Состав комплекса "Воздушный старт"

*0.0382 0.090 м - диаметры выходного отверстия (сопла) газогенераторов

(dggv(i));

*10.e5 5.e5 Па - перепад давления, необходимый для прорыва мембраны (dprazrmembr(i));

*0.0 0.303 c - времена срабатывания воспламенителей в газогенераторах (tauggzad(i);

Параметры газогенерирующих элементов:

*2 2 - тип газогенерирующего элемента (keyb(i)):

1 - элемент с постоянной поверхностью реакции, 2 - элемент в виде трубки с реакцией по внутренней поверхности,

3 - цилиндрический элемент с отверстиями (реакция происходит по поверхности отверстий);

*0.449 0.84 м^2 - начальные поверхности реакции газогенерирующих элементов

«?» - подбор последнего газогенератора (fb0gg(i));

*0.0032 0.0055 м - толщины сгоревшего слоя при полном сгорании элементов (sbkgg(i));

*0.011 0.006 м - диаметры отверстий в газогенерирующих элементах (для элементов типа 2 или 3) (db0gg(i));

*1600 кг/м^3 - плотность вещества газогенерирующего элемента (rotop);

*2.0e-6 м/c - коэффициент в законе горения (atop);

*0.52 - показатель степени в законе горения (btop);

*400 К - коэффициент в законе горения, учитывающий влияние начальной температуры на скорость реакции (kttop);

*293 К - температура, при которой определялись коэффициенты a и n (t00top);

*2200 К - температура продуктов реакции (при постоянном давлении) (tgsh);

*360 Дж/кг/К - газовая постоянная продуктов реакции при T=Tbg и давлении 100*10^5Па (rg);

*1.25 - коэффициент адиабаты продуктов реакции при T=Tbg и давлении 100*10^5Па (kg);

*50.e5 Па - минимальное давление устойчивой реакции (pugsh);

*0.9 - коэффициент срыва реакции (ksriv). В случае если давление упадет ниже kfrpst, произойдет срыв реакции (переход к режиму неустойчивой реакции); если после того, как началась реакция, давление кратковременно упадет до значений kfrpst<p<pst, срыв реакции не происходит;

Параметры заряда воспламенителя:

*1600 (К) - эффективная (с учетом теплопотерь) температура разложения (реакции) воспламенителя при постоянном давлении (tgv);

*0.03 (с) - время реакции воспламенителя (tauv);

*1.2 (б/р) - коэффициент избыточного давления при воспламенении (kzapugsh). Считается, что после того, как давление превысит kignpst,

реакция воспламенителя заканчивается и начинается

реакция газогенерирующего элемента.

Параметры трубопровода (читаются при keyshem=1)

*2.0 м - длина одного трубопровода (l2);

*0.1 м - диаметр трубопровода (d2);

*1.5 м - радиус кривизны трубопровода (rkr2);

*0.014 м - толщина стенки трубопровода (hst2);

*12МХ.txt - имя файла с параметрами материала стенки трубопровода;

Параметры рабочих объемов газовых цилиндров

*2 - количество цилиндров (ncil);

*0.07 м - диаметр впускного отверстия в цилиндре (d23);

*0.250 м - диаметр рабочей камеры цилиндра(d3);

*0.010 м - толщина стенки цилиндра (hst3);

*12Х2.txt - имя файла с параметрами материала стенки цилиндра;

*0.050 м - диаметр рабочей части штока (dsht);

*12Х2.txt - имя файла с параметрами материала стенки штока;

*4.7 м - рабочий ход (ход поршня до открытия окон сброса и начала движения втулки) (xtorm);

*0.002 м^3 - начальное значение рабочего объема цилиндра (v30);

*0.05 - относительная площадь окон сброса (по переметру окружности) (ksb);

*25 мкм - зазор между тормозной втулкой и нижней крышкой рабочей камеры (delta34);

*0.02 м - толщина стенки нижнего торца рабочей камеры (l34);

* - 1.e5 Па - значение давления в рабочей камере, при котором расчет прекращается; если значение отрицательно, расчет прекращается по выходу ракеты (p3calc);

Параметры тормозных объемов газовых цилиндров

*0.070 м - наружный диаметр втулки на штоке (dvtulk);

*2.0 см^2 - площадь пазов, соединяющих рабочую камеру цилиндра с тормозной (f340);

*0.002 м - ход втулки до закрытия пазов, соединяющих рабочую камеру цилиндра с тормозной (hvtzaz);

*0.320 м - диаметр тормозного поршня (d4);

*1 - 0, если профиль сечения, регулирующего истечение газа из камеры торможения в атмосферу читается из файла sbros4.txt, 1 - если определяется в процессе расчета по заданному p4max;

*215.e5 Па - предельное давление в тормозном объеме при торможении (p4max);

*0.034 м - высота камеры торможения (путь от начала движения втулки и открытия окон сброса до пробоя) если перед этой величиной стоит знак»?», то это значение считается первым приближением, а далее подбирается по ходу механического тормоза и скорости, при которой он срабатывает (htorm);

*60 cм^2 - суммарная площадь отверстий сброса в нижней части ка меры торможения (f5v);

*0.20 м - наружный диаметр нижней части штока (нижнего осевого отверстия в тормозной камере) (dshtniz);

*200 мкм - минимальный зазор между тормозным поршнем и цилиндром (delta450);

*0.03 м - высота тормозного поршня (l45);

*4,7 мм - рабочий ход механического тормоза (ludar);

