Подобие функционирования боевых отделений

УДК 519.872

ПОДОБИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БОЕВЫХ ОТДЕЛЕНИЙ

Н.И. Хохлов, Ю.Б. Подчуфаров, Н.С. Митрофанова

Рассмотрено математическое описание функционирования боевого отделения, которое используется в методике проектирования боевых отделений. Получены необходимые и достаточные условия подобия и тождественности функционирования боевых отделений. Они являются основой математической постановки задачи синтеза физических и физико-математических моделей для экспериментальной отработки боевого отделения.

Ключевые слова: бронетанковая техника, боевое отделение, система управления огнем.

Опыт последних десятилетий показал, что легкобронированная техника (БМП, БМД, БТР и т. п.) является важнейшей составляющей любой сухопутной группировки как в локальных конфликтах, так и в общевойсковом бою. Бронетанковая техника (БТТ) участвовала во всех военных конфликтах в Афганистане, Чечне, Ираке, Сирии и т. п. Прежде всего на долю БТТ возлагается большинство боевых задач мотострелковых и специальных подразделений, а также задач по сопровождению колонн, патрулированию маршрутов и районов. Это связано с боевыми свойствами БТТ, отличающимися рациональным сочетанием высокой мобильности, защищенности, огневой мощи, надежности и ресурса.

Важной тенденцией развития БТТ последних десятилетий является создание и установка высокоэффективных боевых отделений [1].

Боевое отделение (БО), как правило, включает вооружение, систему управления огнем и броневой колпак с корзиной и местами для членов экипажа. Боевое отделение предназначено для поиска и обнаружения целей на поле боя, ведения стрельбы из выбранного вида оружия и поражения целей, а также для защиты членов экипажа. Модульное построение боевого отделения позволяет достичь высокой степени унификации (до 90 %) при установке на различные образцы БТТ и в то же время обеспечить заданные тактико-технические характеристики конкретного образца БТТ.

Создание и модернизация боевых отделений БТТ в соответствии с требованиями:

- всесуточности боевого применения;

- стрельбы всеми видами оружия днем и ночью, с места, с ходу, на

плаву;

- автоматического сопровождения целей;

- повышения точности стрельбы всеми типами боеприпасов;

- повышения скорострельности противотанковыми управляемыми ракетами;

- увеличения дальности обнаружения и опознавания целей;

- эффективной зенитной стрельбы,

является актуальной задачей для обеспечения наиболее эффективного боевого применения существующих и перспективных образцов БТТ.

Данная статья посвящена получению условий подобия и тождественности функционирования боевых отделений для обоснования методик экспериментальной отработки БО в условиях опытного и серийного производств.

Функциональная схема БО БТТ имеет вид, представленный на рисунке.

Л р", D"

Цс.1 ь

A ,J

Vм" V!" V'u

Баллистический вы числитель

Оценка

эффективности стрельбы

Прицел наводчика комбинированный

£и ,Р„ , J >.г

Блок

.KII пИН • Риаь

WI4 IÍ " 14

Ек ,рк. , Dk

Прицел командира напорами» ческий

управления СУО + блок автоматики

Привод ИМ

Вооружен и е

Полет снаряда

j ™ В"1

(#1134 11J4

Привод ГН Башни

(<p>v»eL

Блок

управления стабилизатора

Шасси

ЬМ vb» км X 1J

v-.v^v™

Функциональная схема БО

На этом рисунке обозначены: СУО - система управления огнем; привод ГН - привод горизонтального наведения башни; привод ВН -

ц ц ц

привод вертикального наведения вооружения; х , у , г - координаты цели в стабилизированной географической системе координат (СК);

ц ц ц

Vх ,УУ , Уг - проекции скорости движения цели относительно географической СК; хБМ, уБМ, гБМ - координаты центра масс боевой машины

1 ~ /-лг БМ ,,БМ БМ

относительно географической СК; ух , уу , уг - проекции скорости перемещения БМ относительно географической СК; б4 , ¡Зч, В4 - углы места, азимута и дальность цели относительно стабилизированной СК, связанной с центром масс БМ; (р,у,6 - углы рыскания, крена и потаптывания

БМ относительно географической СК; б^Г,ДГ, Вкм - углы места, азимута и дальность до цели в стабилизированной географической СК БМ, измеренные прицелом командира; Бнзм , ВГ1 - углы места, азимута и даль-

ность до цели в стабилизированной географической СК БМ, измеренные прицелом наводчика; огн , Р™ ,евн , Р™ - углы наведения приводов воору-

^ нав г^ Нав ^ нав г^ нав

сн псн

жения; е , р - углы места и азимута вооружения относительно географической СК; Псн - дальность точки встречи снаряда и цели; р -

угол поворота башни относительно БМ.

Описание функционирования БО было построено при следующих допущениях:

- БО является системой с сосредоточенными параметрами и описывается системой алгебраических и обыкновенных дифференциальных уравнений;

- помехи в измерителях координат цели прицела командира пано-рамического и прицела наводчика комбинированного являются составной частью координат цели;

- не учитываются шумы в усилителях и колебательные воздействия двигательной установки на БМ;

- не учитывается дискретизация фазовых координат СУО в аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях;

- эксцентриситеты размещения прицелов и вооружения относительно центра масс БМ пренебрежительно малы по сравнению с дальностью до цели; параллаксы принимаются равными нулю;

- не рассматривается изменение структуры СУО в процессе выполнения рассматриваемой боевой задачи; выбор структуры СУО осуществляется в задании начальных условий каждой исследуемой задачи.

