CC BY
116
где т(у) - нормальное распределение виртуальной температуры воздуха по высоте; т( у) - текущее
значение виртуальной температуры воздуха в зависимости от высоты; Дг0 - начальное отклонение виртуальной температуры от нормального значения; Р (У) - значение давления воздуха в зависимости от высоты; К - универсальная газовая постоянная; р(у) - значение плотности воздуха в зависимости от высоты; а(у) - текущее значение скорости звука; я(у) - безразмерная функция изменения давления в зависимости от высоты.
Заключительным пятым пунктом после определения основных внешнебалистических параметров движения будет блок математического моделирования процесса поражения цели бронебойного подкалибер-ного снаряда.
Для определения вероятности поражения цели необходимо чтобы на основе существующих методов, были получены математические модели позволяющие, определять вероятность поражения проекций типовых целей танка различными видами боеприпасов.
Модель оценки эффективности действия бронебойного подкалиберного снаряда заключается в определении Р - вероятности поражения цели.
п
Р = ЕР •рн , (26)
1=1
где Р - надежность системы, в качестве допущения принимаемая равной единице; Р1 - вероятность поражения 1-го элемента исследуемой проекции, определяющейся по формуле:
(27)
где
Р.
3Öpi
P = P • P • Р
i ТЦ npi 3Ôpi '
вероятность заброневого действия сна-
ряда в 1-ом элементе проекции, в качестве допущения принимаемая равной единице; Рп1 - вероятность попадания в 1-й элемент проекции, определяемый методом статистических испытаний по формуле:
a
P = a ,
ni N
(28)
где а1 - число попаданий снаряда в 1-й элемент цели, N - число испытаний.
Учебник / В.Ф. - Пенза: ПАИИ,
ЛИТЕРАТУРА
1. Внутренняя баллистика и автоматизация проектирования артиллерийских орудий: Захаренков. - СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2010. - 276 с.
2. Баллистика: Учебник/ С.В. Беневольский, В.В. Бурлов, В.П. Казаковцев и др. 2005. - 510 с.
3. Булков В.В. и др. под редакцией Лысенко Л.Н. и Липатова А.Н. Баллистика ствольных систем // РАРАН. - М.: Машиностроение, 2006. - 461 с.
УДК 623.412 Букаси Амин
Филиал ФГКВОУ ВО «Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева» в Пензе, Алжир, Алжир
ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА ИЗНОСА КАНАЛА СТВОЛА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОЦЕССОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМЫ «ТАНКОВАЯ ПУШКА - СНАРЯД»
Проведен анализ величины износа по длине направляющей части канала ствола. Проведенные экспериментальные исследования и результаты стрельб показали, что характер износа ствола танковой пушки Д-81 зависит от конструкции снаряда и ведущего устройства, характеристик заряда и энергетических характеристик порохов, которыми проводились стрельбы.
С увеличением настрела ухудшаются баллистические параметры орудия. Для расчета баллистических параметров выстрела танковой пушки Д-81 необходимо учитывать изменение объёма зарядной каморы, площади поперечного сечения канала ствола и пути движения снаряда от настрела.
Установлено, что на падение скорости снарядов при стрельбе из танковой пушки основное влияние оказывает увеличение объема зарядной каморы и досыла снаряда. В связи с этим при расчетах учитывалось только изменение объема зарядной каморы и пути движения снаряда в зависимости от настрела, изменение площади поперечного сечения не учитывалось
Каждый артиллерийский ствол в процессе стрельбы постепенно изнашивается и перестает удовлетворять тактико-техническим требованиям. Процесс износа стволов различных типов орудий неодинаков и зависит от калибра ствола, темпа и режима стрельбы, при этом изнашивание ствола происходит неравномерно как в диаметральном направлении, так и по его длине.