*1 мм - высота остаточного объема тормозной камеры при пробое (dludar); 20.0 т - начальное усилие в механическом тормозе (на один цилиндр); если перед этой величиной стоит знак»?», то ее значение подбирается в процессе расчета (Rudar0);

*100 т - конечное усилие в механическом тормозе (на один цилиндр) (Rudar1);

*3.0 м/с - скорость подвижных частей катапульты, при которой срабатывает механический тормоз (подбор положения тормоза и размеров камеры). Эта величина читается при подборе htorm (vxudar0);

*2 - количество итераций для подбора размеров тормозной камеры. Эта величина читается при подборе htorm (niter);

*0.5 - коэффициент изменения площади перепускного зазора при работе механического тормоза 1, если площадь постоянна; 0, если площадь подбирается для обеспечения постоянства давления p4 (kuprf45);

Параметры груза

*103000 кг - масса РН (mr);

* - 25.35 м/с**2 - предельно допустимое ускорение РН;

*180 тонн - максимальное допустимое усилие цилиндров (читается при отрицательном значении предыдущего пара метра) (rpdop);

*280 кг - масса траверсы и поршней (без штоков) (mkat0);

*55 т - усилие удержания ракеты на исходной позиции(fzamstust);

Параметры направляющих

*0.5 гр - угол наклона направляющих (finapr)

*28.392 м - длина пути движения ракеты по направляющим (lrazg);

*10.928 м - координата 2-й опоры РН относительно 1-й (задней) (xopor2);

*15.901 м - координата 3-й опоры РН относительно 1-й (задней) (xopor3);

*11.062 м - координата центра масс РН относительно 1-й (задней) опоры (xopor3);

*7200.e3 кг*м^2 - момент инерции ракеты (jinr);

*0.2 - коэффициент трения (ftrrak).

11. Результаты расчетов

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Масса РН 103000. kg

Суммарная масса подвижных частей катапульты 426.3 kg

Газогенератор № 1

Используется шашка трубчатой формы с горением по внутренней поверхности

Начальная поверхность горения 0.4490 m^2

Максимально возможная толщина сгоревшего слоя 3.20 mm

Диаметр каналов в шашке 11.00 mm

Толщина сгоревшего слоя в момент начала торможения 3.20 mm

Суммарная масса топлива 2.968 kg

Масса сгоревшего топлива к моменту начала торможения (исключая массу призм в моноблоке) 2.968 kg

Расчетная масса воспламенителя 0.144 kg

Максимальное давление в камере газогенератора 222.07 Pa*1.e5

Диаметр выходного отверстия газогенератора 38.2 mm

Газогенератор № 2

Используется шашка трубчатой формы с горением по внутренней поверхности

Начальная поверхность горения 0.8400 m^2

Максимально возможная толщина сгоревшего слоя 5.50 mm

Диаметр каналов в шашке 6.00 mm

Толщина сгоревшего слоя в момент начала торможения 5.50 mm

Суммарная масса топлива 14.168 kg

Масса сгоревшего топлива к моменту начала торможения (исключая массу призм в моноблоке) 14.168 kg

Расчетная масса воспламенителя 0.037 kg

Максимальное давление в камере газогенератора 206.86 Pa*1.e5

Диаметр выходного отверстия газогенератора 90.0 mm

Температура горения при постоянном давлении 2200. K

Коэффициент адиабаты продуктов сгорания 1.250

Газовая постоянная продуктов сгорания 360.0 J/kg/K

Давление устойчивого горения 50.0 Pa*10**5

Коэффициент запаса воспламенения 1.20

Количество силовых цилиндров 2

Длина каждого трубопровода 2.000 m

Диаметр трубопровода 100.0 mm

Толщина стенки трубопровода 14.0 mm

Диаметр отверстий, соединяющих трубопровод с силовым цилиндром 70.0 mm

Диаметр рабочей камеры силового цилиндра 250. mm

Длина рабочей камеры силового цилиндра 4.734 m

Толщина стенки силового цилиндра 10.0 mm

Координата x поршня в момент начала торможения 4.700 m

Координата x поршня в момент отделения РН от катапульты 4.700 m

Диаметр штока 50.0 mm

Масса штока 73.2 kg

Относительная площадь окон сброса из рабочей камеры 0.050

Площадь окон сброса из камеры торможения 60.00 см**2

Диаметр тормозной камеры цилиндра 320. mm

Длина тормозной камеры цилиндра 34. mm

Усилие удержания в замково-стопорном устройстве 539.55 kN

Путь торможения 29.9 mm

Минимальное расстояние от поршня до верхнего торца цилиндра 4.1 mm

Расстояние от поршня до верхнего торца цилиндра при торможении 4.1 mm

Ход поршня от начала работы газового тормоза до механического тормоза 29.0 мм

Фактический рабочий ход механического тормоза 0.9 мм

Начальное усилие механического тормоза (на один цилиндр) 12.1 т

Максимальное усилие механического тормоза (на один цилиндр) 14.8 т

Скорость РН в момент отделения от траверсы 13.65 m/s

Конечная скорость РН при сходе с направляющих 17.81 m/s

Максимальное ускорение РН 20.3 m/s**2

Максимальное ускорение торможения подвижных частей катапульты 4041. m/s**2

Максимальное усилие, создаваемое пневмоцилиндрами 179.78 t

Минимальное усилие, создаваемое пневмоцилиндрами -175.77 t

Максимальное усилие, передаваемое на самолет 172.65 t

Минимальное усилие, передаваемое на самолет -184.78 t

Максимальное давление в рабочей камере цилиндра 187. Pa*10**5

Максимальное давление в тормозной камере цилиндра 215. Pa*10**5

Максимальная требуемая площадь зазора в тормозной камере цилиндра 20.0 sm**2

Время разделения РН и траверсы 0.787 s

Время торможения подвижных частей катапульты 0.791 s

Максимальная координата x поршня 4.7299 m

Максимальная температура внутренней поверхности трубопровода 1081. K

Температура внутренней поверхности трубопровода при максимальном коэффициенте напряжений 1081. K

