Teoria konstrukcji

Teoria

konstrukcji

Etapy

realizacji przedsięwzięcia

technicznego

• identyfikacja potrzeb,

• przygotowanie procesu wykonania obiektu,

• wykonanie obiektu,

• przekazanie obiektu użytkownikowi,

• użytkowanie obiektu,

• utylizacja obiektu.

Teoria konstrukcji

Projektowanie jest procesem

celowego

kształtowania rzeczywistości

Teoria konstrukcji

Etapy

realizacji przedsięwzięcia

technicznego

•

identyfikacji potrzeb,

•

przygotowania procesu wykonania obiektu,

•

wykonani

obiektu,

• przekazanie obiektu użytkownikowi,

• użytkowania obiektu,

• utylizacji obiektu.

Teoria konstrukcji

Projektowanie obejmuje:

• identyfikację celu projektowania,

• określenie uwarunkowań wewnętrznych

• określenie zewnętrznych obiektu,

• opracowanie modelu obiektu,

• opracowanie modelu otoczenia,

• celowy wybór parametrów obiektu (optymalizacja),

• zapis symboliczny rozwiązania (dokumentacja).

• realizacja obiektu,

• badania prototypów.

Teoria konstrukcji

Proces projektowania

podporządkowany

jest zasadzie

celowości działania

Powinien odbywać się

według racjonalnych zasad,

z wykorzystaniem technik

gwarantujących skuteczne

i efektywne osiąganie celu.

Teoria konstrukcji

Decyzję o podjęciu projektowania uzasadnia

pojawienie się warunków sprzyjających

takiemu przedsięwzięciu.

Zaistnieć musi

niezaspokojon

potrzeba

społeczna

rozumiana w najogólniejszy sposób

(od fantazji przysłowiowego Kowalskiego,

po marzenie milionów).

Teoria konstrukcji

praktyce

aistnienie

wszystkich

aistnienie

wszystkich

czynników jedno- cześnie

i „z dostateczną

intensywnością”

jest

mało

jest

mało

prawdopodobne

•

czynniki rynkowe i techniczne występują

wybiórczo,

ocena

ich

istotności obarczona jest błędem trudnym do
oszacowania.

• badania marketingowe, analizy trendów
produkcyjnych

oraz

stanu zasobów sprzętowych pozwalają z pewnym
przybliżeniem
określić obszar zainteresowań odbiorców i
chłonność

rynku,

lecz

nie jest to informacja jednoznaczna i pewna.

Teoria konstrukcji

c.d.

• korzyści wynikające z wykorzystania nowych odkryć
naukowych,
technologii i materiałów szacowane są w sposób
przybliżony

uwagi na brak wyników praktycznych zastosowań,
doświadczenia

projektowego,

długotrwałych

badań

eksploatacyjnych itp.

• dostępność środków finansowych i bazy wytwórczej
szacowana
jest na podstawie prognoz trendów gospodarczych
(podlegających

cyklom

koniunkturalnym

skali

globalnej (światowej)

lokal-

nej (krajowej, regionalnej), zależnym nie tylko od
kondycji
gospodarki, lecz również koniunktur politycznych).

Teoria konstrukcji

Oznacza to, że:

proces realizacyjny,

poczynając od projektu, aż po

produkcję,

odbywa

się

warunkach

odbywa

się

warunkach

niepewności przesłanek i warunków realizacji.

Jeśli dodać do tego możliwość powstawania błędów
wynika-jących z niedoskonałości czynnika ludzkiego
to można stwierdzić, że:

proces realizacyjny obarczonym

jest

wysokim

ryzykiem technicznym i finansowym.

Teoria konstrukcji

Projektowanie

obiektu

technicznego

realizuje się

etapowo

(z reguły) w formie trzech zamkniętych
projektów:

•

koncepcyjnego

•

wstępnego

•

technicznego

Teoria konstrukcji

Cykl życia samolotu

100

Czas realizacji [%]

100

Proj. koncepcyjny

Proj. techniczny

Prace R & B

Jakość

liz

]

Produkcja

Koszty

Użytkowanie

Badania i próby

Proj. wstępny

Przykład:

