ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТИ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ СНАРЯДОВ

Предложенный измерительно-вычислительный комплекс для контроля изменения начальной скорости артиллерийских снарядов относится к области измерительной техники и предназначен для контроля с использованием цифровых технологий изменения начальной скорости артиллерийских снарядов вследствие изменения температуры и влажности метательных зарядов без проведения стрельбовых испытаний артиллерийских боеприпасов.
При длительном хранении артиллерийских боеприпасов изменяется температура и влажность метательных зарядов под действием климатических факторов окружающей среды. При изменении влажности метательного заряда на 1% начальная скорость снаряда изменяется на 2…4% [1]. Для метательных зарядов первой категории допускается изменение начальной скорости снарядов в пределах ±2,5% [1]. Изменение начальной скорости снаряда для гаубицы Д-30 при изменении температуры метательного заряда в пределах ±50°C от табличного значения +15°C составляет +2,80…-5,20%. [2].
Известна артиллерийская баллистическая станция, состоящая из источника зондирующего радиочастотного импульса, приемника отраженного импульса, электронного блока для вычисления разности частот и пропорциональной ей скорости снаряда, индикаторной панели и предназначенная для определения суммарного изменения начальной скорости снарядов артиллерийских боеприпасов. После выстрела баллистическая станция посылает зондирующий радиочастотный импульс, который отражается летящим снаряда со сдвигом частоты благодаря эффекту Доплера. Отраженный импульс поступает в приемник баллистической станции, где электронный блок вычисляет разность частот и пропорциональную ей скорость снаряда. Результат выводится на индикаторную панель [3].
Недостатками артиллерийской баллистической станции являются необходимость заблаговременных стрельбовых испытаний артиллерийских боеприпасов для определения изменения начальной скорости снарядов, что нежелательно при обеспечении скрытности артиллерийских батарей по тактическим соображениям; при стрельбовых испытаниях с применением артиллерийской баллистической станции определяется только суммарное изменение начальной скорости снарядов, обусловленное износом канала ствола и изменением свойств партий метательных зарядов; дополнительный расход снарядов вследствие необходимости стрельбовых испытаний всех партий зарядов, входящих в состав боевого комплекта батареи; невозможность определения изменения начальной скорости снарядов, обусловленное изменением свойств партий метательных зарядов, при наличии износа канала ствола.
0
Известно устройство [4], состоящее из фотопреобразовательных блоков измерения времени t пролета снарядом измерительной базы, закрепленных на конце орудийного ствола, и предназначенных для измерения времени пролета снарядом измерительной базы l. Скорость снаряда рассчитывается по формуле V=l/t.
Недостатками устройства являются необходимость проведения стрельбовых испытаний, невозможность определения изменения начальной скорости снарядов, обусловленное изменением свойств партий метательных зарядов, при наличии износа канала ствола.
Известен артиллерийский баллистический термометр [3], состоящий из стеклянной ампулы, шкалы, металлического корпуса и предназначенный для определения температуры метательных зарядов с целью контроля изменения начальной скорости снарядов при отклонении температуры зарядов от табличного значения. Изменение начальной скорости снарядов вследствие отклонения температуры зарядов от табличного значения определяется с помощью таблиц стрельбы [2]. Измерение температуры зарядов производится заблаговременно перед стрельбой.
Недостатками артиллерийского баллистического термометра является невозможность автоматизировать процесс передачи информации о температуре метательного заряда в реальном режиме времени с термометра непосредственно в ЭВМ для расчета изменения начальной скорости снаряда; влияние человеческого фактора на точность определения температуры метательного заряда.
Известен [5] измерительно-вычислительный комплекс (прототип полезной модели) для контроля характеристик нитроцеллюлозных порохов, состоящий из стеклянной (металлической или пластиковой) измерительной ячейки с резиновой крышкой, навески испытуемого пороха, датчика температуры и влажности, цифрового прибора для измерения температуры пороха и влажности воздуха над порохом в измерительной ячейке, USB - кабеля и ПЭВМ с программным обеспечением [6] и предназначенный для контроля влажности пороха и его энергетических, баллистических и теплофизических характеристик, зависящих от влажности пороха.
Недостатками измерительно-вычислительного комплекса являются невозможность его применения для контроля изменения начальной скорости снаряда при изменении влажности и температуры метательного заряда вследствие отсутсвия необходимого программного обеспечения; для проведения испытаний необходимо извлечь навеску пороха из артиллерийской гильзы и поместить ее в измерительную ячейку, при этом влажность поверхностного слоя пороховых элементов может частично измениться.