Максимальная температура внутренней поверхности цилиндра 770. K

12. Анализ графиков, полученных вследствии проведенных расчетов

Рис. 1

На первом графике описывается изменение давления в камере газогенераторов первой и второй ступени. (Р1, Р2)

По команде начинается горение воспламенителя 1-го ГГ. После достижения давления 10 атм разрывается мембрана в выходном сопле газогенератора. При достижении давления устойчивого горения (50 атм) начинается горение основного заряда. Постепенно газогенератор выходит на уровень разгона объекта. Примерно через 0,3 с после начала горения воспламенителя 1-го ГГ начинает гореть воспламенитель 2-го ГГ. При достижении давления устойчивого горения (50 атм) начинается горение основного заряда. После того, как давление во втором ГГ на 5 атм превысит давление в трубопроводе, произойдет разрыв мембраны 2-го ГГ и газ из него начнет поступать в трубопровод. Примерно в это же время происходит полное выгорание заряда в первом ГГ, т.е. поступление газа в рабочий цилиндр происходит без значительных скачков или провалов.

Рис. 2

На графике показано изменение давления в камерах силового цилиндра.

Давление Р3 соответствует давлению в рабочей камере силового цилиндра.

Давление Р4 соответствует давлению в камере торможения. Перепад давления необходимо поддерживать постоянным для того, чтобы движение штока было постоянно ускоренным. Начиная с момента торможения, если смотреть по графику - x_кат = 4,7м с начала работы газогенератора первой ступени. После этого происходит изменение соотношений - после начала торможения поддерживается постоянным перепад давления Р4 и Р5 - для плавного торможения.

Рис. 3

На графике показано изменение ускорения объекта. Если сопоставлять данный график с графиком изменения давления, то можно сказать, что объект начинает ускоряться с момента включения газогенератора первой ступени. Газогенератор первой ступени разгоняет объект до а = 20 м/с², а далее при подключении второго газогенератора, объект движется с набранным ускорением. В момент выхода поршня на максимально возможную длину - объект начинает двигаться уже самостоятельно - происходит отделение объекта от траверсы. Следует отметить, что достигнуто очень высокое качество процесса: ускорение ракеты практически постоянно.

Рис. 4

Данный график отображает изменение усилия в зависимости от пройденного пути по направляющим. Газогенератор первой ступени работает на создание необходимого усилия R_max = 180 т. газогенератор второй ступени позволяет поддерживать необходимое усилие до отделения объекта от траверсы. Далее катапульта начинает торможение и с помощью пневмотормоза происходит поглощение созданной силы.

Рис. 5

На рис. 5 показана работа газогенератора первой ступени - начало работы всей системы из начала координат. Заряд газогенератора воспламеняется от воспломенителя, которым в объеме газогенератора уже создается дарление 64 *10⁵ Па, в момент загорания заряда и создания им необходимого расхода газа происходит его уменьшение, данный этап исключить очень сложно, его можно немного сгладить при подборе заряда.

В момент времени t = 0,3 с начинает работать газогенератор второй ступени и далее газогенераторы работают на одном уровне, поддерживая необходимое давление в силовом цилиндре. Газогенератор первой ступени отрабатывает раньше t = 0.77c, отработка газогенератора второй ступени наступает позже t = 0.79c.

Рис. 6

На графике отображено изменение давления в объемах - Р3 - рабочая камера, Р4 - камера торможения, Р5 - объем под скользящим поршнем, в зависимости от времени.

До момента отделения объекта от траверсы 0,77с от момента начала работы газогенератора первой ступени, поддерживается одинаковое давление Р3 и Р4 - для поддержания необходимого ускорения катапульты. После отделения катапульты от траверсы поддерживается перепад давлений Р4 и Р5.

Рис. 7

На графике показано изменение ускорения объекта в зависимости от времени действия газогенераторов и работы катапульты. Начало движения объекта соответствует превышению суммы силы давления в рабочих цилиндрах, проекции силы тяжести за вычетом силы трения над силой удержания в замково-стопорном устройстве (55 т)

Рис. 8

Изменение усилия в зависимости от времени работы катапульты.

Рис. 9

Расход газов из газогенератора 1 и газогенератора 2меняется в зависимости от начала горения зарядов газогенераторов. Судя по графику заряд газогенератора 1 начинает гореть в момент времени t = 0,02с и равномерно увеличивается, что говорит о том, что заряд прогрессивный. Заряд газогенератора 2 начинает гореть в момент времени t = 0,303с и поведение графика такое же, как и у первого газогенератора, что так же говорит о прогрессивности заряда. Некоторое падение расхода после начала горения основного заряда 1-го ГГ свидетельствует о том, что существует определенная опасность срыва горения. Пик расхода при t=0.303с указывает на то, что мембрана 2-го ГГ прорвана несколько раньше, чем заряд 1-го ГГ полностью выгорел.

