Способ оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2442104:
Мужичек Сергей Михайлович (RU)
Новиков Игорь Алексеевич (RU)
Ефанов Василий Васильевич (RU)
Лобанов Константин Николаевич (RU)
Изобретения относятся к области оценки эффективности поражающего действия боеприпасов. Способ оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса заключается в выделении на чертеже исследуемого объекта зон, имеющих различную уязвимость к действию физических факторов боеприпаса, моделировании процесса обстрела исследуемого объекта некоторым количеством боеприпасов, построении условного закона поражения исследуемого объекта и вычислении величины показателя эффективности поражающего действия боеприпаса для исследуемого объекта. При проведении испытаний определяют величины показателей поражающего действия боеприпаса, уточняют зависимости, связывающие показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с величинами его физических факторов и техническими характеристиками исследуемого объекта при минимально необходимом числе испытаний. Устройство оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса содержит устройство метания боеприпасов, трубку холодной пристрелки, исследуемый объект. Выход устройства метания изделий через трубку холодной пристрелки оптически связан с точкой попадания боеприпаса в исследуемый объект и координатами формирования физических факторов боеприпаса. В устройство введены первый и второй блоки неконтатных датчиков, блок передающих устройств, блок определения показателей поражающего действия боеприпаса и вычисления величины показателя эффективности боеприпаса, который состоит из последовательно соединенных первого, второго многофункционального пульта управления и ЭВМ. Причем n-входы первого и второго блоков неконтатных датчиков оптически связаны с координатами пролета боеприпаса до и после его подрыва, а выходы соединены через блок передающих устройств с n-входами первого многофункционального пульта управления. Снижается трудоемкость и стоимость проведения испытаний. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпасов.
Известен способ оценки эффективности поражающего действия боеприпаса, заключающийся в выделении на чертеже исследуемого объекта отсеков (зон), имеющих различную уязвимость к действию физических факторов боеприпаса, осуществлении физического воздействия боеприпасом на аналоги исследуемого объекта, уточнении размеров и границ выделенных отсеков (зон) комиссией экспертов, моделировании процесса обстрела объекта некоторым количеством боеприпасов, построении условного закона поражения исследуемого объекта, вычислении величины показателя эффективности поражающего действия боеприпаса для исследуемого объекта [1].
Известно устройство для оценки эффективности поражающего действия боеприпаса, содержащее устройство метания боеприпаса, трубку холодной пристрелки, аналог исследуемого объекта, блок экспертных оценок, блок вычисления величины показателя эффективности боеприпаса, причем выход устройства метания боеприпаса через трубку холодной пристрелки оптически связан с аналогом исследуемого объекта, выход которого через комиссию экспертов связан с входом блока экспертных оценок, выход которого соединен с входом блока вычисления величины показателя эффективности боеприпаса, выход которого является выходом устройства [1].
Недостатками известных способа и устройства являются низкая точность получаемых исходных данных, используемых в дальнейшем при построении условного закона поражения исследуемого объекта и вычислении величины показателя эффективности боеприпаса, обусловленная тем, что размеры и границы отсеков (зон) исследуемого объекта, имеющих различную уязвимость к действию физических факторов боеприпаса, уточняются экспертным методом с помощью аналогов исследуемого объекта при недостаточном количестве испытаний, отсутствии возможности воспроизведения реальных условий стрельбы (высота, скорость полета, условия атаки исследуемого объекта и т.д.), а также большие сроки, трудоемкость и стоимость проведения испытаний, связанная с дороговизной, малым количеством и большими массогабаритными размерами аналогов исследуемого объекта (самолеты, вертолеты, танки, корабли и т.д.).
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является повышение точности получения исходных данных, необходимых для построения условного закона поражения исследуемого объекта и вычисления величины показателя эффективности поражающего действия боеприпаса, а также снижение сроков, трудоемкости и стоимости проведения испытаний.
Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении точности получения исходных данных, необходимых для построения условного закона поражения исследуемого объекта и вычисления величины показателя эффективности боеприпаса, а также в снижении сроков, трудоемкости и стоимости проведения испытаний за счет получения исходных данных для построения условного закона поражения исследуемого объекта и вычисления величины показателя эффективности боеприпаса не путем воздействия физических факторов боеприпаса на аналоги исследуемого объекта, а путем получения (уточнения) при проведении испытаний расчетных зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с величинами его физических факторов и техническими характеристиками исследуемого объекта, при минимально необходимом числе испытаний.
Поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что в способе оценки эффективности поражающего действия боеприпаса заключающийся в выделении на чертеже исследуемого объекта отсеков (зон), имеющих различную уязвимость к действию физических факторов боеприпаса, моделировании процесса обстрела исследуемого объекта некоторым количеством боеприпасов, построении условного закона поражения исследуемого объекта, вычислении величины показателя эффективности поражающего действия боеприпаса для исследуемого объекта, дополнительно при проведении испытаний определяют величины показателей поражающего действия боеприпаса, получают (уточняют) зависимости, связывающие показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с величинами его физических факторов и техническими характеристиками исследуемого объекта, при минимально необходимом числе испытаний.
Кроме того, дополнительно осуществляют метание боеприпаса в заданном направлении, измеряют контактным или неконтактным способом скорость, угол нутации и координаты пролета до подрыва боеприпаса, а после подрыва на траектории или взаимодействия с исследуемым объектом измеряют физические факторы боеприпаса, которые воздействуют на все или некоторые из n измерителей М физических факторов боеприпаса, фиксируют одно или несколько изменяющихся во времени значений М физических факторов боеприпаса, передают на вход первого многофункционального пульта управления, который осуществляет запоминание, предварительную обработку результатов измерений, хранение и передачу результатов измерений в цифровом коде на вход второго многофункционального пульта управления, который осуществляет получение числовых значений показателей поражающего действия боеприпаса и получение (уточнение) эмпирических зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с параметрами физических факторов, образующихся в окружающей среде в результате его подрыва, их хранение и передачу на вход ЭВМ.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса, содержащем устройство метания боеприпасов, трубку холодной пристрелки, исследуемый объект, при этом выход устройства метания изделий через трубку холодной пристрелки оптически связан с точкой попадания боеприпаса в исследуемый объект (подрыва боеприпаса) и координатами формирования физических факторов боеприпаса, дополнительно введены первый и второй блоки неконтатных датчиков, блок передающих устройств, блок определения показателей поражающего действия боеприпаса и вычисления величины показателя эффективности боеприпаса, который состоит из последовательно соединеных первого, второго многофункционального пульта управления и ЭВМ, причем n-входы первого и второго блоков неконтактных датчиков оптически связаны с координатами пролета боеприпаса до и после его подрыва, а выходы соединены через блок передающих устройств с n-входами первого многофункционального пульта управления.
Кроме того, первый многофункциональный пульт управления содержит блок управления и источник питания, выход которого соединен со вторым входом блока управления, блок управления содержит n-приемных устройств, блок обработки сигналов, клавиатуру, микроЭВМ, n-передающих устройств, блок памяти, USB-порт, стандартный СОМ-порт, блок контроля внутренних питающих напряжений, блок сигнализации, при этом n-входами первого многофункционального пульта управления являются n-входы приемных устройств блока управления, выходы которых соединены с n-входами блока обработки сигналов, n-выходы которых соединены с n-первыми входами микроЭВМ, вторым входом блока управления является второй вход микроЭВМ, третий вход которого соединен с выходом клавиатуры, n-первые, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы микроЭВМ соединены соответственно с n-входами передающих устройств, блоком памяти, USB - портом, СОМ-портом, блоком контроля внутренних напряжений, блоком сигнализации, выходы n-передающих устройств являются выходами блока управления и первого многофункционального пульта управления.
Кроме того, микроЭВМ второго многофункционального пульта управления осуществляет определение показателей поражающего действия боеприпаса, фугасного, зажигательного, пробивного, инициирующего, в соответствии со следующим алгоритмом, фугасное действие определяют на основе определения избыточного давления и удельного импульса ударной волны, избыточное давления на фронте ударной волны определяется в соответствии с выражением
,
где А, В, С - константы, определяемые при проведении экспериментов для каждого боеприпаса индивидуально, R - расстояние до точки подрыва боеприпаса, ω - масса взрывчатого вещества, а удельный импульс определяется в виде выражения
, где Δр - избыточное давление ударной волны, τ - время действия фазы сжатия ударной волны, зажигательное действия боеприпаса определяется в соответствии с выражением Кз=КсэКи, где Ксэ - коэффициент световой энергии как отношение времени свечения продуктов взрыва к времени нарастания объема продуктов взрыва боеприпаса, Ки - коэффициент интенсивности излучения продуктов взрыва как отношение интенсивности излучения опытного и эталонного боеприпасов, пробивное действие боеприпаса определяется в соответствии с выражением V0,5=М(Vн)·(1-Nн/N)+M(Vпр)·(1-Nпр/N), где М(Vпр) и М(Vн) - математические ожидания скоростей пробивания и непробивания преграды, N - общее число экспериментов, Nн - число опытов, в которых имело место непробивание преграды, Nпр - число опытов, в которых имело место пробивание преграды, инициирующую способность снаряда определяют путем сравнения величин текущих показателей инициирования с величиной критического показателя инициирования.
