CC BY
189
Список литературы
1. Ишков А.Д. Учебная деятельность студента: психологические факторы успешности. М.: Изд-во АСВ, 2004. 224 с.
2. Смирнов С.Д. Психологические факторы успешной учебы студентов вуза. URL: http://www.psy.msu.ru/science/public/smirnov/students.html
M. V. Arsentieva
PSYCHOLOGICAL FACTORS OF SUCCESSFUL TRAINING OF STUDENTS IN HIGHER EDUCATION INSTITUTION
In article the analysis of the psychological factors influencing success of training of the student is carried out.
Key words: increase of success of training, psychological factors.
Получено 17.10.12
УДК 372.862
А.А. Акимов, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-05-50 (Россия, Тула, ТулГУ), М.С. Воротилин, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-05-50, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ), И.Н. Кирюшкин, д-р техн. наук, доц., (4872) 35-05-50 (Россия, Тула, ТулГУ),
О.В. Чукова, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-24-88 (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРИБАЛЛИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСТРЕЛА
Представлен программно-методический комплекс для решения основной задачи внутренней баллистики при подготовке специалистов по специальности 170100 «Боеприпасы и взрыватели».
Ключевые слова: внутренняя баллистика, программно-методический комплекс.
Реализация учебного плана подготовки студентов по специальности 170100 «Боеприпасы и взрыватели» в рамках дисциплины «Основы баллистики и аэродинамики» (раздел «Внутренняя баллистика») предусматривает изучение следующих разделов:
- методы расчета внутрикамерных процессов в ствольном баллистическом двигателе (СБД);
- система уравнений внутренней баллистики СБД, зависимость выходных баллистических характеристик от основных проектных параметров;
- алгоритм решения задач внутренней баллистики.
В рабочей программе дисциплины в рамках учебного плана на изучение данных разделов отводится один час лекционных и четыре часа лабораторных занятий. В то же время в результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать структуру математических моделей расчета процесса движения объекта в направляющей пусковой установки; термодинамический метод решения задач внутренней баллистики для установок и твердотопливных баллистических двигателей (БД);
уметь разрабатывать математические модели внутрибаллистиче-ского и внешнебаллистического этапов движения объекта; анализировать влияние различных факторов на процессы, протекающие в БД.
владеть навыками работы со специализированными пакетами прикладных программ аэродинамических и баллистических расчетов.
Ограниченность аудиторного времени, сокращение финансирования для проведения полигонных и эксплуатационных практик, отсутствие современной лабораторной базы проведения экспериментов с энергетическими материалами обуславливают необходимость разработки методов обучения, базирующихся на использовании вычислительной техники, таких, как электронные книги и учебники, информационные сайты, базы данных и т.д. [1].
На кафедре «Газовая динамика» для изучения разделов курса «Основы баллистики и аэродинамики» разработан программно-методический комплекс определения внутрибаллистических характеристик, позволяющий получать данные по 14 основным параметрам, характеризующим явление выстрела.
Применение в практике инженерных расчетов ЭВМ позволяет задачу определения параметров состояния газа в канале ствола свести к задаче численного решения замкнутой системы уравнений, представляющую собой математическую модель взаимосвязанных процессов, протекающих в канале ствола во время пиродинамического периода и периода последействия.
Математическая модель процесса выстрела представлена в виде системы уравнений, выражающих основные закономерности процессов, протекающих в канале ствола за время работы СБД. Данная модель включает в себя уравнение изменения массы газа; уравнение относительного притока газа при горении заряда; уравнение изменения внутренней энергии газа; уравнение, определяющее потери энергии газа на теплоотдачу; уравнение изменения скорости газа у дна изделия (скорости изделия) в пи-родинамическом периоде и скорости газа в дульном срезе в периоде последействия; уравнения изменения давления газа у дна изделия в пироди-намическом периоде и в дульном срезе в периоде последействия; кинема-
тическое уравнение; уравнение изменения импульса силы давления газа на дно канала ствола; уравнение для давления газа на дно канала ствола; уравнения для осредненных по объему (среднемассовых) величин давления, температуры и плотности газа; уравнение для коэффициента теплоотдачи; уравнения изменения свободного объема канала ствола и поверхности теплообмена [2, 3].