Рис. 10. Расход газа в рабочей камере

Рис. 11

Расход газов из объема V4 (рабочая камера) в объем V5 (камера торможения) возникает в момент отделения ракеты от траверсы и начало торможения катапульты.

Рис. 12

На рис. 12 показано изменение температуры стенок газогенератора1, газогенератора 2, рабочей камеры, камеры торможения и штока - в зависимости от времени действия газогенераторов.

Рис. 13

На этом графике показана зависимость изменения площади зазора между стенкой тормозной камеры и скользящим поршнем. Минимальный технологически достижимый зазор 2 см². По оси абсцисс откладывается путь подвижных частей катапульты. Начальная точка (-34мм) соответствует началу торможения, при dx=-29мм нижняя поверхность скользящего поршня проходит нижний край профилированной выточки. При dx=-4,1мм происходит остановка катапульты. 0 соответствует соударению скользящего поршня о верхнюю стенку тормозной камеры.

На данном графике показана площадь изменения взаимодействия двух объемов - тормозной камеры и нижней части тормозной камеры. Можно даже по форме графика сказать, что это форма профилированного отверстия в камере газогенератора. Это отверстие служит для сообщения двух объемов камеры торможения, для поддержания равновесия давлений в этих объемах при торможении катапульты. Опираясь на данные по этому графику строится профилированный зазор на чертеже - ДПА 483.001.002.

Рис. 14

По данному графику можно проследить поведение давления на пути торможения. Давление в тормозной камере торможения (черная линия) до момента открытия профилированных пазов существенно увеличивается, так как этот объем быстро уменьшается, в то же время до открытия пазов давление в объеме под скользящим поршнем (зеленая линия), судя по графику, практически отсутствует. При прохождении скользящим поршнем части камеры торможения с пазом - параметры меняются. Давление в тормозной камере становится постоянным, а под скользящим поршнем (перед коллектором) - возрастает. Давление в рабочей камере (синяя линия) медленно падает вследствие истечения газа через верхние окна сброса.

Рис. 15

Если посмотреть на график изменения расхода из V4 в V5 (черная линия), то можно сразу определить в какой момент или на каком расстоянии находится профилированный паз. Расход резко увеличивается когда шток проходит паз и в дальнейшем равномерно падает, так как газ начинают стравливать через отверстия в верхней камере торможения.

Рис. 16

Показано изменение пути торможения в зависимости от времени торможения.

Рис. 17

Характер изменения давления в зависимости от времени торможения ничем не отличается от характера поведения графиков в зависимости от пути торможения.

Рис. 18

Можно наконец проследить изменение скорости катапульты в зависимости от времени торможения. Скорость достаточно интенсивно падает, поэтому можно сказать, что удалось затормозить катапульту.

Рис. 19

На графиках показано изменение температуры различных точек внутренней поверхности (сверху) и наружной (снизу) силового цилиндра. Температуры внутренней поверхности начинают расти после того, как поршень проходит данную точку и на нее начинают воздействовать газы.

Как видно из графиков - прогрев стенок силового цилиндра не доходит до внешней стенки по толщине, что говорит о том - размеры подобраны правильно. Температуры в стенках элементов катапульты не доходят до предельных.

13. Технологический процесс изготовления камеры торможения

При изготовлении камеры торможения необходимо обеспечить следующие требования:

Соосность поверхности №1 и поверхности №3 = 0,05 мм;

Перпендикулярность поверхности №3 относительно торца№5 = 0,05 мм;

Биение поверхности №4 относительно базы А = 0,05 мм.

Заготовка для камеры торможения получается в процессе горячей штамповки. Технологический процесс изготовления и получения необходимых требований состоит из следующих этапов.

Черновая обработка, включающая токарные операции;

Термообработка детали;

Получистовая обработка: токарные операции;

Чистовая обработка, включающая шлифовальные операции;

Сверлильная операция.

Каждый этап обработки включает одну или несколько операций. Все переходы описаны ниже.

1. Черновая обработка детали состоит из двух операций. Операции проводятся на токарном станке в двух разных положениях закрепления детали.

1.1. Для того, чтобы обработать поверхности № 2,4,5,6 - деталь закрепляется по двум поверхностям: основной - пов. №8 и торцу, не обрабатываемому в данном положении - пов. №1 (рис. 1). Операция включает следующие переходы:

Обточка поверхности №5 до размера 94±0,05 мм;

Обточка поверхности №4 до Ш90±0,5 мм;

Расточка поверхности №6 до Ш70 ± 0,05 мм;

Обточка поверхности №2 до Ш340 ± 0,025 мм.

1.2. Для обработки остальных поверхностей необходимо закрепить деталь по следующим поверхностям: поверхности № 2 и торцу № 5 (рис. 2 Прил). Операция включает переходы:

Обточка поверхности № 1 до размера 90 ± 0,05 мм;

Расточка поверхности № 7 до Ш 320 ± 0,03 мм;

Обточка поверхности № 2 до Ш 337 ± 0,1 мм.

2. Термообработка детали.

В качестве материала для изготовления данной детали используется Сталь 40Х. Для того, чтобы стенки камеры торможения выдержали давление ? 200*10⁵ Па необходимо подвергнуть закалке.

После термообработки необходимо провести дополнительный этап обработки детали для снятия образовавшегося слоя - получистовой этап.

3. Получистовая обработка состоит из токарных операций, которые проводятся в следующем положении детали:

3.1. Деталь закрепляется по двум поверхностям: торцу № 5 и поверхности №2 (рис. 1 Прил.).