Кроме того, ЭВМ на основе полученных показателей и зависимостей строит закон поражения исследуемого объекта с учетом его характеристик уязвимости (используемых в конструкции цели материалов и их толщин, наличия и состава горючих жидкостей, экранирования и резервирования жизненно важных агрегатов и т.д.) и вычисляет величину обобщенного показателя эффективности поражающего действия боеприпаса, для боеприпасов ударного действия строит условный закон поражения, при этом для условного закона поражения обобщенным показателем эффективности поражающего действия боеприпаса является среднее необходимое число попаданий ω.
Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу, является следующая совокупность действий:
1. При проведении испытаний определяют величины показателей поражающего действия боеприпаса.
2. Получают (уточняют) зависимости, связывающие показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с величинами его физических факторов и техническими характеристиками исследуемого объекта, при минимально необходимом числе испытаний.
3. Осуществляют метание боеприпаса в заданном направлении, измеряют контактным или неконтактным способом скорость, углы нутации и координаты пролета до подрыва боеприпаса,
4. После подрыва боеприпаса при взаимодействии с исследуемым объектом (или подрыва на траектории) измеряют физические факторы боеприпаса, которые воздействуют на все или некоторые из n измерителей М физических факторов боеприпаса,
5. Фиксируют одно или несколько изменяющихся во времени значений М физических факторов боеприпаса и передают на вход первого многофункционального пульта управления.
6. Осуществляют запоминание, предварительную обработку результатов измерений, хранение и передачу результатов измерений первым многофункциональным пультом управления в цифровом коде на вход второго многофункционального пульта управления.
7. Осуществляют вторым многофункциональным пультом управления получение числовых значений показателей поражающего действия боеприпаса и получение (уточнение) эмпирических зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с параметрами физических факторов, образующихся в окружающей среде в результате его подрыва, их хранение и передачу на вход ЭВМ.
Новыми элементами, обладающими существенными отличиями по устройству являются первый и второй блоки неконтатных датчиков, блок передающих устройств, блок определения показателей поражающего действия боеприпаса и вычисления величины показателя эффективности боеприпаса, который состоит из последовательно соединеных первого, второго многофункционального пульта управления и ЭВМ, а также связи между известными и новыми элементами устройства.
На фиг.1 схематично изображена функциональная схема устройства для оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса.
На фиг.2 изображена функциональная схема блока вычисления величины показателя эффективности боеприпаса.
На фиг.3 приведена функциональная схема первого многофункционального пульта управления.
На фиг.4 приведена функциональная схема блока управления.
Устройство для оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса, содержащее устройство 1 метания боеприпасов, трубку 2 холодной пристрелки, первый 3 и второй 4 блок неконтактных датчиков, исследуемый объект 5, блок 6 передающих устройств, блок 7 вычисления величины показателя эффективности боеприпаса, который состоит из первого 8 и второго 9 многофункционального пульта управления, элетронно-вычислительной машины 10.
Первый 8 многофункциональный пульт управления содержит блок 11 управления, источник 12 питания.
Блок 11 управления содержит n-приемных устройств, блок 14 обработки сигналов клавиатуру 15, микроЭВМ 16, n-передающих устройств 17, блок 18 памяти, USB-порт 19, стандартный СОМ-порт 20, блок 21 контроля внутренних питающих напряжений, блок сигнализации 22.
Функциональная схема второго 9 многофункционального пульта управления в значительной степени совпадает с функциональной схемой первого 8 многофункционального пульта управления.
Способ оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса реализуется следующим образом.
Устройство 1 метания боеприпасов по команде оператора осуществляет метание боеприпаса в направлении, определенном трубкой 2 холодной пристрелки. До воздействия боеприпаса на объект 5 исследования (до подрыва боеприпаса) первый блок неконтатных датчиков определяет начальную скорость, угол нутации, координаты пролета боеприпаса, затем боеприпас в заданной точке траектории осуществляет воздействие своими физическими факторами на все или некоторые из n-вторых неконтатных датчиков, которые фиксируют одно или несколько изменяющихся во времени значений М физических факторов боеприпаса, которые передаются через блок 6 передающих устройств на входы первого 8 многофункционального пульта управления, который осуществляет запоминание, предварительную обработку результатов измерений, хранение и передачу результатов измерений в цифровом коде на вход второго 9 многофункционального пульта управления, который осуществляет получение числовых значений показателей поражающего действия боеприпаса и получение (уточнение) эмпирических зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с параметрами физических факторов, образующихся в окружающей среде в результате его подрыва, их хранение и передачу на вход ЭВМ 10.
Первый 8 многофункциональный пульт управления работает следующим образом.
При включении пульта управления происходит контроль его питающих напряжений с помощью блока 21 контроля внутренних питающих напряжений, тестирование внутренних узлов микроЭВМ 16, контроль работоспособности энергонезависимого перезаписываемого блока 18 памяти, n-приемных 13 и передающих 17 устройств.
