CC BY
0
УДК 638.9
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-9-185-186
К ВОПРОСУ О ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ СИСТЕМЫ РЕМОНТНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ, РАССМАТРИВАЕМЫХ КАК СЛОЖНАЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
С. А. Бирюков, А. В. Захаров, Е. И. Минаков, А.Ю. Тычков, Ю. В. Чебурков
В статье рассмотрена вероятность воздействия современными средствами поражения на объекты, входящие в состав ремонтно-восстановительных органов, выполняющих задачи на удалении от стационарных мест размещения с использованием подвижных средств технического обслуживания и ремонта.
Ключевые слова: вероятность воздействия, ремонтно-восстановительные органы, координатный закон воздействия, приведенная зона воздействия, подвижные средства технического обслуживания и ремонта.
Цель формализации процесса воздействия является установление зависимости эффективности поражающего действия современных средств поражения (ССП) от параметров, характеризующих свойства объектов ремонт-но-восстановительных органов (РВО). Под объектами РВО понимается технические средства и технический состав специалистов. При этом формализация исследуемого процесса для выявления общих закономерностей поражения объектов осуществлена на основе приближенного алгоритма оценки одиночных целей круглой формы при действии по ним ССП с круглой зоной поражения. Алгоритм процесса приведен на рисунке 1.
Алгоритм определения вероятностей включает в себя семь блоков: в блоке 1 проводится определение исходных данных и особенностей применения РВО выполняющих задачи в условиях удаления от стационарного района размещения; в блоке 2 проводится определение координатного закона воздействия в полярной системе координат; в блоке 3 проводится оценка вероятности воздействия, с учетом различий размеров и площади приведенной зоны воздействия; в блоке 4 проводится проверка результативности алгоритма.
Научная новизна состоит в том, что впервые рассматривается воздействие на объекты системы восстановления, а в частности РВО, не только обычными СП, но и ССП. Разработанный алгоритм отражает возможные варианты воздействия ССП. В программируемой среде работы с электронными таблицами Microsoft Excel для начальных условий M[R2] > M[R2] и Rn> Rд, при исходных данных установленных эксплуатационной документацией на образец ПСТОР и средними антропометрическими параметрами человеческого тела, определенными в исследованиях проведенных в Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова, а также радиусами поражения различных типов ССП.
1'ис. 1. Алгоритм определения приведенной зоны воздействия на объекты РВО в условиях воздействия ССП
С использованием разработанного алгоритма проведено определение энтропии технического состояния ПСТОР и укомплектованности техническим составом, входящих в состав РВО, что позволило выбрать период, в котором рассматриваемая организационно-техническая система находится в нестабильном состоянии и период, в котором ожидается гибель системы. Данный факт позволил выработать правило: мероприятия по обеспечению жи-
вучести, должны быть направлены на увеличение срока функционирования объекта в нормальном режиме. Сформулированное правило обеспечивает более качественное планирование восстановления и позволяет определить максимально-допустимую вероятность перехода объектов РВО в недопустимое состояние.
В алгоритме рассматривается приближенный метод воздействия на одиночные объекты, при действии по ним ССП с круговой и прямоугольной зоной воздействия. Для ССП ключевое требование прямое попадание в зону расположения объекта, данная вероятность определяется известным интегралом. Математическое описание отражают физику процесса воздействия на ПСТОР, с увеличением рассеивания боеприпаса при постоянных размерах цели и представляет собой подробную модель с заданием перечня характеристик пробития различных преград возникающих на пути осколков при воздействии на РВО без учета инженерного оборудования района их размещения. Данный подход позволяет довольно точно описать взаимосвязь элементов, входящих в РВО [1, 2].
Эффективность воздействия зависит от могущества СП и точности попадания. Могущество ССП определяет координатный закон воздействия КЗВ заданный G(x,y) [3]. Который описывает вероятность поражения одиночного объекта при условии, что точка попадания ССП имеет координаты(х, у). КЗВ является полной характеристикой поражающего действия ССП и зависит от ее конструктивно-технологических параметров.
При воздействии, в силу возмущающего воздействия внешней среды, отклонений баллистических характеристик ССП от расчетных, ошибок наведения возникает случайное отклонение точки попадания от точки наведения ССП, т. е. рассеивание. Если прицеливание осуществляется непосредственно по объекту, то рассеивание ССП характеризуется плотностью вероятности отклонения точки попадания ССП относительно точки наведения f(x, у) [1, 4]. При известном КЗВ G(x,y) и законе рассеивания ССП f(x,y) вероятность гарантированного воздействия W элементарной цели определяется интегралом:
W = G(x,y) f(x,y) dx dy.