поверхность №1 обтачивается до размера 90 ± 1 мм;

поверхность №4 обтачивается до Ш90 ± 1;

поверхность №3 обтачивается до Ш337 ± 0,05 мм;

поверхность №7 обтачивается до Ш320 ±0,03 мм.

4. Поверхность №6 и №7 необходимо обработать с большей точностью. Этой точности можно добиться на четвертом этапе обработки - чистовом. Чистовой этап включает одну операцию, проводимую с помощью шлифовального станка:

Обрабатывается поверхность №6 до Ш70 ± 0,025 мм;

Обрабатывается поверхность №7 до Ш320 ± 0,025 мм.

Данная операция проводится при закреплении детали по поверхностям №2 и торцу №5 (рис. 2 Прил.).

5. В этом же положении проводится операция сверления отверстий №9 Ш6 мм (рис. 2).

После того, как деталь готова необходимо проверить все требования - выполнены ли они. Такая проверка проводится на специальном контрольном приспособлении. Чертеж приспособления представлен под номером ДПА 483.002.001. Расчет данного контрольного приспособления проведен и представлен ниже. При расчете определяется точность приспособления, т.е. точность измеряемых параметров.

14. Расчет приспособления на точность

Погрешность приспособления складывается из следующих погрешностей:

Д датчиков

Сумма допусков на Ш 23 мм

Сумма допусков на Ш320 мм

Соосность поверхностей с диаметрами Ш23 и Ш320 мм.

Сумма погрешностей должна быть меньше значения 1/3 погрешности на размер, погрешность которого повлияет на изменение размерной цепи.

мм, где У _{посадок} = 0,05+0,05 - на Ш320 мм

Д_датч = 0,2/2 = 0,1 мм

У_Д320 = 0,005+0,0025 = 0,03 мм

У_доп23 = 0,025+0,05 = 0,075 мм

Д_{соосности} = 0,1 мм

У = 0,1 + 0,03 + 0,075 + 0,05 = 0,255 мм

Таким образом, получаем, что погрешность приспособления меньше 0,3 мм.

15. Технико-экономическое обоснование сиcтемы старта ракеты: катапульта

1. Общие положения

Разрабатывая конструкцию машины, аппарата, прибора с заданными техническими характеристиками (параметрами), необходимо:

найти такие конструкторские решения, которые позволят обеспечить достижение этих характеристик;

Выбрать лучшее из возможных решений.

В большинстве случаев не имеется однозначного решения, а сами возможные варианты решений, как правило, неравноценны. Решить данную задачу можно только путем проведения технико-экономического анализа (ТЭА) конструкции, в результате ТОЭ принимаемых конструктором. Хотя в некоторых случаях преимущество одного конструкторского решения по сравнению с другим бывает столь очевидным, что лучшее из них можно выбрать без ТОЭ.

Наиболее общим критерием для оценки эффективности новой техники по сравнению с существующей (аналогом) является соотношение затрат на производство и эксплуатацию новой техники и достигаемых при этом результатов или обратная величина.

Новая техника тем эффективней по сравнению с аналогом, чем первое соотношение меньше или второе больше по сравнению с аналогичным соотношением у аналога.

При оценке экономической эффективности разработанной конструкции необходимо исходить из следующих положений:

Положение 1. Оценка экономической эффективности новой техники возможна только путем ее сравнения (сопоставления) с лучшими образцами существующей техники. За образец для сравнения необходимо выбрать лучший из существующих образцов техники аналогичного назначения. Для наиболее объективной оценки эффективности предлагаемой конструкции необходимо правильно выбрать аналог.

Лучший образец - значит наиболее совершенный, наиболее качественный, наиболее полно отвечающий запросам потребителя.

Положение 2. Наиболее общим критерием для оценки эффективности новой техники по сравнению с существующей (аналогом) является соотношение затрат на производство и эксплуатацию новой техники и достигаемых при этом результатов или обратная величина. Новая техника тем эффективней по сравнению с аналогом, чем первое соотношение меньше или второе больше по сравнению с аналогичным соотношением у аналога.

Теоретическая оценка эффективности новой техники представляется чрезвычайно простым делом. Практически же в связи с громадным многообразием техники, различием решаемых с ее помощью задач, особенностями конкретных условий производства и эксплуатации при оценке эффективности встречается множество трудностей, которые под час оказываются непреодолимыми.

Указанное обстоятельство побудило искать более простой, но единый во всех случаях метод оценки эффективности новой техники. Результатом поисков явился более простой метод ТЭО. Этот метод основан на логичном предположении, что экономическая эффективность новой техники находится в прямой зависимости от ее технического уровня. Вполне естественно что технический уровень определяет и предельную цену продукции, ибо за продукцию более высокого качества потребитель готов заплатить и более высокую цену. Главным при оценке ТЭО становится определение технического уровня, себестоимости изготовления проектируемого изделия и ожидаемой цены.

Чтобы добиться успеха надо, следовательно, повышать ТУП и ее качество. ТУП и уровень качества продукции (УКП) являются родственными, близкими друг другу понятиями, но отнюдь не тождественными.

УКП оценивается множеством показателей качества продукции (ПКП), которые в соответствии с ГОСТ 22851-79 делятся на одиннадцать групп. В каждую из групп входят показатели, характеризующие продукцию (машину, прибор, комплекс машин) с какой-либо одной стороны. Названия этих групп показателей приводятся в таблице.

