Функциональное описание

двигатель перестает работать, вследствие сильного снижения к.п.д., из-за

низкой температуры окружающей среды (газ просто не будет расширяться).

Системообразующие факторы:

1.Работа системы в строго определенном диапазоне температур от 20С до 45С.

2.Слабый ветер.

3.Наличие смазки на поршне, валах и цилиндре двигателя.

4.Наличие достаточного количества углекислого газа в зарядочном устройстве.

5.Прочность крепления несущих частей планера.

6.Обладание некоторой стартовой скоростью и высотой (без обладания ими

планер может уйти в штопор).

Таким образом, можно сделать вывод что выбранная мной система очень

надежна только в строго определенном состоянии окружающей среды, при выходе

из которых она может разрушиться или перестать функционировать. Связи в

данной системе преимущественно вещественные, однако встречаются

энергетические (преобразование энергии в двигателе) и смешанные

(вещественно-энергетические, например в устройстве "топливной системы" - по

трубкам переносится вещество - газ, а также энергия).

II.2 Иерархическая структура системы.

Я долго думал, с чего начать описание системы, и наконец понял, что

лучше всего начать ее описание с иерархической структуры, так как она дает

сжатое, емкое, наглядное, понятное, удобное описание любой системы. Ведь

зная, из чего состоит каждая подсистема, каждый узел системы, какие

элементы в каждом из них, значительно проще расписать их функции. К тому же

иерархическая структура помогает не забыть про некоторые функции, ведь

каждому элементу иерархической структуры обычно соответствует одна функция.

Итак, начну. В процессе построения иерархической схемы мне пришлось ввести

сокращение "К." - крепление.

Иерархическая структура :

[pic]

Замечание 1:

В иерархическом описании я применял сокращение "К." - то есть

крепление и, хотя крепление состоит из нескольких частей, я счел

нецелесообразным применение пятого уровня иерархического описания ради

описания одного единственного крепления. Я лишь поясню текстом из чего оно

состоит: в данной модели самолета каждое крепление представляет собой

жесткую один пластиковый стержень, который пронизывает соединяемую деталь,

и соединяется с другим соответствующим стержнем на другой детали

посредством замкнутого резинового шнура. Исключение составляет двигатель и

крепления шасси, которые крепятся к пластиковому носу и пластиковому дну

фюзеляжа при помощи винтов и крепления закрылков, элеронов и.т.п., которые

насаживаются на пластиковый стержень, в свою очередь крепящийся в вырезе

крыла в форме закрылка.

II.3 Функциональное описание системы.

Теперь перейду к самому важному - к цели моей работы -

функциональному описанию системы. Сразу хочу отметить, что для удобства

восприятия уровни и подуровни иерархической и функциональной систем

совпадают.

Замечание 2:

Так как название любой функции состоит из нескольких слов, то написать

их в одной строчке не представляется возможным, применение же сокращений

лишь усложнит и запутает описание. Я принял решение, и оно не ново,

применять для обозначения функции цифровой код, причем функция или функции

каждого элемента буду обозначать так: 1 - главная функция, 1.1 - функция

первой подсистемы (функция несущей системы), 1.2.3 - функция, выполняемая

третьей подподсистемой второй подсистемы (функция заправочной системы),

1.2.3.2 - функция второй подподподсистемой, третьей подподсистемы, второй

подсистемы главной системы (функция запирающего шарика).

Замечание 3:

Я делаю функциональное описание в таком виде: сначала идет сама

функция системы, подсистемы или элемента, а потом в скобках - от каких

факторов внутренних и внешних зависит ее выполнение.

Функциональное описание системы:

Функции системы первого уровня:

1.Взлететь и планировать в течении долгого времени, научить начинающего

авиамоделиста азам конструирования и управления моделью планера, обеспечить

приятное и интересное время провождение моделиста, в течении летных

испытаний планера, обеспечить победу в соревнованиях моделей подобного

класса. (качество, мощность, к.п.д. двигателя, наполненность топливной

системы, аэродинамические характеристики планера, его вес, скорость ветра,

температура окружающей среды, способности человека, запускающего планер).