Teoria konstrukcji

Badania rynkowe

Analizy

Badania

Wymagania odbiorców

Specyfikacja

Projekt koncepcyjny

Projekt wstępny

Projekt techniczny

Badania w locie

Użytkowanie

Wersje rozwojowe

Historia & archiwa

Kamienie milowe

ół

ią

Zatwierdzenie

projektu

Zatwierdzenie

konstrukcji

Pierwszy

prototyp

Certyfikacja

Wstępne dostawy

Wycofanie z

użytkowania

Sprzedaż

Przykład:

Teoria konstrukcji

Przykład

Teoria konstrukcji

Dane przypadków

Odpowiedz struktury

Nowy krztałt detalu

Wiedza/

Systemy CAD

Nowe parametry

Dane produktu

Parametry aerodynamiczne

Opis produktu

Nowa grubość

Preprocesor

MES

Dane przypadku

Dane MES

Analiza

MES

Odpowiedz struktury

Generator

siatki CFD

Siatka CFD

Solwer

CFD

Rozkłady ciśnień

Obkiczenia

przepływu

Siła nośna i opór

Optymalizacja

profili

Nowy kształt detalu

Multidyscyplinatna

ocena rozwiąania

Optymalizacja

struktury

Ocena

struktury

Właściwośi struktury

Nowe grubości

Masa struktury

masy, siły

Optymalizacja
multidyscyplinarna

Nowe parametry

Zbiór Pareto

Ocena

efektywnośi

Nowe wymagania

Analiza
wymagañ

Multidyscyplinatne
podejœe

Aerodynamika

Struktura

Użytkownik

Przepisy

budowy

samolotów

Typowanie przypadków

definivka

przypadku

dane przypadku

Teoria konstrukcji

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

D C - 8

D C - 9

D C - 1 0

S C - 3

T r a n s a ll

C - 5 A

B o e in g 7 0 7

B o e in g 7 2 7

B o e in g 7 3 7

B o e in g 7 4 7

B o e in g 7 5 7

B o e in g 7 6 7

A - 3 0 0 B

A - 3 1 0

C o n c o r d e

T r id e n t

M ir a g e I I I

M ir a g e F - 1

M ir a g e 2 0 0 0

H a r ie r

J a g u a r

T o r n a d o

F - 1 5 A

F - 1 6

P r o je k to w a n ie
B a d a n ia

Teoria konstrukcji

Projekt koncepcyjny

(przedwstępny, ofertowy) jest

opracowywany
we wczesnej fazie procesu projektowego, gdy zasób
wiedzy na
temat zadań

samolotu

i uwarunkowaniach

technicznych nie pozwala
na podjęcie prac szczegółowych.

Celem

projektu

ofertowego

jest

przybliżenie

konstruktorowi

decydentom

oraz

potencjalnym

użytkownikom

(

)

zagadnień

tech-nicznych,

technologicznych, ekonomicznych

i organizacyjnych,

jakie wiązać się będą z realizacją nowego rozwiązania
technicznego,

oraz

określenie

technicznych

i ekonomicznych efektów projektowania.

Projekt

koncepcyjny

Teoria konstrukcji

• opracowanie ogólnej koncepcji wyrobu (układu,
konstrukcji,
technologii, systemu użytkowania),

• oszacowania zapotrzebowania (w kraju i za
granicą),

• opracowanie założeń ekonomicznych (wstępnych
kalkulacja
kosztów, zysków, celowość produkcji),

• oszacowanie możliwości produkcyjnych (w tym
ewentual-
nych inwestycji),

• określenie zakresu i kosztów niezbędnych
opracowań
naukowo - badawczych,

• ocena celowości kooperacji (krajowej
i międzynarodowej),

• krytyczny wybór przepisów budowy (jeśli
istnieją),

• opracowanie wstępnego harmonogramu
realizacji programu.

Główne zadania mieszczące się w zakresie

prac objętych

projektem koncepcy

nym

Teoria konstrukcji

W trakcie opracowywania projektu, jest on
w miarę potrzeb konsultowany z wszystkimi
zainteresowanymi
instytucjami,

w tym

z potencjalnymi

odbiorcami

ograniczeniami

wynikającymi

z konieczność zacho-wania tajemnicy
• handlowej,

• wojskowej,

• technicznej.

Pozytywne opinie techniczne i korzystne
wskaźniki ekonomiczne stanowią podstawę
decyzji

o finanso-waniu

i uruchomieniu

kolejnego etapu projektu.

Teoria konstrukcji

Projekt

wstępny

(wstępny

projekt

konstrukcyjny) jest
kontynuacją projektu koncepcyjnego.
Zakres projektu jest jednak znacznie
szerszy

a poziom

szczegółowości

opracowań wyższy.

