基于Bayes理論的魚雷貯存可靠性評估與驗證

周 崐, 陳宜輝, 周 濤

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基于Bayes理論的魚雷貯存可靠性評估與驗證

周 崐1, 陳宜輝2, 周 濤3

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

為了對魚雷貯存可靠性進行合理評估, 運用Bayes理論對魚雷平均故障間隔貯存時間進行了估計, 并建立了魚雷貯存可靠性驗證的數學模型, 制定了相應的可靠性驗證方案。該方案不僅利用了樣本信息, 而且還能充分利用魚雷的先驗信息, 使魚雷貯存可靠性評估的結果更加合理。本文研究結果可為魚雷貯存可靠性管理提供相關的理論依據。

魚雷; 貯存可靠性; Bayes理論

0 引言

魚雷貯存可靠性評估的Bayes方法是指, 在魚雷貯存一段時間后, 根據魚雷貯存可靠性先驗信息和樣本故障信息[1], 運用Bayes統計理論求得魚雷貯存可靠性特征量值的點估計和區間估計, 并制定魚雷貯存可靠性驗證方案。制定嚴格而科學的魚雷抽樣驗證方案, 可以使信息及時反饋, 有利于魚雷的維修保障, 提高部隊的戰斗力。由于魚雷研制任務書中沒有貯存可靠性定量指標, 在設計定型與交付驗收后, 承制方也未對組件和全雷做過貯存可靠性試驗和分析工作。另外, 除了日常訓練和維修保障之外, 大多數魚雷在較長時間內是存放在魚雷箱里的, 因此, 對魚雷貯存可靠性進行評估就顯得十分迫切和重要。

1 魚雷平均故障間隔貯存時間評估方法

1.1 魚雷貯存壽命分布類型的確定

魚雷是由大量的機械、電子、化工和橡膠等產品組成的水中兵器。現代魚雷中絕大部分的零部件、組件和系統是電子產品, 對于確定電子產品的使用壽命, 指數分布是一個很好的模型。然而, 在魚雷中還有相當數量的機械產品, 其壽命從嚴格意義上講服從威布爾分布。但是, 機械產品經過調試運轉進入正常工作期后, 故障機理是磨損、腐蝕等, 在尚未進入損耗故障期之前, 其失效率上升很緩慢。而且魚雷在整個使用期內應按規定進行定期維修, 因此, 魚雷中的機械產品壽命亦可近似認為服從指數分布。對于少量的短壽命部件或一次性使用的機械、橡膠產品(如軸承、軸套、O型密封圈等), 按照規定應定期進行更換, 所以它們對魚雷的貯存壽命影響不大。

綜上所述, 魚雷貯存壽命服從指數分布, 其密度函數為

1.2 魚雷貯存可靠性先驗信息

1.3 魚雷貯存可靠性樣本信息

魚雷貯存可靠性試驗是在對各分系統檢驗測試的基礎上進行的, 而各個分系統又對其每個子系統進行試驗。這樣, 通過上述的試驗可以得到較多組的試驗數據。

1.4 魚雷平均故障間隔貯存時間的估計

因此, 魚雷平均故障間隔貯存時間的Bayes估計為

2 魚雷貯存可靠性驗證數學模型

其中,

因此, 可得

其中,

3 算例

在一批庫存魚雷中隨機抽取10條, 并對每條雷的分系統6 年之內的測試試驗結果進行紀錄。根據這些記錄數據, 每條魚雷的故障數折合情況如下表所示。

表1 魚雷故障數

Table 1 Failure number of a torpedo

表2 不同先前試驗數據下的魚雷可靠性驗證方案

4 結束語

對于魚雷這樣價格昂貴的小子樣產品, 運用Bayes方法進行可靠性研究是比較適宜的。Bayes方法不但可以利用可靠性試驗中的樣本信息, 而且還能充分利用魚雷的歷史資料和使用經驗, 從而擴大了信息的來源, 使魚雷貯存可靠性評估的結果更加合理。本文的研究成果可為部隊魚雷可靠性管理提供相關的理論依據。

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(責任編輯: 陳 曦)

Reliability Evaluation and Verification of Torpedo Storage Based on Bayesian Theory

ZHOU Kun,CHEN Yi-hui, ZHOU Tao

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

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

torpedo; storage reliability; Bayesian theory

TJ630.7; TB114.3

A

1673-1948(2014)05-0329-04

2014-04-03;

2014-06-03.

周 崐(1971-), 男, 高級工程師, 主要研究方向為武器裝備監制、可靠性分析.