Функции подсистем второго уровня:

1.1Обеспечить целостность планера как единого целого путем крепления всех

узлов планера на себе, обеспечить долгое планирование самолета,

обусловленное наличием несущей поверхности - крыла (характеристики корпуса,

характеристики крыльев).

1.2Обеспечить подъем планера с земли или рук запускающего до максимально

возможной высоты (мощность двигателя, запас топлива, величина утечки

топлива, угол сопротивления ветру).

1.3Обеспечить нужное поведение самолета в воздухе, устранить крен, штопор,

скорость снижения или флаттер планера (углы наклона и площадь элеронов,

лонжеронов, закрылков).

1.4Обеспечить мягкую, плавную посадку, исключающую повреждение систем или

деталей планера (конструкция стоек и всей системы посадки в целом, мягкость

шин).

1.5Обеспечить сходство внешнего вида планера и оригинального самолета "Як-

16", увеличить яркость раскраски планера для более легкого его поиска после

посадки, улучшить настроение наблюдающего (качество наклеек и похожесть их

на настоящие, количество наклеек, их яркость, красота).

Функции подподсистем третьего уровня:

1.1.1 Обеспечить прочную основу (каркас) для крепления всех остальных

систем планера, при этом сохранив обтекаемость линий планера и его малый

вес (характеристики фюзеляжа, устойчивость к внешним воздействиям,

надежность креплений, их качество).

1.1.2Обеспечить планирование и взлет планера, то есть обеспечить

возникновение при определенной скорости движения подъемной силы, частично

или полностью компенсирующее силу тяжести (площадь поверхности крыльев,

профиль крыльев, их размах, форма крыльев, легкость крыльев).

1.2.1Обеспечить набор скорости планером, путем быстрого равномерного

вращения воздушного винта, обеспечить тяжесть в носу самолета для

равномерного планирования после выключения двигателя (мощность двигателя,

к.п.д. двигателя, его изношенность, вес двигателя, давление в рабочем

цилиндре, скорость вращения вала, параметры винта).

1.2.2Обеспечить максимально возможное время работы двигателя (емкость

топливного баллона, давление и масса газа в нем, качество деталей,

блокирующих спонтанный выход газа (запирающая воронка и шарик)).

1.2.3Передать наибольшее количество газа из заправочного устройства в

топливную систему (притертость узлов контакта заправочного устройства и

системы заправки, диаметр сечения контактной воронки).

1.2.4Соединить и обеспечить передачу газа между контактной воронкой,

баллоном и двигателем (материал трубок, его жесткость, теплопроводность,

диаметр сечения трубок, их длинна).

1.3.1Контролировать движение планера в горизонтальной плоскости полета, то

есть регулировка угла полета вправо-влево, обеспечить возможность

прямолинейного полета (площадь киля и килевых закрылков, угол наклона

килевого закрылка к килю, жесткость фиксации килевого закрылка).

1.3.2Контролировать движение планера в вертикальной плоскости полета, то

есть задать угол снижения и избавиться от дефектов планирования (например

полет "волнами") (площадь стабилизатора и элеронов, угол наклона элеронов к

поверхности стабилизатора, жесткость фиксации элеронов).

1.4.1Обеспечить надежное крепление шасси и возможность их вращения при

посадке (длинна креплений, их жесткость, форма, характеристики вала).

1.4.2Обеспечить мягкую и плавную посадку, обеспечить медленное гашение

скорости при посадке (диаметр обода, площадь его соприкосновения с

посадочной полосой, качество резины шины, рисунок протектора, легкость

вращения подшипника).

Функции подподподсистем четвертого уровня:

1.1.1.1Обеспечить надежную базу для креплений других частей планера при

сохранении летных качеств планера (прочность фюзеляжа, вместимость

фюзеляжа, его легкость, его аэродинамические характеристики).

1.1.1.2Обеспечить прочность и надежность крепления крыльев к фюзеляжу

(качество резины, прочность пластикового стержня, натянутость резины, ее

жесткость).

1.1.1.3Обеспечить прочность и надежность крепления хвоста к фюзеляжу

(качество резины, прочность пластикового стержня, натянутость резины, ее

жесткость).