Математическая модель реализована в программной среде DELPHI и представляет собой удобный для пользователя интерфейс. Программно -методический комплекс состоит из четырех основных блоков: блока исходных данных, блока дополнительных условий выстрела, блока результатов расчета и блока методической информации.
Блок исходных данных комплекса предусматривает ввод исходных внутрибаллистических параметров (табл. 1) с указанием дополнительной информации об условиях стрельбы. Также в программе предусмотрено использование данных о стандартных образцах изделий с возможностью их изменения и проведения дальнейших теоретических исследований.
Таблица 1
Исходные внутрибаллистические параметры в процессе выстрела
Класс параметров Внутрибаллистические параметры
Геометрические параметры изделия Калибр, Объем зарядной каморы (гильзы)
Геометрические параметры ствола Путь пули по каналу ствола, Площадь поперечного сечения канала ствола, Площадь поверхности зарядной каморы
Массовые характеристики изделия -Масса изделия, -Масса порохового заряда
Энергетические параметры пороха Теплота горения пороха, Импульс давления пороховых газов
Условия заряжания Формы порохового зерна, Плотность заряжания порохового заряда
Условия проведения выстрела Атмосферное давление, Начальная температура стенки ствола
Общий вид окна модуля данных для баллистического расчета представлен на рис. 1.
Рис. 1. Общий вид модуля данных для баллистического расчета
Для учета влияния дополнительных факторов на внутрибаллисти-ческий процесс в программно-методическом комплексе предусмотрен ввод информации в диалоговом окне, общий вид которого представлен на рис. 2.
Кроме того, программа позволяет смоделировать воздействие внешних факторов, задавая параметры реальных условий стрельбы (выстрел в воде, стрельба с использованием стволов различной конфигурации).
Меню О программе Д анные для баплистиче ского р асчета Д ополнитепьные условия т ео етический материал
Г~ Задание коэффициента фиктивности массы пули Г Вариант расчета еде форма. Модуль упругости (Е),кг/м с5... циейпупи
Коэффипнент фиктивности массы тли (р,).................1 | 2,0е11
Г~ Расчет при учете сип трения Удельно е дав ление газ а (с). кг/с2.........................1
Плошадьдна канала ствола (^¿„Км'.....................Г^
Площадь поверхностигрення .........................1 Пло щадь дна гильзы (5-). м2...............................1 °-001
Г" Вариант расчета с откатом ствола Г в арианг р асчета с откатом з атв ор а ^- Мал ектлярнын в ее газ а ................................1
Входная характеристика К
Масса откатных частей (т,), кг..................................1 Входная характеристика П................................
ГЯярт.янтрягчете^епа^е Входная характеристика Нц..............................1
Пл отно сть ВОДЫ кг/м1........................................1 ................................1
Г Параметры нитропродукта для двух компонентного состава пороха Г~ В ариант р асчета с истечением газ а Количе ство точек Коэффиииентрасходагаза(^..1 _
Вариант расчета с подбором одного параметра | Максимальное давление пороховых газов ^ | Рнах,МПа | 1000 Расчет Патрон 3.43x39 -
| Импульс давления пор охов ого газа | _7Х, кг-м/с | 145783,4 Р езупьтаты расчета
Рис. 2. Общий вид модуля дополнительных условий
Результаты расчета приводятся в виде сводной таблицы значений параметров выстрела (рис. 3). Также для основных внутрибаллистических характеристик: давления пороховых газов (рис. 4, а) и скорости изделия в канале ствола (рис. 4, б) - предусмотрена возможность построения графи-
ческих зависимостей их изменения в процессе движения изделия по каналу ствола в течение всего явления выстрела.
Рис. 3. Общий вид модуля результатов расчетов
а б
Рис. 4. Модуль результатов внутрибаллистического расчета: а — давления пороховых газов; б — скорости изделия в канале ствола
Также в программном комплексе реализована возможность расчета обратной задачи внутренней баллистики с определением исходного параметра выстрела при известных величинах выходных внутрибаллистиче-ских характеристик, представленных в модуле обобщенных результатов расчета. Программный комплекс позволяет визуализировать процесс выстрела с построением графиков зависимостей основных внутрибаллисти-ческих характеристик: давления пороховых газов Р (бар) и скорости пули в канале ствола V (м/с) от его длины и рассчитать величины, характеризующие процесс выстрела в зависимости от пути, пройденного пулей по каналу ствола.