Однако на практике получение точного выражения КЗВ сопряжено с большим числом испытаний и затратами на их проведение. Для упрощения расчетов в 70-х годах прошлого века ученые ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского (д.т.н., проф. Саркисян Р. С., д.т.н., проф. Мильграм Ю. Г., к.т.н., снс. Власов В. И.) предложили аппроксимацию КЗП характеристической функцией [1, 5, 6]:
^•HiSS
где Пп - зона, в которой одиночная цель поражается с вероятностью единица (почти достоверно).
Эта зона получила название приведенная зона воздействия (ПЗВ) объекта и стала широко использоваться в прикладных исследованиях [7, 8, 9]. В системе координат это круг радиуса Rn с площадью
5п = лИП.
Площадь приведенной зоны воздействия определяется следующей формулой [10]:
5П = J2 J™ G(r cos ф ,r sinip) rdrdip , где G(x,y), G(r cosip ,rsinip) - координатный закон воздействия объекта в полярной системе координат.
На практике ПЗВ определяются экспериментально путем непосредственной оценки размеров зоны воздействия на объект в виде круга. С теоретической точки зрения важно знать, какая погрешность вносится в оценку вероятности воздействия при замене истинного КЗВ на ПЗВ. Далее мы будем рассматривать КЗВ в полярной форме, ограничиваясь его наиболее простым видом - радиальной функцией.
G(r ,ф) = G(r),0 <ф<2п.
При известном КЗВ G(r) и законе распределения промаха f(r) вероятность поражения элементарной цели определяется интегралом [10]:
W = J™ G(r) f(r) dr.
Пусть для определенности КЗВ G(r) и закон рассеивания f(r) определяются следующими формулами, введёнными впервые в 1880 г. Джоном Уильямом Стреттом (лордом Релеем) в связи с задачей гармонических колебаний со случайными фазами [3]:
С(г)=ехр(-2^)
f(r)=-^exp(-22)' ()
где d - параметр могущества СП, м/см2, а - круговое среднеквадратическое отклонение ССП при воздействии, м.
В этом случае формула для вероятности воздействия на элементарный объект примет следующий вид:
W = f~G(r)f(r)dr=-g^. (2)
Найдем площадь и радиус круговой ПЗВ для рассматриваемого КЗВ:
5П = 2n J™ G(r)rdr = 2nd2 = nRП. Rn=^ = dJ2.
Вероятность воздействия на объект при аппроксимации КЗВ ступенчатой функцией G*(r,Rn) = 1(Дп-г), как это предполагается в методе ПЗВ, определяется формулой [3]:
W* = J™ G*(r)f(r) dr = J*"f(r)dr = 1-ехр (-ß).
Сравним значения вероятностей поражения элементарной цели, рассчитанной по точной (1) и приближенной формуле (2). В качестве обобщенного параметра эффективности средств воздействия рассмотрим отношение к = — при фиксированном параметре могущества ССП.
о
Ш(к) = 1-!Ш.
4 ' W(k)
Для параметра d = 5 м. С увеличением параметра эффективности ССП относительная погрешность оценки вероятности воздействия непрерывно уменьшается. На факт завышения оценки вероятности, полученной по методу ПЗВ, неоднократно указывалось ранее специалистами [11, 12]. Найдем теперь математическое ожидание радиуса поражения цели для рассматриваемого КЗВ и примем его в качестве радиуса ПЗВ:
^ = 10сос(г)аг = а^. (3)
Данный радиус ПЗВ меньше радиуса, определенного классическим методом. Это следует из того, что в первом случае площадь ПЗВ определялась через математическое ожидание квадрата радиуса поражения:
5П2и$™ в(г)гйг = лМ[И2], а во втором случае через квадрат математического ожидания радиуса поражения:
5П =лМ[Щ2.
Поскольку М[^] > М[^], этим и объясняется различие между размерами и площадью ПЗВ. Как и в первом случае, найдем погрешности оценки вероятности поражения цели при использовании ПЗВ с радиусом, рассчитанным по формуле (3). При втором способе определения ПЗВ погрешность оценки вероятности поражения цели оказывается меньше, чем для первого способа. Это означает, что второй способ определения радиуса и площади ПЗВ является более рациональным. Метод ПЗВ обеспечивает достаточно точные для практики оценки вероятности воздействия на объекты РВО при соотношении параметров могущества и точности применения ССП. Применение метода ПЗВ для оценки эффективности ССП также оправдано, поскольку именно для них это условие является необходимым [1, 13]. При этом условии достигается вероятность поражения элементарного объекта W > 0,9.