№ групп	Показатели, объединенные в данную группу
1.	Назначение
2.	Экономное использование ресурсов
3.	Надежность
4.	Эргономичность
5.	Эстетичность
6.	Технологичность
7.	Транспортабельность
8.	Унификация
9.	Патентно-правовой показатель
10	Экологический показатель
11	Безопасность

Показатели назначения характеризуют способность техники выполнять определенные функции, ее предназначение.

Показатели экономного использования ресурсов характеризуют расход ресурсов на единицу продукции, производимой с помощью данной техники, или на единицу выполняемой работы.

Надежность изделия характеризуют такие показатели как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

Эргономические показатели определяют степень соответствия машины гигиеническим, антропологическим, физиологическим и психологическим свойствам человека, проявляющимся в процессе использования машины для производства бытовых нужд.

Эстетические показатели служат для оценки соответствия изделия как объекта производства.

Показатели унификации характеризуют насыщенность продукции стандартными унифицированными и оригинальными составными частями.

Патентно-правовые показатели характеризуют патентную защиту, патентную частоту продукции и обусловленную этим возможность ее реализации на внутреннем и международном рынках.

К экологическим относятся такие показатели, которые характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду и на природу.

Показатели безопасности позволяют оценить такие свойства изделия, от которых прямо зависит защищенность человека от вредных воздействий вызываемых употреблением продукции или ее применением для производственных целей.

Нас интересует классификация показателей качества только по одному признаку - по признаку свойств изделия, которые выражаются определенной группой показателей качества.

Гораздо интереснее другое. В числе 11 показателей качества, предусмотренных Госстандартом, нет группы экономических показателей. Хотя общеизвестно, что разработчики и производители новой техники улучшают ее качественные показатели лишь в той мере, в какой это экономически целесообразно. Иначе говоря, экономическая эффективность продукции находится в прямой и непосредственной зависимости от уровня ее качества и наоборот.

Выше уже отмечалось, что ТУП тесно связан с УКП, что от ТУП зависит УКП. Но в то же самое время ТУП определяется по показателям качества продукции.

ГОСТ 15467-79 дает такое определение ТУП: ТУП - это относительная характеристика качества продукции, основанная на сопоставлении значений показателей, характеризующих техническое совершенство оцениваемой продукции, с соответствующими базовыми значениями тех же показателей.

Из приведенного определения ясен лишь принцип подхода к оценке ТУП. Для оценки ТУП определенного значения надо выбрать те показатели качества этой продукции, которые характеризуют ее техническое совершенство, и установить соотношение этих показателей с базовыми показателями. Но соответствующие базовые показатели не существуют сами по себе. Их носителем является только другая продукция, другой образец продукции аналогичного назначения. Следовательно, надо выбрать базовый образец или аналог и соотнести показатели качества оцениваемого изделие с соответствующими показателями качества базового образца или аналога.

В соответствии с нормативно-техническими документами, обязательными для всех отраслей промышленности, оценка ТУП может производиться одним из трех методов, каковыми являются дифференциальный, комплексный и смешанный. В данном случае рассматривается только комплексный метод.

2. Комплексный метод оценки ТУП

Расчет показателя ТУП при этом методе состоит из нескольких действий (шагов), выполняемых в следующей последовательности:

выбор базы для сравнения;

выбор номенклатуры (перечня) показателей качества продукции (ПКП), определяющих комплексный показатель ТУП;

определение абсолютных значений ПКП для оцениваемого и базового образцов продукции;

определение параметров весомости (значимости) отдельных ПКП;

количественная оценка комплексного показателя ТУП.

При выборе базового образца надо строго соблюдать общеизвестные положения, выработанные практикой, требования к нему.

Выбор номенклатуры ПКП, определяющих показатель ТУП является не менее ответственным шагом. Чем больше перечень, тем больше вероятность необходимой оценки ТУП.

Определение абсолютных значений ПКП для рассматриваемого изделия и для аналога, на наш взгляд не должно вызывать затруднений, ибо все значимые показатели качества имеют численную оценку.

Едва ли не самым трудным является установление параметров весомости каждого из учитываемых ПКП. Самый верный путь - это поиск нормативно-справочных материалов в КБ и НИИ родственных отраслей техники и их критический анализ. Второй путь - привлечение квалифицированных экспертов и использование наиболее эффективных методов организации самой экспертизы. Для этого подбирается группа экспертов из m человек (j = 1..m). На основании знаний, интуиции, опыта каждый j-й эксперт дает оценку по каждому i-му ПКП (i = 1..n) в баллах в некотором диапазоне, например, от 1 до 10. Тогда коэффициент весомости i-го ПКП у j-го эксперта составит:

_ij = ,

где K_ij - оценка данного эксперта.

По этим оценкам находится средняя экспертная оценка:

_i = .

Показатели качества (технические характеристики)	Аналог	Проектируемая КПУ
Коэффициент совершенства размеров зарядов ГГ	7	0,101	9	0,127	0,114
Коэффициент совершенства размеров силового цилиндра	9	0,130	8	0,113	0,122
Грузоподъемность	8	0,115	10	0,140	0,128
Периодичность ремонтов	7	0,101	10	0,140	0,121
Энергоемкость источника энергии	6	0,087	5	0,070	0,079
Эффективность заряда ГГ	10	0,143	8	0,113	0,128
Количество проверок источника энергии в год	6	0,087	7	0,099	0,093
Коэффициент эффективности системы торможения	8	0,115	6	0,085	0,1
КПД	8	0,115	8	0,113	0,114

После того как определены численные значения всех ПКП для аналога и проектируемого изделия и их удельные веса, производится расчет комплексного показателя качества проектируемого изделия (П_к), который является одновременно и показателем его технического уровня (ТУП). Исходя из определения ТУП по ГОСТ 15467-79, его можно определить по формуле:

П_к = ,

где Q_i = , если увеличение P_iп повышает ТУП,

Q_i = , если увеличение P_iп приводит к снижению ТУП;

P_iп и P_ia - численные значения (параметры) качественных характеристик проектируемого изделия и аналога;

_i - удельный вес i-го показателя качества;

n - количество показателей качества учитываемых при расчете технического уровня.