Технической задачей полезной модели является измерительно-вычислительный комплекс, предназначенный для контроля с использованием цифровых технологий изменения начальной скорости снарядов артиллерийских боеприпасов вследствие изменения влажности и температуры метательных зарядов без проведения стрельбовых испытаний артиллерийских боеприпасов.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в сокращении времени и повышении скрытности определения на огневой позиции изменения начальной скорости снарядов артиллерийских боеприпасов вследствие изменения влажности и температуры метательных зарядов на этапе баллистической подготовки исходных данных для стрельбы.
Указанный технический результат достигается тем, что для бесстрельбового контроля изменения начальной скорости снарядов артиллерийских боеприпасов вследствие изменения влажности и температуры метательных зарядов с использованием цифровых технологий применяется измерительно-вычислительный комплекс (рисунок 1), состоящий из артиллерийского боеприпаса с гильзой 1 и с возможностью включения в него снаряда 9, метательного заряда 2, усиленной и нормальной крышек 10, 11 датчика температуры и влажности 3, резиновой крышки 4, цифрового прибора 5 для измерения температуры и влажности метательного заряда, размещенного в артиллерийской гильзе, кабеля 7 для соединения датчика температуры и влажности с цифровым прибором, USB - кабеля 8 и ПЭВМ с программным обеспечением [6, 7] и предназначенный для контроля изменения начальной скорости артиллерийских снарядов с изменением температуры и влажности метательного заряда.
Техническая задача решалась на основе разработки математической модели зависимости начальной скорости артиллерийского снаряда от температуры и влажности метательного заряда и разработки программного обеспечения, состоящего из двух программ: расчет характеристик порохов [6] и расчет начальной скорости снарядов [7] на основе решения прямой задачи внутренней баллистики методом Рунге-Кутта.
Для проведения контроля изменения начальной скорости снарядов из артиллерийской гильзы 1 извлекаются усиленная и нормальная крышки 10, 11, предназначенные для защиты метательного заряда от воздействия влаги окружающей среды и фиксации метательного заряда от перемещения в процессе хранения, в метательный заряд между пучками пороха 2 устанавливается датчик температуры и влажности 3, гильза 1 закрывается резиновой крышкой 4, датчик 3 с помощью кабеля 7 присоединяется к цифровому прибору 5 для снятия показаний температуры и влажности после установления их постоянных значений (через 5 мин после закрытия гильзы резиновой крышкой), информация с цифрового прибора 5 поступает через USB - кабеля 8 в ПЭВМ 6, с маркировки снаряда 9 снимается показание о его массе и вводится в ПЭВМ 6, по программам [6, 7] на ПЭВМ производится расчет характеристик пороха, начальной скорости снаряда и изменения начальной скорости снаряда относительно табличного значения.
Конструктивное единство и функциональная взаимосвязь элементов измерительно-вычислительного комплекса представлены на рисунке 1.
В результате конструктивного единства и функциональной взаимосвязи элементов измерительно-вычислительного комплекса, взаимодействующих с окружающей средой, и специального программного обеспечения создано новое устройство (измерительная система), которая позволяет с использованием цифровых технологий контролировать изменение начальной скорости артиллерийских снарядов при изменении температуры и влажности метательных зарядов после длительного хранения артиллерийских боеприпасов без проведения их стрельбовых испытаний непосредственно на огневых позициях. При этом время испытаний сократится с 1…2 часов до 10…15 мин при обеспечении тактической скрытности расположения огневых позиций артиллерийских подразделений вследствие отказа от необходимости стрельбовых баллистических испытаний на огневых позициях.
Используемая литература
1. Производство и эксплуатация порохов и взрывчатых веществ: учебник для вузов / В.К. Марьин, Н.М. Боклашов, Б.Г. Романенко, Л.Н. Гавриленко, А.Б. Терентьев; Министерство обороны РФ, ГРАУ МО РФ. - Пенза: ПАИИ, 2005. - с. 131-136.
2. Таблицы стрельбы гаубицы Д-30. - М.: МО РФ. - 2002, с. 440-441.
3. Иванов В.А., Горовой Ю.Б. Устройство и эксплуатация артиллерийского вооружения Российской армии: учебное пособие. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. - 260 с.
4. Патент RU 2204111. Устройство для определения дульной скорости снаряда.
5. Патент на полезную модель №149594. Измерительно-вычислительный комплекс для контроля характеристик нитроцеллюлозных порохов / Боклашов Н.М. и др., 2014 г.
6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013619125. Расчет характеристик порохов / Боклашов Н.М., Рыжаков В.В. и др., 2013 год.
7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2014660960. Расчет начальной скорости снаряда (пули) и максимального давления пороховых газов при выстреле из артиллерийского орудия (стрелкового оружия) / Боклашов Н.М., Фам Ван Кхыонг, 2014 год.