В общем случае [1] для артиллерийских нарезных орудий малой и средней мощности неравномерность износа канала ствола по длине показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Диаграмма износа нарезной части канала ствола: I - участок наибольшего износа; II - участок среднего износа; III - участок слабого (равномерного) износа; IV - участок повышенного износа в дульной части канала ствола; 1 - сечение, отвечающее рт ; 2 - начало полной глубины нарезов; 3 - начало нарезной части
На кривой износа ствола по его длине выделяются четыре участка [2]. Наибольшему износу подвергается ствол в начале направляющей части на длине 2...3 калибра от начала нарезов (участок I) . Это объясняется тем, что на участке I наиболее сильно проявляется действие всех факторов, влияющих на износ ствола. Наличие зазоров между ведущим пояском и нарезами еще при неподвижном снаряде (в случае раздельно-гильзового заряжания) влечет за собой повышенную эрозию поверхности канала ствола пороховыми газами (ПГ). Также на участке I происходит обжатие ведущего пояска снаряда, что вызывает значительные структурные изменения поверхностного слоя и эрозию металла за счет механического воздействия ведущего пояска снаряда.
Усиленный износ ствола на участке I приводит к увеличению объема зарядной каморы и уменьшению пути артиллерийского снаряда, что влечет за собой уменьшение максимального давления ПГ и падение начальной скорости снаряда.
Участок II длиной 4.8 калибров характеризуется постепенным уменьшением износа. Обжатый ведущий поясок снаряда, обеспечивая хорошую обтюрацию ПГ, уменьшает эрозию поверхностного слоя канала ствола и оказывает меньшее влияние на структурные изменения металла.
Участок III составляет значительную часть длины направляющей части ствола и подвергается наименьшему и более равномерному износу. На этом участке обеспечивается наиболее оптимальные условия центрирования снаряда.
Участок IV, образующийся на длине двух калибров от дульного среза ствола, характеризуется увеличением износа по сравнению с третьим участком. Это связано, прежде всего, с увеличением зазора между ведущим пояском снаряда и стенками канала ствола за счет истирания ведущего пояска и температурного расширения ствола в более тонкой и более нагреваемой дульной части ствола, что влечет за собой увеличении эрозии металла ПГ и ухудшение условий центрирования снаряда.
Развитие износа нарезной части канала по времени, т. е. от выстрела к выстрелу, также является неравномерным. По мере увеличения числа выстрелов из орудия износ канала ствола увеличивается и прогрессирует.
Износ ствола приводит к ухудшению баллистических параметров орудия: изменению начальной скорости снаряда и максимального давления в канале ствола. Падение начальной скорости, в свою очередь, вызывает уменьшение максимальной дальности стрельбы. Износ ствола также вызывает ухудшение условий функционирования ведущих частей снаряда, что приводит к ухудшению кучности стрельбы.
Кучность стрельбы является одним из основных факторов, влияющих на эффективность функционирования системы «танковая пушка - снаряд -цель», она определяется рассеиванием углов вылета снарядов - техническим рассеиванием.
Анализ расчетно-теоретических исследований по определению влияния параметров подсистемы «танковая пушка - снаряд» на техническое рассеивание бронебойно-подкалиберного снаряда (БПС) показал, что на техническое рассеивание БПС доминирующее влияние оказывают угловой перекос БПС в зарядной каморе ствола, вклад которого в суммарную ошибку технического рассеивания БПС составляет ~ 4 0...60%.
В процессе стрельбы с увеличением настрела ствол танковой пушки (ТП) постепенно изнашивается. Увеличение размеров каморы ствола ТП приводит к увеличению углового перекоса БПС и, как следствие, к увеличению технического рассеивания и ухудшению кучности стрельбы.
Проведенные экспериментальные исследования и результаты стрельб показали, что характер износа ствола ТП Д-81 зависит от конструкции снаряда и ведущего устройства, характеристик заряда и энергетических характеристик порохов, которыми проводились стрельбы.
Основное уравнение внутренней баллистики устанавливает связь между давлением ПГ р , скоростью снаряда V , длиной пути, пройденного снарядом / , с относительной частью сгоревшего пороха у
р = -
/ —у-
вфгт
Ж0 -ату--(1 -у) + 51
Р
(1)
здесь т - масса снаряда; т - масса заряда; / , в ,а - характеристики пороха;р - плотность заряда; ф - коэффициент фиктивности; Ж - объем зарядной каморы; 5 - площадь поперечного сечения канала ствола.