В качестве учебно-методической составляющей в комплексе предусмотрен модуль теоретического материала (рис. 5) с подробным изложением теоретических основ используемой математической модели.
Рис. 5. Модуль теоретического материала
Для демонстрации примера решения основной задачи внутренней баллистики в качестве объекта исследования воспользуемся изделием общего назначения калибра 30*178мм (рис. 6).
Рис. 6. Общий вид изделия калибра 30*178 мм
На рис. 7 представлены результаты теоретических расчетов по определению давления пороховых газов в канале ствола. В табл. 2 указаны значения величин давления, полученные в ходе расчета и эксперимента, а также значения, принимаемые в соответствии с ТУ [4].
На рис. 8 представлены результаты распределения скорости изделия в канале ствола, табл. 3 - значения величин скорости, полученные в ходе расчета и эксперимента, а также значения, принимаемые в соответствии с ТУ [4].
Рис. 7. График распределения давления пороховых газов по длине канала ствола Р=/{1) для изделия калибра 30*178 мм
Значения давления пороховых газов для изделия калибра 30*178 мм (Р, бар)
Таблица 2
l,, мм 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
ТУ min 400 180 110 75 60 45 35 30 25 25 20 15
ТУ max 600 270 170 115 85 70 55 45 40 35 30 25
Расчетные данные 498,4 225,3 139,7 97,3 72,9 57,3 46,6 38,9 33,1 28,9 24,9 21,9
Опытные данные 492 220 131 95 68 53 44 35 32 27 24 22
Зр% 1,3 2,3 6,2 2,4 6,7 7,5 5,6 10 3,3 6,5 3,6 0,4
V, м/с
О 100 100 300 400 500 /, ММ
Рис. 8. График распределения скорости изделия в канале ствола У=/(1)
Таблица 3
Значения величины скорости пули для изделия 30*178 мм (V, м/с)
l, мм 100 200 300 400 500 600
ТУ min 159 180 188 194 198 200
ТУ max 175 198 208 214 218 222
Расчетные данные 167 189 198 204 208 211
Опытные данные 165 190 195 200 205 210
öy% 1,2 0,5 1,5 1,9 1,4 0,4
В ходе сравнения полученных показателей давления газов установлено, что максимальное отклонение результатов для боеприпасов соответствующих калибров составляет: 545x39 мм - 5,8 %; 9x18 мм - 8 %; 14.5x108 мм - 2,8 %; 23x112 мм - 2,3 %; 30x178 мм - 10 %. При этом технические условия допускают отклонение результатов величин давления для калибров: 5.45x39 мм - 15,2 %; 9x18 мм - 16,2 %; 14.5x108 мм -12,3 %; 23x112 мм - 15,6 %; 30x178 мм - 18,5 % [4].
Таким образом, использование программно-методического комплекса способствует углубленному творческому изучению материала и обеспечивает интенсификацию усвоения теории внутренней баллистики СБД.
Список литературы
1. Сатаров А.В. Вариант модели среды образования // Известия ТулГУ. Проблемы специального машиностроения. 2005. №8. С. 446 - 451.
2. Серебряков, М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. М.: Оборонгиз, 1962. 703 с.
3. РТМ 3-611-74 Оружие стрелковое. Методы термогазодинамических расчетов. М.: Изд-во стандартов, 2003. 42с.
4. ГОСТ Р 50530-2010. Патроны к гражданскому и служебному огнестрельному оружию, устройствам промышленного и специального назначения. Технические требования и методы испытаний. Изд. с июля 2010 взамен ГОСТ 50530-2007; введ. 25.04.2007.
A.A. Akimov, M.S. Vorotilin, I.N. Kirushkin, O.V. Chukova
PROGRAM-METHODICAL COMPLEX OF SHOT INTRABALLISTIC CHARACTERISICS EVALUATION
Program-methodica complex for the decision of the main task of the interior ballistics for training on speciality 170100 "Ammunition and fuses" is described.
Key words: interior ballistics, program-methodical complex.
Получено 17.10.12
