Загальні підходи до проектування ДВЗ як складної технічної системи

Розробка системи автоматизованого проектування ДВЗ (САПР ДВЗ) є найактуальнішим завданням галузі, бо воно дозволить істотно підвищити темпи науково-технічного прогресу, зберегти висококваліфі­кованих спеціалістів, створити у короткі строки нові конструкції ДВЗ із високими техніко-економічними та екологічними показниками, а також сприятиме уніфікації як двигунів, так і їх елементів.

У наш час обов'язковою умовою ефективної виробничо-економічної діяльності в західних машинобудівних фірмах є використання інтегрова­них систем автоматизації проектування і технології підготовки виробни­цтва. Без цього фірми не здатні витримати конкуренцію. Ще більш акту­альна розробка і впровадження цих систем у нашій країні, у тому числі для такої науково-, матеріало-, та енергоємкої галузі, як двигунобуду-вання.

Не дивлячись на актуальність проблеми, до цього часу в літературі не зустрічається жодного описання не тільки повної САПР ДВЗ, а й окремих її елементів, здатних виконувати самостійні функції. Безумов­но, це свідчить про складність проблеми для такої високоскладної сис­теми, як ДВЗ.

Процес проектування ДВЗ за допомогою САПР характеризується такими особливостями: на основі розробки досить складних математич­них моделей і алгоритмів з тією чи іншою наближеністю їх до реальних процесів та автоматизацією їх рішень за допомогою швидкодіючих ЕОМ відкривається можливість значно підвищити ефективність аналітичного проектування. Реалізація на ЕОМ оптимізаційних моделей і методів до­зволяє у великих масштабах оперативно проводити численні експери­менти і з достатньою вірогідністю прогнозувати параметричні і конструк­тивні рішення, що дозволяє істотно зменшити об'єм доказових експери­ментальних робіт з натурними зразками на стендах та в експлуатації, що особливо важливо для таких складних об'єктів, як ДВЗ, а також змен­шити графічні роботи, пов'язані з коректуванням технічної документації за результатами доказових експериментальних досліджень.

Проаналізуємо загальні принципи побудови САПР ДВЗ. У процесі проектування ДВЗ виділяються відповідні ієрархічні рівні, кожному із

яких відповідає своя глибина проробки конструкції в цілому або окремих її елементів. Так, на нульовому рівні ДВЗ розглядається як єдине ціле без поділу на окремі елементи. На цьому рівні висуваються вимоги, які безпосередньо витікають із технічного завдання (ТЗ) на розробку ДВЗ.

На першому рівні вибирається прототип, розробляється ескізний проект ДВЗ, уточнюються тип сумішоутворення і форма камери згорян­ня та ін., вибираються окремі системи ДВЗ. Вимоги до них враховують результати роботи на попередньому нульовому рівні і уточнюються в процесі подальшого проектування.

На другому рівні розробляють технічний проект, за результатами попередніх робіт вибирають окремі елементи систем. Цей процес про­довжується до повної розробки конструкції двигуна.

При конструюванні ДВЗ широко використовуються уніфіковані вуз­ли і деталі, що значно зберігає час та кошти на розробку.

При конструюванні ДВЗ необхідно розумне поєднання синтезу та аналізу. Задача синтезу - генерувати структуру ДВЗ, тобто він і складає суть конструювання.

Синтез можна поділити на різні рівні складності.

Перший рівень складності - синтез конструкції ДВЗ або його еле­ментів, структура яких визначена в вимогах ТЗ або на основі попередніх досліджень. На цьому рівні синтез фактично відсутній.

Другий рівень складності - синтез конструкції шляхом перебиран­ня варіантів із обмеженого набору прототипів, уніфікованих або стандар­тизованих елементів. Цей рівень характерний для конструювання еле­ментів ДВЗ.

Третій рівень складності - вибір варіанта з урахуванням накладе­них обмежень (ТЗ або інші нормативні документи).

Четвертий рівень складності - завдання, які не мають прототипів або аналогів. Синтез конструкції із набору, що маємо, при цьому не мо­жливий.

Синтез конструкції окремих систем, механізмів і вузлів ДВЗ найчас­тіше відноситься до другого - четвертого рівнів складності. Лише при розробці принципово нової конструкції його можна віднести до п'ятого рівня складності.

Важливим етапом при проектуванні ДВЗ є оптимізація конструкції як у цілому, так і окремих його елементів. Складність полягає у тому, що ДВЗ звичайно необхідно оптимізувати за багатьма параметрами: еко­номічністю, екологічністю, потужністю, надійністю, масогабаритними показниками та ін. Таку оптимізацію здійснити неможливо, тому на прак­тиці вибирають для оптимізації один-два найважливіших параметри, обмежуючи значення інших.