты и сборочные элементы состоят из множества простых элементов — деталей, которых в двигателе может 381 донппгкс Пд Подсистемы камппенса Пя нитяное одпрудпданиг пд - сооружения Подсьстенсн ПЯ система упрадп гния Пппепная нагругла Уродки ЭГРД ,4У ПоаГистеньл,4У Пистона ЭСР и ...

Патема упподпения наддудо ч "' декторон тяги Подсистемы ЭГР4л даки адтоматики дднатУРо Пгме а ,агрегаты тня Иар очные единицы снгситгпьная йлция гпподпа " спппа Манера сгорания дпементн (дгтапйл Смеситепьнои гоппдки — — — — — —— вреднее днипсе Внутреннее Я -. Форсунка 1Р Паружнпе лииаге Рис. 15.5. Иерархическая структура ЖРД 382 насчитываться несколько десятков тысяч. Наряду с физическими элементами двигатель как функционирующая система имеет такие составные части, как законы регулирования, законы, определяющие протекание рабочих процессов в камере, ТНА и других подсистемах. 3. Для ЖРД характерно наличие сложной структуры. Структура является одним из фундаменталъных свойств любой системы Она представляет собой совокупность устойчивых связей и отношений между элементами, обеспечивающих целостность системы и сохранение оо ионных свойств при различных внешних и внутренних изменениях.

Для ЖРД как объекта проектирования характерна сложная иерархическая структура (рис. 15.5) . Элементы и подсистемы ЖРД распределяются по четырем уровням иерархии (подчиненности) . На самом низком, четвертом, уровне располагаются простые элементы, представляющие собой отдельные детали (внутренняя оболочка камеры, вал ТНА н т.п.) . На третьем уровне расположены простые подсистемы, представляющие собой сборочные единицы, как правило, не выполняющие автономную рабочую функцию (секция сопла, форсуночный блок, насос горючего и т.л.) .

Второй уровень занимают подсистемы двигателя, являющиеся агрегатами илн системами агрегатов, выполняющими в составе двигателя автономные рабочие функции. К ним относятся камера, ТНА, газогенератор и тл. Наконец, сам двигатель является элементом первого уровня структуры — высшего по отношению к другим трем уровням. Особенностью ЖРД, как и любой другой системы, является то, что он, являясь системой, включающей множество составных частей и элементов, сам входит как составная часть (или подсистема) в систему более высокого уровня — двигательную установку.

В свою очередь, двигательная установка входит в состав ЛА, а ЛА — в состав комплекса ЛА. Подобная структура сложной системы позволяет рассматривать каж., дую его составную часть как систему, имеющую определенные связи по вер тикали (с подчиняющими и подчиненными элементами) и по горизонтали (с соподчиненными элементами) . Изучение структуры двигателя очень важно, так как позволяет раэ. работать систему целей проектирования составных частей двигателя и структуру процесса проектирования. 4. К показателям качества ЖРД как технической системы относятся показатели технического совершенства и надежности. В свою очередь, вся совокупность показателей технического совершенства разделяется на ряд групп; в такие группы объединяются показатели энергетического, конструктивного и технологического совершенства двигателя.

Наиболее важным проявлением сложной взаимозависимости между показателями качества ЖРД является наличие так называемых конкурирующих показателей качества. Два показателя являются конкурирующими, если улучшение одного из них приводит к ухудшению другого. В ЖРД, как и в других нестационарных энергоустановках, конкурирующими являются показатели энергетического и конструктивного совершенства (например, удельный импульс и относительная масса конструкции двигателя), конструктивного совершенства и надежности (например, масса оболочек камеры и вероятность ее безотказной работы), энергетического совершенства и надежности в тех случаях, когда улучшение показателей энергетического совершенства двигателя сопровождается повышением тепловых и механических нагрузок.