Были использованы известные математические описания движения цели [2], прицелов [3], функционирования приводов горизонтального и вертикального наведения вооружения [4] и полета снаряда, а также преобразования полярной СК, связанной с БМ, в географическую СК [5].

Единая система уравнений, описывающая функционирование цели, движение БМ, функционирование прицелов командира и наводчика, функционирование вычислительных средств СУО [3], приводов вооружения, отражает изменение фазовых координат БО во времени. Она дает возможность рассчитать динамические характеристики БО в целом и провести анализ взаимодействия составных частей в комплексе и их влияние на все БО в целом.

В соответствии с положениями теории тотального подобия [3] на основе нормализации математического описания по рациональной методике установлены необходимые и достаточные условия лимитного подобия функционирования БО в рабочей области фазового пространства в виде равенства 94 критериев подобия: < = 1ёеш,у = 1,2,.. .,94.

Критерии подобия зависят от параметров, внешних воздействий, начальных условий функционирования БО.

Необходимые и достаточные условиями тождественности функционирования БО в рабочей области фазового пространства получены в виде

равенств 35 базисных величин модели и объекта:

ХБ^ = \&ет,к = 1,2,.,35.

Базисные величины являются функциями параметров и начальных условий функционирования БО.

Полученные необходимые и достаточные условия подобия и тождественности функционирования являются основой математической постановки задачи синтеза физических и физико-математических моделей для отработки БО. Модели, построенные при использовании условий подобия и тождественности функционирования, были использованы при формировании требований к динамическим свойствам составных частей БО, при разработке рабочей конструкторской документации, изготовлении составных частей и предварительных испытаниях составных частей БО, при сборке БО и его отработке в процессе предварительных и государственных (приемочных) испытаний БО, а также при подготовке к серийному производству БО.

Использование условий подобия и тождественности функционирования, описанных в данной статье, позволило научно обосновать построение и применение математических, физических и физико-математических моделей при создании БО БТТ.

Список литературы

1. Шипунов А.Г., Хохлов Н.И., Швец Л.М. Создание боевых модулей - эффективное направление модернизации бронетехники // Горизонты КБП. 2012. № 4. С. 32.

2. Подчуфаров Ю.Б., Романов Ю.С. Комплексный моделирующий стенд для отработки системы навигации и управления движением // Гиро-скопия и навигация. 1998. № 3. С. 59 - 64.

3. Подчуфаров Ю.Б. Физико-математическое моделирование систем управления и комплексов. М.: Физматлит, 2002. 168 с.

4. Следящие приводы. Кн.2 / Е.С. Блейз [и др.]; под ред. Б.К. Чемо-данова. М.: Энергия, 1976. 384 с.

5. Неупокоев Ф.К. Стрельба зенитными ракетами. М.: Воениздат, 1980. 294 с.

Хохлов Николай Иванович, зам. управляющего директора по направлению БТТ, ПТРК и артвооружению, khkedr@ tHla.net, Россия, Тула, ОАО «Конструкторское бюро приборостроения им. академика А. Г. Шипунова»,

Подчуфаров Юрий Борисович, д-р техн. наук, проф., нач. отдела, khkedr@tHla.net, Россия, Тула, ОАО «Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова»,

Митрофанова Наталия Сергеевна, канд. техн. наук, ведущий инженер-программист, khkedr@tHla.net, Россия, Тула, ОАО «Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова»

SIMILARITY OF FIGHTING COMPARTMENTS N.I. Khokhlov, Y.B. Podchufarov, N.S. Mitrofanova

The mathematical description of operation offighting compartment was considered and used in a technique of designing offighting compartments. It was used for similarity and identity of operation of fighting compartments. Conditions of similarity and identity of operation of fighting compartments are a basis of mathematical statement for construct of physical and physical and mathematical models. The models were used in experimental working with fighting compartment.

Key words: armoured vehicles, fighting compartment, a control system of fire.

Khokhlov Nikolay Ivanovich, managing director deputy in the section of Armoured Vehicles, Antitank Guided Weapons and artillery weapons, kbkedr@tula.net, Russia, Tula, KBP named after academician A.G. Shipunov,

Podchupharov Yuriy Borisovich, doctor of engineering, professor, head of department, kbkedr@,tula.net, Russia, Tula, KBP named after academician A.G. Shipunov,

Mitrophanova Natalya Sergeevna, candidate of engineering, chief software engineer, kbkedr@,tula.net, Russia, Tula, KBP named after academician A.G. Shipunov

УДК 331.015.1: 623

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ РОСТА НАВЫКОВ ОПЕРАТОРА ПТРК ПРИ ОБУЧЕНИИ НА ЭЛЕКТРОННОМ ТРЕНАЖЕРЕ

В. А. Мальцев, В.В. Кольцов

Предложена математическая модель, формализующая процесс изменения навыков оператора противотанкового ракетного комплекса в ходе обучения его на электронном тренажере.

Ключевые слова: оператор, навык, тренажер, эргатическая система.

В настоящее время для математического описания процесса обучения операторов какого-либо вида деятельности используются зависимости различного типа [1, 2]. При этом обоснование вида математической зависимости, как правило, сводится к ссылкам на результаты конкретных испытаний при участии ограниченного числа операторов.

В данной статье сделана попытка на основании синергетического подхода [3] математически формализовать процесс изменения навыков оператора противотанкового ракетного комплекса (ПТРК) в ходе освоения им алгоритмов боевой работы в эргатической системе (ЭС) «оператор -