Объектом нашей оценки является КПУ для запуска изделий с помощью ПАД. За базу для сравнения (аналог) принята аналогичная модель ВМС КПУ США.

Из многочисленных технических характеристик (показателей качества), указанных в техническом задании, отобраны те, которые, по мнению экспертов, являются главными, определяющими для оценки его технического уровня. Для оценки технического уровня разрабатываемой установки остается сложить все оценки _iQ_i:

ТУП = = 4.207.

Превосходство разрабатываемой конструкции над аналогом, очевидно, было и без этого. Но теперь оно получило количественную оценку.

№	Показатели качества (технические характеристики)	Количественная оценка показателя	Qi	i	i Qi
		Рiа	Рiп
1.	Коэффициент совершенства размеров зарядов ГГ	0,95	0,83	1,12	0,114	0,128
2.	Коэффициент совершенства размеров силового цилиндра	0,73	0,85	1,16	0,122	0,141
3.	Грузоподъемность, т	50	100	2	0,128	0,256
4.	Периодичность ремонтов	48	2	24	0,121	2,9
5.	Энергоемкость источника энергии	78624	385000	4,89	0,079	0,386
6.	Коэффициент эффективности заряда ГГ	0,9	0,78	1,15	0,128	0,147
7.	Количество проверок источника энергии в год	2	0	0	0,093	0
8.	Коэффициент эффективности системы торможения	0,85	0,65	1,31	0,1	0,131
9.	КПД	0,93	0,97	1,04	0,114	0,118
	0,891	4,206

Расчеты показали, что выбранная система по показателям ПКП превосходит аналоговую.

3. Определение себестоимости изделия проектируемой конструкции

Разработка конструкций машин, аппаратов, приборов является едва ли не самым сложным и ответственным этапом всего процесса создания, производства и эксплуатации новой техники. Трудным является не сам по себе поиск новых конструкторско-технологических решений, а поиск и выбор наиболее эффективного решения с экономической точки зрения.

Нельзя умилять роли и значения рациональной организации производства, возможно более полного использования, оптимальных условий эксплуатации новой техники. Все это, безусловно, благоприятно сказывается на ее эффективности. И все же главная составляющая эффективности заложена в самой конструкции разрабатываемых изделий.

Одним из показателей, имеющих фундаментальное значение для объективной оценки экономической эффективности новой техники, является себестоимость изготовления разрабатываемой конструкции.

При всем многообразии, эти методы были поделены на три группы:

- методы прогнозирования себестоимости на самых ранних стадия проектирования изделия.

- методы расчета себестоимости по некоторым достоверно известным видам затрат. При этих методах неизвестные виды затрат прогнозируются на основе объективно существующих пропорций между различными видами затрат, образующих себестоимость изделия.

- методы, базирующиеся на расчете всех видов затрат на производство и реализацию продукции. Такие методы применимы на завершающих стадиях технической подготовки производства нового изделия, когда имеется информация для определения каждого вида затрат с определенной степенью точности.

4. Расчет себестоимости калькулированием

На завершающей стадии технической подготовки производства нового изделия, когда детально проработаны рабочие чертежи, разработан и отлажен технологический процесс его изготовления, себестоимость определяется калькулированием, т.е. расчетом всех затрат на производство и реализацию изделия. Многочисленные издержки (затраты) при этом объединяются в отдельные группы по своему целевому назначению и месту возникновения, в статьи расходов, а их размер в денежной форме фиксируется в документе, именуемом калькуляцией, приведенной ниже.

Статьи расходов	Сумма, р.	То же, % к итогу
№	Наименование
1.	Материалы	8000	17.6%
2.	Стоимость возвратных отходов (вычитается)	2000	4.4%
3.	Покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты	6000	13.2%
4.	Тепловая и электрическая энергия на технологические цели	1500	3.3%
5.	Основная заработная плата производственных рабочих	4000	8.8%
6.	Дополнительная заработная плата производственных рабочих	360	2.4%
7.	Отчисления на социальные нужды	1000	2.2%
8.	Расходы на подготовку и освоение производства новых видов продукции	3400	7.5%
9.	Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования	3550	7.8%
10.	Возмещение износа инструментов и приспособлений целевого назначения	4350	9.5%
11.	Общепроизводственные расходы	2620	5.7%
12.	Общехозяйственные расходы	3000	6.6%
13.	Прочие производственны расходы	2500	5.5%
14.	Внепроизводственные расходы	2500	5.5%
Итого: 44 780	100%

Рассмотрим суммы расходов по каждой статье.

Статья 1.В нее включаются затраты на основные материалы, т.е. материалы, используемые для изготовления деталей машин, а так же вспомогательные материал, которые используются для технологических целей (лаки, краски, электроды для сварки, припои, флюсы для пайки и др.). Номенклатура основных материалов составляется на основе конструкторской документации (спецификация), а вспомогательных - на основе технологической.