Из уравнения (1) следует, что при стрельбе из артиллерийских системы штатным выстрелом из неизношенного ствола давление ПГ определяется объёмом Ж , занимаемым ПГ в образовавшемся засна-рядном пространстве, в момент времени t , когда снаряд прошел путь длиной I :
Ж = Ж0-ату-—(1 -у) + 51 , (2)
Р
здесь Ж -ату--(1 -у) - свободный объем за-
Р
рядной каморы; ату - объем ПГ, образующийся
/л \
при горении метательного заряда; —(1 -у) - объем
Р
несгоревшей части метательного заряда; -
объем, освобождаемый движущимся снарядом в канале ствола.
Для неизношенного ствола в уравнении (1) объём зарядной каморы, площадь поперечного сечения канала ствола и путь движения снаряда по каналу ствола принимаются постоянными.
С увеличением настрела объём зарядной каморы, площадь поперечного сечения канала ствола будут увеличиваться, а путь движения снаряда уменьшаться.
Уравнение (1) в существующем виде не позволяет рассчитать баллистические параметры выстрела ТП Д-81 с учетом износа ствола. Поэтому необходимо внести зависимости, учитывающие изменение объёма зарядной каморы, площади поперечного сечения канала ствола и пути движения снаряда от настрела.
Установлено, что на падение скорости снарядов при стрельбе из ТП Д-81 основное влияние (80-90 %) оказывает увеличение объема зарядной каморы и досыла снаряда. В связи с этим при расчетах учитывалось только изменение объема зарядной каморы АЖ и пути движения снаряда А/в зависимости от настрела, изменение площади поперечного сечения не учитывалось.
Тогда путь движения снаряда по каналу ствола с учетом настрела определяется по формуле
/из = I -А/ , (3)
А изменение объёма зарядной каморы с учетом настрела определяется по формуле
Жизн = Жа +АЖ . (4)
Таким образом, приращение объёма, занимаемого ПГ в заснарядном пространстве, с настрелом рассчитывалось следующим образом:
Ж = Ж -ату-—(1 -у) + АЖ + . (5) Р
Интенсивность износа канала ствола танковой пушки в большой степени зависит от вида применяемых боеприпасов. Наибольший износ вызывают бронебойно-подкалиберные снаряды (рисунок 2). В Руководстве по категорированию РАВ [3] живучесть ствола 125-мм танковой пушки устанавливается в выстрелах бронебойно-подкалиберными снарядами. Но в состав боекомплекта танка входят не только бронебойно-подкалиберные, но и осколочно-фугасные, и кумулятивные боеприпасы.
Для определения зависимости изменения объема зарядной каморы от количества выстрелов было предложено [4] использовать эквивалентное количество выстрелов, которое определяется по зависимости:
пе = кБМПБМ + кОФПОФ + кБКПБК , (6)
где пБМ ,поф ,пБК - количество выстрелов соответственно бронебойно-подкалиберными, осколочно-фугасными и кумулятивными снарядами; кш, коф, кш - коэффициенты, зависящие от типа снаряда (их значение представлено в таблице 1).
Изменение объема зарядной каморы может быть выражено уравнением:
АЖ = еК
-1 ,
(7)
где К - коэффициент износа.
Значение коэффициента К рекомендуется определять для конкретного типа вооружения. Используя выражения (4) и (7) коэффициент К может быть определен по формуле:
1п(Ж„зН - Ж +1)
К = -
(8)
п„
Результаты экспериментальных исследований [5] позволили определить значение коэффициента К для 125-мм танковой пушки Д-81 и построить зависимость изменения объема зарядной каморы от эквивалентного количества выстрелов (рисунок 3), используя метод наименьших квадратов.
