Научная электронная библиотека

Автоматизированное проектирование технических систем: Учебное пособие.

Бельков В. Н., Ланшаков В. Л.,

1.1. УРОВНИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Разделение описаний по степени детализации отображающих свойств и характеристик объекта лежит в основе блочно-иерархического подхода к проектированию и приводит к появлению иерархических уровней (уровней абстрагирования) в представлениях о проектируемом объекте.

На высшем уровне используется наименее детализированное представление, отражающее только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности рассмотрения возрастает, при этом система рассматривается не в целом, а отдельными блоками.

Преимущества блочно-иерархического подхода состоят в том, что сложная задача большой размерности разбивается на последовательно решаемые задачи малой размерности, причем внутри групп разные задачи могут решаться параллельно. При таком подходе имеются свои представления о системах и элементах. То, что на более высоком уровне k-м уровне называлось элементом, становится системой на следующем (k+1)-м уровне. Элементы низшего из уровней - базовые элементы или компоненты.

В машиностроении базовые элементы представлены деталями (винт, шпонка, вал, зубчатое колесо и т. д.). Детали рассматриваются как элементы, фигурирующие в описаниях низшего иерархического уровня, на котором системами являются сборочные единицы (редуктор, клапан, муфта и т.д.). Иногда базовыми элементами таких систем могут быть не только детали, но и объекты, состоящие из многих деталей и получаемые на данном предприятии как законченные комплектующие изделия (например, подшипника качения и т. д.). Сборочные единицы являются элементами агрегатов (комплексов) - систем следующего иерархического уровня (например, станки, насосы, двигатели). Иногда используются дополнительные более высокие иерархические уровни. Так, двигатель может быть элементом комплекта - летательного аппарата.

На рис. 1.1 представлена схема зенитной пусковой установки (ЗПУ), а на рис. 1.2 - ее блочно - иерархическая структура. Указанная схема и соответствующая ей структура является в достаточной степени условной для иллюстрации конструкции ЗПУ, обеспечивающей ее функционирование.

Как уже отмечалось, на разных уровнях решаются различные задачи. Например, на I уровне:

- определение исходных данных;
- поиск рациональных характеристик;
- компоновка комплекса;
- выбор целевой функции;
- определение ограничений по габаритам, прочности, времени и т.д.;
- расчет внешних нагрузок.

Следует отметить, что в блочно-иерархической структуре ЗПУ указаны только основные сборочные единицы и для примера - отдельные узлы и детали.

Блочно-иерархический подход целесообразно использовать при проектировании ракетных комплексов других типов. Например, на рис. 1.3 представлена схема СК для ракет - носителей космических аппаратов (РН КА). Кроме того, структура аэрогазодинамического модуля его проектирования, изображенная на рис. 1.4, иллюстрирует возможность применения системного подхода для разработки методик расчета процессов, происходящих при старте ракет.

Рис. 1.3. Схема СК для старта РН КА:

1 - ракета; 2 - газоотражатель; 3 - газоход; 4 - перекрытие; 5 - патрубок подвода воды; 6 - струя; 7 - прямое течение; 8 - обратный поток; 9 - поток воды.