Статья 2. В связи с тем, что часть отходов производства может быть реализована для использования в других производствах, выручка от реализации отходов заранее рассчитывается и вычитается из общей суммы затрат. В машиностроении речь идет преимущественной об отходах металла. По каждой изготовляемой детали расход определяется как разность между весом заготовки и чистым весом детали. Для того, чтобы найти отход по изделию необходимо просуммировать отходы всех деталей изделия.

Статья 3. По данной статье расчеты ведутся по такой же схеме как и в статье 2. - суммируются все затраты на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты.

Статья 4. В большинстве случаев удельный вес этих расходов так мал, что их предпочитают включать в статью 9. При необходимости их выделения они рассчитываются так же, как и затраты на вспомогательные материалы.

Статья 5. В эту статью включается основная заработная плата производственных рабочих, т.е. тех, кто непосредственно участвует а основном производственном процессе. Все операции технологического процесса делятся на группы по видам работ (по технологическому содержанию) и по сложности (по разделам). По каждому виду работ определенного раздела подсчитывается трудоемкость как сумма норм штучного времени по всем операциям этой группы. Произведение трудоемкости на часовую тарифную ставку равно тарифному заработку рабочих данного вида работ, который и суммируется по всему изделию. Путем добавления к нему доплат по действующей премиальной системе получается основная заработная плата производственных рабочих по изделию в целом.

Статья 6. Дополнительная зарплата на предприятиях вначале определяется суммарно на каждый планируемый год по данным о возрастном и половом составе работающих, а затем распределяется по видам продукции пропорционально основной заработной плате производственных рабочих. Обычно она составляет 8 - 12% по отношению к основной.

Статья 7. Размер отчислений на социальные нужды устанавливается государственным законом в виде определенного процента к фонду заработной платы предприятия, т.е. сумме основной и дополнительной зарплаты. В настоящее время он составляет 39%, в том числе в фонды: пенсионный - 28%, социального страхования - 5,4%, медицинского страхования - 3,6%, занятости - 2%.

Статья 8. Расходы на подготовку и освоение производства новых видов продукции являются прямыми. Для их определения составляется смета для каждого вида изделий. В эти расходы включаются расходы на НИР и ОКР, на изготовление и испытание опытных образцов, изготовление и испытание опытных образцов, изготовление и испытание разрабатываемых конструкций изделий.

Все перечисленные расходы невозможно определить прямо, непосредственно на единицу продукции того или иного вида. Это относится в полной мере и к расходам по статьям 9 - 13. Все они по методу расчета являются косвенными.

После расчета расходов по всем статьям и суммирования, т.е. определения себестоимости, рассчитывается удельный вес расходов по каждой из статей.

Прогнозирование цены проектируемого изделия

Для того, чтобы выбрать из двух или нескольких вариантов конструкции предпочтительный - необходимо знать его цену. Оценки только технического уровня разрабатываемого изделия для этого мало.

Выбор изготовителя оценивается прибылью, которую он получает от реализации продукции. Она определяется разностью между ценой и его себестоимостью. Потребитель также оценивает свою выгоду прибылью, которую он получает в процессе эксплуатации (использования) изделия. Но природа этой прибыли сводится, прежде всего, к экономии тех или иных ресурсов, расходуемых в процессе эксплуатации изделия.

Существует верхний и нижний предел цены. В основе нижнего предела цены Ц_min лежит прогнозирование себестоимости нового изделия. Цена определяется как сумма себестоимости С и минимально необходимой прибыли П, т.е.

Ц_min = С + П_min.

П_min диктуется средним уровнем рентабельности продукции Р. примем ее равной 20% от себестоимости.

р.

ракета катапульта самолет старт

Прогнозирование верхнего предела цены предполагает принципиально иной подход. Основывается он на объективных закономерностях технического процесса. По мере повышения технического уровня и качества продукции неизбежно увеличиваются затраты на ее производство, растут цены на новое изделие по сравнению с аналогом. Однако экономически оправданным является увеличение цены на новое изделие лишь в той степени, в какой его технический уровень превышает уровень аналога. Только при таком увеличении цены использование нового изделия будет экономически эффективным. Отсюда определяется верхний предел цены Ц_max нового изделия:

Ц_max = 0,9 Ц_аП_к

где Ц_а - цена аналога, П_к - показатель качества, технического уровня нового изделия в сравнении с аналогом. П_к = 4,027

Для того, чтобы заинтересовать покупателя можно распределить эффект от новой техники между изготовителем и потребителем снизив цену на новую продукцию: 70% эффекта от повышения технического уровня изделий получает изготовитель, а 30% - потребитель:

Ц_max = 0.945000[1+0.7 (4.206-1)] = 131390 р.

0,9 - коэффициент, учитывающий моральное старение.

Располагая ценой аналога с помощью П_к проектируемого изделия нашли верхний и нижний пределы ожидаемой цены Ц_min и Ц_mаx. Ц_mаx > Ц_min это означает, что проектируемое изделие будет выгодно изготовителю и потребителю, будет пользоваться спросом.

Используемая литература

Учебное пособие по дипломному проектированию «Технико - экономическое обоснование конструкторских решений», И.М. Ткалин, Е.М. Аронов, В.А. Челышев, В.Т. Шароватов.

Учебное пособие по дипломному проектированию «Экономичекое обоснование технологических решений», Р.Л. Корчагина, З.А. Фролова.

Размещено на Allbest.ru