Вывод. Приведенная зона воздействия является результатом аппроксимации координатного закона воздействия функцией. При аппроксимации КЗВ функцией для обеспечения наивысшей точности расчетов необходимо рациональным образом выбирать параметры аппроксимации G, ЙП, согласовывая их с параметрами могущества СП d и точности стрельбы. С увеличением точности воздействия повышается точность оценки вероятности отказа объекта с использованием ПЗВ. В пределе (^ 0) метод ПЗВ дает точную вероятность поражения. С учетом вышесказанного метод ПЗВ и его модификация является вполне обоснованным прикладным методом оценки эффективности воздействия на объекты РВО.
Список литературы
¡.Бирюков С.А. Методика определения потерь на объектах ремонтно-восстановительных органов ракет-но-артиллерийского вооружения группировки войск // Сборник научных статей по материалам межведомственной научно-технической конференции «100 лет отечественному танкостроению». 25.09.2020. Ч. 1. СПб.: ВА МТО, инв. 47024. С. 100-105.
2.Бирюков С.А. Математическая модель поражения подвижных средств технического обслуживания и ремонта со штатным расчетом высокоточными боеприпасами // Сборник статей межведомственной научно-практической конференции «Актуальные проблемы военно-научных исследований, материально-технического обеспечения и развития специальных объектов Министерства обороны Российской Федерации». Ч. 1. СПб: ВИ (ИТ) инв. 46742. С. 313-326.
3.Буравлев А.И., Брезгин В.С. О приближенной оценке вероятности поражения одиночной цели высокоточным боеприпасом, Вооружение и экономика, 3(36), 2016. С. 12-20.
4.Буравлев А.И., Ерохин В.А., Скрынников А.А. К вопросу о понятии эффективной зоны поражения, Сборник статей XX Всероссийской конференции научно-технической школы-семинара.
5. Дорофеев А.Н., Кузнецов В.А., Саркисян Р.С. Авиационные боеприпасы. Учебник. М.: ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 1978.
6.Крапивин В.Ф. О теории живучести сложных систем. М.: Наука 1978. С. 248.
7.Балаганский И.А., Мержиевский Л.А. Действие средств поражения и боеприпасов. Учебник. Новосибирск: НГТУ, 2004.
8.Бирюков С.А. Анализ состояния и тенденции развития высокоточного оружия с самоприцеливающимися боевыми элементами в странах блока НАТО / Бирюков С. А., Дубинин С. Г., Шангала С. В. // Ежеквартальный научно-аналитический журнал «Вестник Военной академии материально-технического обеспечения», №.2(18). СПб.: ВА МТО, 2019. С. 59-66.
9. Савченко И.Ф. Санитарные потери от высокоточного оружия: Дис. канд. мед. наук. Л.: ВМА им. С.М. Кирова, 1991. 223 с.
10. Бирюков С.А., Дубинин С.Г. Анализ научных трудов о теории живучести // Сборник научных статей по результатам межведомственной научно-теоретической конференции «Актуальные проблемы технического обеспечения в современных условиях». Ч. 1. СПб.: ВАМТО, инв. 46375 от 17.12.2018. С. 119-127.
11. Абчук В.А., Емельянов Л.А., Матвейчук Ф.А. Введение в теорию решений. М.: Воениздат, 1972.
342 с.
12. Блинов Г.И. Концептуальные вопросы развития теории боевой эффективности РАВ на современном этапе // Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2006. Т. 1.
13. Буравлев А.И. Методика оценки вероятности поражения размерных объектов высокоточными средствами поражения // Вооружение и экономика. 2012. № 2 (18).
