تصميم آمن للحياة

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في تصميم العمر الآمن ، يُقصد إخراج المنتجات من الخدمة عند عمر تصميم محدد .

يُعدّ مفهوم "العمر الافتراضي الآمن" ذا أهمية خاصة للطائرات المعدنية البسيطة، حيث تتعرض مكونات هيكل الطائرة لأحمال متناوبة طوال عمرها، مما يجعلها عرضة للإجهاد المعدني . في بعض المناطق، مثل مكونات الجناح أو الذيل، قد يكون الانهيار الهيكلي أثناء الطيران كارثيًا. [ 1 ]

تُستخدم تقنية التصميم الآمن للحياة في الأنظمة الحيوية التي يصعب إصلاحها للغاية أو التي قد يتسبب تعطلها في أضرار جسيمة للأرواح والممتلكات. صُممت هذه الأنظمة لتعمل لسنوات دون الحاجة إلى أي إصلاحات.

من عيوب فلسفة التصميم الآمن مدى الحياة أنها تتطلب افتراضات دقيقة بشأن الأحمال المتناوبة التي تتعرض لها الطائرة، فإذا ثبت عدم دقة هذه الافتراضات، فقد تبدأ الشقوق بالظهور قبل إخراج المكون من الخدمة. ولمعالجة هذا العيب، طُوّرت فلسفات تصميم بديلة مثل التصميم المقاوم للأعطال والتصميم المتسامح مع الأعطال .

صناعة السيارات

تتمثل إحدى طرق تطبيق نهج العمر الآمن في تخطيط وتصميم متانة الآليات في صناعة السيارات. عندما ازداد التحميل المتكرر على الهياكل الميكانيكية مع ظهور المحرك البخاري في منتصف القرن التاسع عشر، تم وضع هذا النهج (أوجا، 2013). ووفقًا لمايكل أوجا، "بدأ المهندسون والأكاديميون في فهم تأثير الإجهاد (أو الانفعال) الدوري على عمر المكون؛ وتم تطوير منحنى يربط مقدار الإجهاد الدوري (S) بلوغاريتم عدد الدورات اللازمة للفشل (N)" (أوجا، 2013). يُعرف هذا المنحنى بمنحنى SN، لأن العلاقة الأساسية فيه تكمن في تصميمات العمر الآمن. ويعتمد هذا المنحنى على العديد من العوامل، بما في ذلك نسبة الحمل الأقصى إلى الحمل الأدنى (نسبة R)، ونوع المادة التي يتم فحصها، وانتظام تطبيق الإجهادات (أو الانفعالات) الدورية. لا يزال منحنى العمر الافتراضي ذا أهمية بالغة اليوم، وذلك من خلال إجراء اختبارات تجريبية على عينات مخبرية تحت مستويات تحميل دورية مستمرة متعددة، وتحديد عدد دورات التحميل اللازمة للفشل (أوجا، 2013). ويذكر مايكل أوجا أنه "من الطبيعي أن يزداد عمر العينة مع انخفاض الحمل" (أوجا، 2013). وقد تمثلت القيود العملية للتحديات التجريبية في محدودية ترددات آلات الاختبار الهيدروليكية. وأصبح الحمل الذي يحدث عنده هذا العمر الافتراضي الطويل يُعرف باسم "مؤشر إجهاد المادة" (أوجا، 2013).

الفضاء الجوي

هيكل الطائرة

يوجد نوعان رئيسيان من هياكل الطائرات: هياكل آمنة مدى الحياة وهياكل مقاومة للانهيار. يتميز النوع الأول بانخفاض مقاومته المتبقية في حال انهيار أحد عناصره الحاملة الرئيسية، بينما يتميز النوع الثاني بوجود مسارات بديلة لنقل الأحمال، بحيث إذا ما انكسر أحد العناصر الحاملة الرئيسية، تبقى المقاومة المتبقية لأن الأحمال يمكن نقلها إلى العناصر المجاورة. في الطائرات الحديثة، تُزود الطائرات بهياكل مقاومة للانهيار مع ما يصل إلى ثلاثة مسارات بديلة لنقل الأحمال، ولكن في عام 1947، كان الهيكل الحامل الرئيسي مصممًا للعمليات الآمنة مدى الحياة. لم يكن هذا الأمر مهمًا في هيكل طائرة مؤقت مصمم للعمليات في طبقات الجو العليا الهادئة، ولكن على ارتفاع حوالي 500  قدم، كانت الأحمال والإجهادات أكثر تقلبًا.

هيكل المروحية

تُطبَّق فلسفة التصميم الآمن على جميع هياكل المروحيات. [ 2 ] في الجيل الحالي من مروحيات الجيش، مثل مروحية UH-60 بلاك هوك ، تُشكِّل المواد المركبة ما يصل إلى 17% من وزن هيكل الطائرة والدوار (ريديك). ويذكر هارولد ريديك أنه "مع ظهور مشاريع البحث والتطوير الرئيسية لهياكل المروحيات المركبة، مثل برنامج الهيكل المركب المتقدم (ACAP)، ومشاريع أساليب وتقنيات التصنيع (MM&T)، مثل برنامج شفرات UH-60 المركبة منخفضة التكلفة، يُقدَّر أنه في غضون بضع سنوات، يُمكن تطبيق المواد المركبة على ما يصل إلى 80% من وزن هيكل الطائرة والدوار في برنامج إنتاجي للمروحية" (ريديك). وإلى جانب هذا التطبيق، يُعدُّ من الضروري تطبيق معايير تصميم سليمة ودقيقة على نطاق صناعي لضمان أن تتمتع الهياكل المركبة بعمر افتراضي طويل لمقاومة الإجهاد، مما يُحقق اقتصادًا في الملكية، وقدرة جيدة على تحمل الأضرار لضمان سلامة الطيران. وتُعدُّ معايير العمر الافتراضي الآمن ومقاومة الأضرار عملية لجميع المكونات الحيوية لطيران المروحيات (ريديك).

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ القوة الخامسة: تاريخ الردع الجوي البريطاني، بقلم أندرو بروكس. دار نشر جينز المحدودة؛ الطبعة الأولى 1 يناير 1982، رقم ISBN 0710602383، ص 144.
  2. ↑ ريديك، هارولد. "نهج تصميم آمن ومناسب للأضرار لهياكل المروحيات" (ملف PDF) . وكالة ناسا . تم الاطلاع عليه في 11 يونيو 2019 .

الاقتباسات

  • أوجا، مايكل (18 مارس 2013). "مفاهيم التصميم الإنشائي: نظرة عامة على السلامة في الحياة وتحمل الأضرار". Vextec.com | خفض تكاليف دورة الحياة من التصميم إلى الخدمة الميدانية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يونيو 2019.
  • "الإجهاد (المادي)"، ويكيبيديا ، 4 يونيو 2019، تاريخ الاطلاع 11 يونيو 2019
  • ريديك، هارولد. "مناهج تصميم آمنة ومقاومة للأضرار لهياكل المروحيات" (ملف PDF). وكالة ناسا . تاريخ الاطلاع: 11 يونيو 2019.