1.1.1.4Обеспечить надежность стыковки двигателя и фюзеляжа, исключить

возможность сильной вибрации двигателя (качество винтов, их количество,

сила затяжки, прочность гнезд винтов).

1.1.2.1Управлять вертикальным движением самолета, исправлять дефекты

планирования (площадь закрылков, их профиль, угол наклона закрылков, их

расположение на крыле, жесткость фиксации закрылков).

1.1.2.2Создавть подъемную силу, зависящую от скорости движения (профиль

поверхности, угол наклона поверхности к фюзеляжу, площадь поверхности, ее

форма).

1.1.2.3Обеспечить жесткое соединение крыльев с фюзеляжем (прочность резины,

ее натяжка, положение пластиковых стержней).

1.1.2.4Зафиксировать положение закрылков в определенном положении,

относительно поверхности крыльев (сила трения между пластиковым стержнем и

материалом крыла, размер стержня и закрылков).

1.2.1.1Пропускать сжатый углекислый газ только в те моменты, когда поршень

двигателя находится в крайнем верхнем положении (когда объем свободной

области цилиндра минимален) (точность настройки запирающего стержня

двигателя, его длинна, площадь сечения, точная цилиндрическая форма,

наличие смазки).

1.2.1.2Создать замкнутое герметичное пространство, в котором свободно

двигается поршень, нагревать газ в себе в течении полутакта за счет

теплообмена с корпусом (точная цилиндрическая форма, наличие смазки,

целостность цилиндра, рабочий объем цилиндра, длина цилиндра,).

1.2.1.3Преобразовывать внутреннюю энергию газа в свое поступательное

движение (притертость цилиндра и поршня, диаметр поршня, наличие смазки,

величина хода поршня).

1.2.1.4Преобразовывать поступательное движение поршня во вращательное

движение коленчатого вала (ход поршня, длина шатуна, диаметр вращения

коленчатого вала, хорошая смазка в местах соединения шатуна и поршня,

шатуна и коленчатого вала).

1.2.1.5Предохранять внутренние детали двигателя от пыли, грязи, размещать

внутри себя эти детали, осуществлять теплообмен между окружающей средой и

цилиндром (размеры корпуса, его герметичность, внешняя ребристая

теплообменная поверхность).

1.2.1.6Выпускать отработанный газ в конце первого полутакта двигателя в

окружающую среду (диаметр отверстия, его расположение).

1.2.1.7Передавть собственное вращательное движение винту (жесткость

крепления винта на вале, скорость вращения винта).

1.2.1.8Преобразовывать собственное вращательное движение в кинетическую

энергию воздуха, то есть двигать планер (площадь лопастей винта, скорость

его вращения, угол наклона лопастей к оси вращения).

1.2.3.1Сохранять газ под давлением, после получения его из заправочной

системы (объем баллона, прочность его стенок, теплопроводность материала

стенок баллона, герметичность баллона).

1.2.3.2Создать узкий проход для выхода газа, который затем перекроет шарик

(наибольший диаметр воронки, диаметр выходной трубки, прочность воронки,

гладкость ее стенок).

1.2.3.3Перекрывает самопроизвольный выход газа в окружающую среду после

заправки в воронке (размер шарика, его вес, прочность материала шарика,

гладкость поверхности шарика).

1.2.3.1Обеспечить контакт воронки с заправочным устройством, и пропустить

газ в топливную систему (диаметр воронки, гладкость трубки воронки,

устойчивость к низким температурам).

1.2.3.2Не выпускать газ из заправочной и топливной систем (гладкость

шарика, его вес, его размер, прочность шарика).

1.2.3.3Не позволять упасть шарику в систему трубок (размер отверстия в

упоре, его форма).

1.2.4.1Пропускать газ между двигателем, системой заправки и топливной

системы с наименьшим изменением физических констант газа (площадь сечения

трубок, длина трубок, их жесткость, отсутствие перегибов, герметичность

трубок, теплопроводность материала).

1.2.4.2Уменьшить нагревание газа внутри трубок от окружающей среды (толщина

изоляции, теплопроводность материала изоляции).

1.3.1.1Обеспечить прямое планирование самолета, погасить его вибрации в

горизонтальной плоскости полета (профиль киля, площадь поверхности киля,

форма киля).