2
D. мм
л
\ V3
i! 2 rt/lj \ л
к W Лл
500 1.500 2503 3500 Д5С0 5500
/.мм
Рисунок 2 - Износ канала ствола танковой пушки боеприпасами различного вида: 1 - осколочно-фугасными снарядами, 2 -
кумулятивными снарядами, 3 - бронебойно-подкалиберными снарядами
Рисунок 3 - Изменение объема зарядной каморы от эквивалентного количества выстрелов
Рекомендуемые значения коэффициентов к - типа
Таблица 1
Тип боеприпаса Бронебойно-подкалиберный, кБМ Осколочно-фугасный, коф Кумулятивный, кБК
Значение коэффициента 1,000 0,167 0,250
Изменение пути движения снаряда А/ может где 5 - площадь поперечного сечения канала быть выражено уравнением: ств°ла.
ы = ^
S
(9)
ЛИТЕРАТУРА
1. Маликов В.Г. Основы проектирования артиллерийских орудий. Часть I. Проектирование артиллерийских стволов. - М.: Машиностроение, 1957. - 487 с.
2. Савицкий В.Я. и др. Разработка методов оценки эффективности стрельбы артиллерийских орудий с предельными значениями параметров стволов. - Пенза: ПАИИ, 2003. - 148 с.
3. Руководство по категорированию образцов ракетно-артиллерийского вооружения. - М.: МО РФ, 2014. - 136 с.
4. Jankovych et al., T—72 Tank Barrel Bore Wear, International Journal of Mechanics, vol. 5, pp 353- 360, 2011.
5. Boukharouba M., Belhadi. S. The internal ballistics of barrel, Terrestrial Weapons Research and Development Center/ Department of National Defense, 2000. - 560 c.
УДК 621.396
Гришко А.К.r Бростилов С.А., Григорьев А.В.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ МОДЕЛЬ РАДИОКАНАЛА
Предлагается методика учета неровностей рельефа земной поверхности на распространение радиосигналов при проведении расчета напряженности поля радиосигналов на основе электронных карт местности. Ключевые слова:
интерференционная модель, радиоканал, геоинформационные системы
Явления интерференции возникают в большинстве радиотехнических системам [1,2]. Наибольшую часть деструктивной интерференции представляет влияние рельефа местности на процесс распространения радиоволн. Поэтому вполне логично, проводить оценку эффективности распространения радиосигналов на основе геоинформационных технологий и систем [3,4].
В работе проводится моделирование и предлагается методика оценки интерференции радиосигналов, опирающееся на электронные модели рельефа местности. Решение поставленной задачи предлагается в виде геопространственной интерференционной модели радиосигнала [4,5]. Электронная модель рельефа местности представляет собой совокупность элементарных площадок [6-8]. Элементарная площадка, в свою очередь, представляет элемент регулярной сетки, который покрывает рассматриваемую территорию. У каждой элементарной площадки имеются следующие характеристики: наклон к горизонтальной плоскости, определенная ориентация в пространстве, координаты, диэлектрическая проницаемость и удельная проводимость. Соответственно, любому участку земной поверхности можно дать оценку как возможному источнику
формирования отраженной радиоволны. В результате предлагаемого подхода направление отраженного излучения можно определить на основе положения элементарной площадки в пространстве [9,10]. Значение интенсивности отраженного излучения пропорционально коэффициенту отражения элементарной площадки, зависящего от вида подстилающей поверхности, а также угла падения радиоволны на элементарную площадку:
Rui — ■
£¡ sin&i-j£
-cos2Ai sin Ai- ¡£'i-coszAi
,Rn —-, , (1)
e'l sin Ai+j£'-cos2Ai sin Ai+^£'-cos2Ai
где RBi и Rri - значения коэффициентов отражения -ой элементарной площадки с учетом поляризации; £' - значение комплексной диэлектрической проницаемости подстилающей поверхности ¿-ой элементарной площадки; Ai - угол скольжения отраженной радиоволны от ¿-ой элементарной площадки, который вычисляется по следующей формуле: (Xi -x¡)xni+ (У1 -удут+ (z1 -zi)zn
A— 90° - arccos-
,(2)
•Лх2-хд2 + (У2-уд2 + (22-2д2^Хп12+уп12+2п12
где х1,у1,г1 - значения координат передающей антенны; х2,у2,г2 - значения координат принимающей антенны; х1,у1,г1 - значения координат -й точки
