СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОБИВНОЙ СПОСОБНОСТИ СНАРЯДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR ASSESSING THE AMMUNITION PENETRATING PERFORMANCE AND THE APPARATUS FOR MAKING THE SAME

Изобретение относится к области испытания боеприпасов и может быть использовано при оценке пробивного действия снарядов.
Известен способ определения пробивного действия пули, заключающийся в ее метании в направлении пакета из сухих сосновых досок установленного перпендикулярно направлению стрельбы, определении пробивного действия пули по количеству пробитых досок [1].
Известно устройство для определения пробивного действия пули, содержащее метательное устройство, пакет из сухих сосновых досок толщиной 2,5 см каждая, с промежутками между ними на толщину доски [1].
Недостатком известных способа и устройства является недостаточная точность из-за неучета баллистических характеристик пули, характеристик древесины.
Наиболее близким к изобретению является способ исследования пробивного действия снаряда, заключающийся в последовательном метании N снарядов в направлении закрепленной преграды, установленной на дальности 50…75 метров от среза ствола метательного устройства под углом 30° к направлению стрельбы, с начальной скоростью, соответствующей минимальной расчетной скорости пробивания, фиксации факта пробивания (не пробивания) преграды, определении результата испытаний положительным, если отношение числа не разрушившихся снарядов, пробивших преграду, к общему числу выпущенных превысит или будет равно заданной величине или отрицательным, если отношение числа не разрушившихся снарядов, пробивших преграду, к общему числу выпущенных будет меньше заданной величины [2].
Наиболее близким к изобретению является устройство для исследования пробивного действия снарядов, содержащее метательное устройство и преграду, установленную на дальности 50…75 метров от среза ствола метательного устройства под углом 30° к направлению стрельбы [2].
Недостатками данного способа и устройства являются недостаточная точность оценки пробивного действия снаряда из-за отсутствия измерений скорости и угла встречи снаряда с преградой, а также отсутствие научно обоснованного количественного показателя, позволяющего сравнить различные конструкции снарядов одного калибра между собой.
Техническая задача изобретения - повышение точности оценки пробивного действия снаряда.
пр
н
0,5
н
н
пр
пр
Решение технической задачи достигается тем, что в способе, заключающемся в последовательном метании N снарядов в направлении закрепленной преграды, установленной на заданной дальности от среза ствола метательного устройства под заданным углом к направлению стрельбы, с начальной скоростью, соответствующей минимальной расчетной скорости пробивания преграды, фиксации факта пробивания (не пробивания) преграды, дополнительно создают дополнительные углы нутации и прецессии снаряда за счет механического воздействия на снаряд после выхода его из канала ствола метательного устройства, изменение дополнительных углов нутации и прецессии снаряда производят изменением величины силы реакции преграды при ее механическом воздействии на снаряд, измеряют скорость снаряда в момент соударения с преградой, определяют математические ожидания скоростей пробивания M(V) и не пробивания M(V) преграды, определяют показатель пробивного действия снаряда по формуле V=M(V)·(1-N/N)+M(V)·(1-N/N), сравнивают полученную величину показателя с заданной, делают вывод о пробивной способности снаряда.
Отличительными для заявляемого способа являются следующие признаки:
1. Создают дополнительные углы нутации и прецессии снаряда за счет механического воздействия на снаряд после выхода его из канала ствола метательного устройства, изменение дополнительных углов нутации и прецессии снаряда производят изменением величины силы реакции преграды при ее механическом воздействии на снаряд - признак существенный, так как обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в формировании требуемого диапазона углов встречи снаряда с преградой.
2. Определяют скорость снаряда в момент его соударения с преградой - признак существенный, так как обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в точном измерении величины скорости снаряда в момент его соударения с преградой.
пр
н
0,5
н
н
пр
пр
3. Определяют математические ожидания скоростей пробивания M(V) и не пробивания M(V) преграды, определяют показатель пробивной способности снаряда по формуле V=M(V)·(1-N/N)+M(V)·(1-N/N) - признак существенный, так как обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в определении количественной величины, характеризующей пробивную способность снаряда.
Кроме того, решение технической задачи достигается тем, что в устройстве для осуществления способа оценки пробивного действия снаряда, содержащем метательное устройство и преграду, установленную на заданной дальности от среза ствола метательного устройства под заданным углом к направлению стрельбы, дополнительно введены измеритель скорости снаряда [3], узел для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда после его выхода из канала ствола, выполненный в виде набора сменных пластин различной толщины, каждую из которых устанавливают за срезом ствола метательного устройства перпендикулярно его оси на расстоянии от среза ствола метательного устройства до фронтальной поверхности сменной пластины, равном или большем длины снаряда, с принижением торцовой рабочей поверхности сменной пластины относительно оси ствола метательного устройства, равным соответственно
Δl
ст
=(0,1…0,2)d
ст
Δl
где d - внутренний диаметр ствола метательного устройства, при этом плотность материала сменной пластины в три и более раза меньше плотности материала корпуса снаряда, причем узел для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда снабжен поворотным устройством, в котором закреплен набор сменных пластин, а само поворотное устройство выполнено с возможностью кругового перемещения относительно оси ствола без изменения принижения  торцовой поверхности пластин.
Отличительными для заявляемого устройства являются следующие признаки
1. Узел для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда - признак существенный, так как обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в создании требуемых величин углов нутации и прецессии снаряда.
2. Связи между новыми и известными признаками, то есть новая схема устройства.
Вышеуказанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники. Заявляемые способ и устройство являются результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению точности оценки пробивного действия снаряда и обладают неочевидностью, что свидетельствует об их соответствии критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для осуществления способа.
Устройство содержит метательное устройство 1 и преграду 2, установленную на заданной дальности от среза ствола метательного устройства 1 под заданным углом к направлению стрельбы, узел 3 для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда 4 после его выхода из канала ствола 5. Узел 3 для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда 4 выполнен в виде набора сменных пластин различной толщины, каждую из которых устанавливают за срезом ствола 5 метательного устройства 1 перпендикулярно его оси на расстоянии от среза ствола 5 до фронтальной поверхности сменной пластины 6, равном или больше длины снаряда 4, с принижением торцовой рабочей поверхности сменной пластины 6 относительно оси ствола 5 метательного устройства 1, равным, соответственно
Δl
ст
=(0,1…0,2)d,
ст
Δl
где d - внутренний диаметр ствола 5 метательного устройства 1, при этом плотность материала сменной пластины 6 в три и более раза меньше плотности материала корпуса снаряда 4, причем узел 3 для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда 4 снабжен поворотным устройством, в котором закреплен набор сменных пластин, а само поворотное устройство выполнено с возможностью кругового перемещения относительно оси ствола 5 без изменения принижения  торцовой поверхности пластин.
Способ оценки пробивного действия снаряда осуществляется следующим образом.
В результате выстрела из ствола 5 метательного устройства 1 вылетает снаряд 4 и внедряется в сменную пластину 6, изготовленную из материала, плотность которого в три и более раз меньше плотности материала корпуса снаряда 4. За счет механического воздействия корпуса снаряда 4 и верхней торцовой рабочей поверхности сменной пластины 6 создается дополнительный угол нутации снаряда. Варьируя толщиной сменной пластины 6 можно менять величину угла нутации снаряда в заданных пределах с последующим определением факта пробития (не пробития) снарядом 4 преграды 2.
Характер изменения углов нутации на траектории может быть описан зависимостью , полученной в результате обработки экспериментальных данных
где δ - текущий угол нутации снаряда 4;
x - текущая дальность до преграды 2, отмеряемая от поверхности сменной пластины 6 по направлению движения снаряда 4;
1
a - параметр, характеризующий границы изменения затухающих колебаний;
2
a - параметр, характеризующий скорость затуханий;
3
a - параметр, оценивающий период нутационных колебаний и дальности x.
1
3
Параметры a…a для каждого типа снарядов определяются экспериментально.
тр
тp
зтр
Следовательно, зная расстояние x=x между преградой 2 и сменной пластиной 6, а также поставив сменную пластину 6 требуемой толщины b можно получить значение угла нутации δ в момент встречи снаряда 4 с преградой 2 и соответственно оценить факт пробития (не пробития) снарядом 4 преграды 2 при данном сочетании скорости и угла встречи снаряда 4 с преградой 2.
0
тр
тр
Поворот узла для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда приводит к изменению угла его прецессии. Если обозначить через ν угол прецессии для снаряда без поворота смежных пластин (смежные пластины установлены горизонтально) и через ν - требуемый угол прецессии, то требуемый угол поворота узла ψ будет равен
тр
тр
0
ψ=ν-ν
Эта зависимость подтверждена экспериментально в результате исследования изменения углов прецессии различных авиационных снарядов.
0
тр
тр
Физически это явление объясняется тем, что реакция от веса снаряда перпендикулярна поверхности пластин при их горизонтальном положении, и ее величина полностью влияет на угол прецессии ν. При повороте пластин на угол ψ на угол прецессии влияет не вся реакция, а только одна из ее составляющих, величина которой зависит от cosψ.
Таким образом, используя предложенный подход, можно производить оценку пробивного действия снарядов при различных сочетаниях углов нутации и прецессии (в пределах заданного диапазона), что, в свою очередь, приводит к формированию требуемого диапазона углов встречи снаряда 4 с преградой 2.
С помощью измерителя 7 скорости измеряют скорость снаряда 4 на траектории и в момент его соударения с преградой 2.
0,5
п
н
0,5
0,5
Далее необходимо оценить два статистических распределения, соответственно для закона «пробитий» и закона «не пробитий», и их статистические параметры. Следовательно, задача определения показателя пробивной способности снаряда V сводится к определению значений математических ожиданий скорости пробития и не пробития M(V), M(V). Значение показателя V с учетом смещения оценки, вызванного неодинаковыми числами пробитий и не пробитий, определяется как средневзвешенное математических ожиданий значений скорости с пробитием и с не пробитием. При этом весовые коэффициенты определяются исходя из пропорций количества пробитий и не пробитий. Показатель пробивной способности снаряда V может быть записан в виде
0,5
н
н
пр
пр
V=M(V)·(1-N/N)+M(V)·(1-N/N)
Таким образом, использование предложенных способа и устройства позволит повысить точность оценки пробивной способности снаряда за счет более точного определения исходных данных (требуемого набора сочетаний скорости снаряда в момент соударения с преградой и угла подхода снаряда к поверхности преграды) и получения количественного показателя, позволяющего сравнивать пробивную способность различных снарядов одного калибра.
Источники информации
1. Потапов А.А. Искусство снайпера. Изд. Фаир-Пресс, 2005, стр.344.
2. Третьяков Г.М. Боеприпасы артиллерии. Воениздат, 1947, стр.467.
3. Патент РФ №2311661, 2007.