1.3.1.2Обеспечить жесткое крепление киля к стабилизатору (натяжение резины,

ее длина, прочность пластиковых трубок).

1.3.1.3Зафиксировать угол наклона килевого закрылка к килю (трение между

пластиковым стержнем и килем, длина стержня).

1.3.1.4Управлять движением самолета в горизонтальной плоскости полета

(площадь килевого закрылка, угол его наклона к килю, форма, профиль).

1.3.2.1Обеспечить жесткое соединение стабилизатора и киля (натяжение

резины, ее длина, прочность пластиковых трубок).

1.3.2.2Зафиксировать положение хвостовой части самолета к фюзеляжу

(натяжение резины, ее длина, прочность пластиковых трубок).

1.3.2.3Зафиксировать угол наклона элеронов к поверхности стабилизатора

(трение между пластиковым стержнем и стабилизатором, длина стержня).

1.3.2.4Управлять движением самолета в вертикальной плоскости полета,

задавать угол снижения планера (профиль элеронов, их площадь и форма, угол

наклона элеронов к поверхности стабилизатора).

1.3.2.5Обеспечить возникновение подъемной силы, удерживающей хвост на

уровне с крыльями, погасить вибрации хвоста в вертикальной плоскости

(площадь поверхности стабилизатора, его профиль, его форма).

1.4.1.1Обеспечить жесткое соединение стоек шасси с фюзеляжем (качество

винтов, их количество, величина гнезд винтов, затяжка винтов).

1.4.1.2Зафиксировать вал на определенном расстоянии от фюзеляжа, большем,

чем радиус шин (длина креплений, их прочность, жесткость, легкость).

1.4.1.3Обеспечить крепление и вращение колес на подшипниках (длина вала,

диаметр вала, его прочность и ровность).

1.4.1.4Не позволить колесам соскочить с вала, при их вращении или во время

полета (прочность клина, его длинна и надежность).

1.4.2.1Создать округлую форму колес для их равномерного движения,

удерживать на себе шины (округлая форма, диаметр обода, форма, удерживающая

шину).

1.4.2.2Обеспечить гашение вибрации самолета при движении по неровной

поверхности, смягчать удары, плавно гасить скорость (толщина шины, рисунок

протектора, мягкость резины).

1.4.2.3Уменьшить трение между валом и ободом для более плавного торможения

(диаметр подшипника, количество шариков в нем, его смазанность, прочность

насадки на вал и стыковки с ободом.

На этом описание функций элементов системы можно считать законченным.

Суммарное количество функций таково: функций первого уровня - 1, подфункций

второго уровня - 5, подподфункций третьего уровня - 10, подподподфункций

четвертого уровня - 41. Теперь перейдем к иерархической структуре функций

(смотри на следующей странице).

III. Вывод:

Описанная система планера "Юниор" является достаточно сложной

системой со строгой иерархической структурой. Для нее наиболее приемлем

функциональны метод описания. Используя его, можно сделать вывод, какие

функции выполняются за счет одновременного выполнения других функций. И при

неисправности работы данной системы, гораздо легче найти причину неполадки,

используя это описание. Также на основе этого описания не очень сложно, но

достаточно громоздко, можно рассчитать энтропию данной системы, используя

выкладки из книги "Cистемотехника: методы и приложения" авторов Николаев

В.И. , Брук В.М. я смог рассчитать численное значение степени энтропии,

формула которого такова: -16

H(F)<=1.38*10 *ln(n*a*y*l*t*N)

Где:

n - число элементов системы.

a - среднее геометрическое число свойств на один элемент.

y - среднее геометрическое число связей на один элемент.

l - среднее геометрическое число квантов пространства.

t - среднее значение квантов времени.

N - число систем.

Каждая из данных величин, в свою очередь выражается через более простые (l,

например через габаритные размеры элементов системы).

Иерархическая структура функций системы:

[pic]

В любом случае мои расчеты очень трудно перевести в электронную форму

(слишком много различных степеней и индексов).

Для моей системы значение энтропии получается следующим:

H(F)<= 773.2 k (эрг/К).

Страницы: 1, 2