Бирюков Сергей Александрович, канд. техн. наук, докторант, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия материально-технического обеспечения,
Захаров Алексей Владимирович, адъюнкт, darkzgrom@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия материально-технического обеспечения
Чебурков Юрий Викторович, старший преподаватель, [email protected], Россия, Пенза, Филиал Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А. В. Хрулёва,
Минаков Евгений Иванович, д-р техн. наук, профессор, Россия, Тула, Тульский государствуенный университет,
Тычков Александр Юрьевич, д-р техн. наук, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Пенза, Пензенский государственный университет
TO THE QUESTION OF PROBABILITY OF DEFEAT OF OBJECTS OF THE SYSTEM OF REPAIR AND RECOVERY BODIES CONSIDERED AS A COMPLEX ORGANIZATIONAL AND TECHNICAL SYSTEM
С.А. Biryukov, A. V. Zakharov, E.I. Minakov, A.Y. Tychkov, Y. V. Cheburkov
The article considers the probability of impact of modern means of defeat on the objects, which are part of repair and restoration bodies, performing tasks at a distance from stationary locations with the use of mobile maintenance and repair facilities.
Key words: probability of impact, repair and recovery bodies, coordinate law of impact, reduced zone of impact, mobile maintenance and repairfacilities.
Biryukov Sergey Alexandrovich, candidate of technical sciences, doctoral, atanuskin@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Logistics,
Zakharov Alexey Vladimirovich, adjunct, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Logistics,
Cheburkov Yuri Viktorovich, senior lecturer, chebyrkov@gmail. com, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of Logistics named after Army General A. V. Khrulev,
Minakov Evgeny Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Tychkov Alexander Yurievich, doctor of technical sciences, head of the department, tychkov-a@mail. ru, Russia, Penza, Penza State University
УДК 623.4
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-9-188-189
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ХИМИЧЕСКУЮ РЕАКЦИЮ РАСПАДА ФТОРИДА
ГРАФЕНА В ПОРОХЕ ПРИ ЕГО ГОРЕНИИ
Д.В. Бакланов, Е.И. Минаков, А.Ю. Тычков, И.М. Васильев, В.П. Пониматкин
Суть исследования заключалась в определении объема добавки фторида графена в порохе, при сжигании которого не снижается его сила и коволюм. В результате определено, что при любой добавки фторида графена в порох происходит снижение теплоты его горения. Результаты показали, что фтор начинает сублимироваться и отделятся от кристаллической решетки графена только при температуре от 600 °С и выше, а сила пороха незначительно возрастает при добавке фторида графена 1 к 100 от общего объема пороха.
Ключевые слова: теплота сгорания, сила пороха, коволюм пороховых газов, плотность заряжания, тен-зометрический метод.
Известные экспериментальные исследования [1] показали влияние фторида графена на силу пороха с применением крешерного метода, однако, чтобы сравнить полученные результаты крешерного метода с тензометри-ческим методом, а также определить влияние температурного воздействия на химическую реакцию распада фторида графена в соответствии с программой работ № П 44А-К-8-2024 были проведены исследования влияния навески фторида графена марки «ПКФ-В» на силу пороха и коволюм в сферическом порохе марки ССНф 30/3,69 на измерительно-вычислительном комплексе «Поляна» 127 центра экспертизы и испытаний средств поражения ГРАУ МО РФ (г. Киржач), представленной на рис. 1 [2].
Объем, условия и порядок проведения испытаний:
1.Отбор образцов от пороха марки ССНф 30/3,69 для подготовки навесок, в соответствии с ОСТ В-84-
2435-90;
2.Подготовка добавки фторида графена марки «ПКФ-В» для последующего смешивания с порохом;
3. Смешивание и подготовка навесок для проведения испытаний в следующем соотношении: испытание № 1: масса навески 16 гр., и 24 гр. (порох без добавки); испытание № 2: масса навески 16 гр., и 24 гр. (порох с добавлением 0,16 гр. и 0,24 гр. фторида графена марки «ПКФ-В» соответственно); испытание № 3: масса навески 16 гр., и 24 гр. (порох с добавлением 0,32 гр. и 0,48 гр. фторида графена марки «ПКФ-В» соответственно); испытание № 4: масса навески 16 гр., и 24 гр. (порох с добавлением 0,64 гр. и 0,96 гр. фторида графена марки «ПКФ-В» соответственно);
4. Проведение испытаний образцов: определение баллистических характеристик образцов бесстрельбовым методом (силы пороха и коволюма) в соответствии с СТО 44А-К-1-2022, М 44А-К-27-2020-ЛУ, ОСТ В 84-2401-88;
5.Подготовка протоколов испытаний на каждый образец.
Смешивание фторида графена с порохом проводилось механическим путем в мерных контейнерах. Микроскопия подготовленных навесок представлена на рис. 2.
После смешивания наблюдались светло-серые образования в виде тонкой пленки, причем различное содержание фтора оказывало значительное влияние на морфологию покрытия представленную на рис. 3.