Projekt wstępny jest dojrzałą

koncepcją ,

dokumentowaną

echnicznie,

produkcyjnie i finansowo

produkcyjnie i finansowo.

Projekt wstępny

• zasadniczą koncepcję wyrobu i jego zespołów,

• analizy optymalizacyjne przyjętego rozwiązania

i rozwiązań

alternatywnych,

• analizy masy i wyważenia itp,

• projekt „działowe” (aerodynamiczny, geologiczny,

hydrodynamicz-

ny, energetyczny),

• obliczenia obciążeń mechanicznych, energetycznych,

cieplnych

tym wstępne ograniczenia eksploatacyjne),

• wstępne analizy wytrzymałościowe i sztywnościowe,

• rysunki zestawieniowe (koncepcje) zespołów

i podzespołów

wraz

z opisami (ideowymi),

• dobór zespołów napędowych (liczby, typów),

• koncepcję, obliczenia, rysunki złożeniowe zespołów

i instalacji

silnikowych,

Teoria konstrukcji

Podstawowe składniki projektu wstępnego

Teoria konstrukcji

Podobnie jak projekt koncepcyjny,

projekt

wstępny jest poddawany wszechstronnej

ocenie technicznej i ekonomicznej.

Z uwagi na znaczne zaawansowanie prac i

ważkość decyzji z niej wynikających,

ocena

jest bardzo szczegółowa

Opinia negatywna

powoduje wstrzymanie

projektu lub skierowanie do dalszego

dopracowania.

Uzyskanie pozytywnej oceny opracowania

jest

warunkiem

koniecznym

(ale

niewystarczającym) kontynuowania prac na

poziomie projektu technicznego.

Warunkiem

wystarczającym

jest uzyskanie

(nieporównanie

wyższych)

środków

finansowych

na jego realizację.

Teoria konstrukcji

Projekt techniczny jest elementem cyklu

projekto

wego,

w którym

wszystkie

wego,

w którym

wszystkie

główne

zagadnienia

związane

główne

zagadnienia

związane

z definiowaniem postaci

wyrobu

są

w zadowalającym stopniu rozwiązane

ozostaje natomiast uszczegóło

ienie

dokumentacji

poziomu

dokumentacji

poziomu

umożliwiającego

realizację

umożliwiającego

realizację

wyrobu

„w materii”.

Teoria konstrukcji

 dokumentacja konstrukcyjna prototypów
(rysunki
wykonawcze, opisy),

 szczegółowe warunki techniczne,

 obliczenia dowodowe (obciążeń,
wytrzymałości
konstrukcji i inne),

 dokumentacja technologiczna,

 dokumentacja eksploatacyjna,

 programy prób i badań, badania
cząstkowe.

Główne składniki projektu technicznego:

Teoria konstrukcji

Początek projektu technicznego z

reguły

wyprzedza zakończenie projektu wstępnego

Jest to wynik wspom-nianej już walki z
czasem, ale również czynnik ryzyka wiążącego
się z niejasnymi źródłami finansowania prac
(na własne ryzyko firmy) i wynikającymi stąd
ewentual-nymi stratami przy negatywnej
ocenie projektu wstępnego,
lub zaniechaniu projektu z przyczyn
pozatechnicznych.

Teoria konstrukcji

Budowę prototypów samolotu rozpoczyna
się z pew-nym wyprzedzeniem w stosunku
do

terminu

zakończe-nia

projektu

technicznego.

Z uwagi na wysokie koszty ogranicza się
ilość prototy-pów do niezbędnego minimum.

Z reguły buduje się prototypy przeznaczone
do prób wytrzymałościowych, badań i prób
naziemnych.

Budowa i badania prototypów

Teoria konstrukcji

Próby prototypów przeznaczonych do badań
wytrzyma-łościowych

trwałościowych

prowadzi się tak, by

uzyskać maksimum

informacji o samolocie przed ostatecznym
zniszczeniem

prototypów

a najistotniejsze

informacje o wytrzymałości i sztywności
struktury nośnej samolotu uzyskać możliwie w
możliwie krótkim terminie.

W przypadku negatywnych wyników prób istnieje
wtedy szansa wprowadzenia niezbędnych zmian na
prototypach informacyjnej (użytkowanej zazwyczaj ze
znacznymi ograniczeniami).

Budowa i badania prototypów