При необходимости результаты измерений могут вводиться в память микроЭВМ 13 пульта самим оператором с помощью клавиатуры 15.
После завершения съема показаний со всех измерителей физических факторов осуществляется их предварительная обработка с помощью микроЭВМ 16 (производится выбраковка заведомо ошибочных измерений).
После проведения следующего подрыва боеприпаса (выстрела) вышеуказанные операции повторяются.
Источник 12 питания обеспечивает питание микроЭВМ 16 высокостабильными эталонными напряжениями.
При возникновении необходимости или при отказе n-передающих устройств 17 информация о результатах экспериментов может быть считана с самого пульта 8 с помощью USB-порта 19 или СОМ-порта 20.
После завершения проведения предусмотренного заданием объема экспериментов оператор может с помощью n-передающих устройств 17 передать их предварительно обработанные результаты на второй 9 многофункциональный пульт управления.
Второй 9 многофункциональный пульт управления предназначен для более глубокой обработки результатов экспериментов, получения числовых значений показателей поражающего действия боеприпаса и получения (уточнения) эмпирических зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с параметрами физических факторов, образующихся в окружающей среде в результате его подрыва.
Затем эти показатели и зависимости в цифровом виде с помощью n-передающих устройств 17 или USB-порта 19, СОМ-порта второго 9 пульта управления поступают на вход ЭВМ 10, которая строит закон поражения исследуемого объекта с учетом его характеристик уязвимости (используемых в конструкции цели материалов и их толщин, наличия и состава горючих жидкостей, экранирования и резервирования жизненно важных агрегатов и т.д.) и вычисляет величину обобщенного показателя эффективности поражающего действия боеприпаса. Для боеприпасов ударного действия строятся условные законы поражения. Для условного закона поражения обобщенным показателем эффективности поражающего действия боеприпаса является среднее необходимое число попаданий ω.
Под условным законом поражения исследуемого объекта понимается вероятность его поражения при условии попадания в него m боеприпасов [1]. Вид условного закона поражения в значительной степени зависит от количества входящих в состав исследуемого объекта жизненно важных агрегатов, вывод из строя которых приводит к той или иной степени поражения исследуемого объекта, от суммарной площади таких агрегатов и от характеристик их уязвимости по отношению к поражающему действию боеприпаса. Обычно проекция исследуемого объекта на картинную плоскость (плоскость, перпендикулярную направлению стрельбы) экспертами разбивается на 3 зоны - зону безусловного поражения Sy (включает в себя площади всех уязвимых агрегатов, попадание в которые хотя бы одного боеприпаса приводит к безусловному поражению исследуемого объекта), непоражаемую зону, попадание в которую любого количества боеприпасов не приводит к поражению исследуемого объекта и зону накопления ущерба, т.е зону, которая содержит площади агрегатов, для поражения которых недостаточно попадания одного боеприпаса (необходимо несколько попаданий).
Формула для определения условного закона поражения имеет вид
где m - количество попавших в цель снарядов;
ω - среднее необходимое число попаданий (показатель эффективности, представляющий собой математическое ожидание числа попаданий, необходимых для поражения исследуемого объекта).
Учитывая специфику изобретения, авторы считают необходимым дать некоторые пояснения, касающиеся состояния вопроса и используемого понятийного аппарата.
В последние годы благодаря большому числу проведенных исследований накоплен значительный опыт по построению условных законов поражения исследуемых объектов и определению ω с помощью ЭВМ, получены показатели поражающего действия и расчетные (эмпирические) зависимости, позволяющие оценить факт поражения типовых жизненно важных агрегатов (зон) исследуемых объектов физическими факторами боеприпасов. Это делает возможным на этапах создания научно-технического задела и выполнения НИР использовать предлагаемый способ оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса.
Поражающее действие боеприпаса на исследуемый объект определяется воздействием на его жизненно важные агрегаты (зоны) совокупности физических факторов боеприпаса.
Под физическими факторами изделия (боеприпаса) понимается ударная волна, тепловое поле, кинетическая энергия движения боеприпаса, кинетическая энергия движения осколков корпуса боеприпаса и т.д.
Под показателями поражающего действия боеприпаса, определяемыми значениями его физических факторов, приводящих к поражению отсеков (зон) исследуемого объекта в соответствии с действующей терминологией, понимаются показатели фугасного действия боеприпаса (избыточное давление на фронте ударной волны, удельный импульс ударной волны), показатель зажигательного действия боеприпаса, показатель пробивного действия боеприпаса, показатель инициирующего действия боеприпаса и т.д.
Например, фугасное действие боеприпаса определяется ударной волной, возникающей в окружающей среде при его подрыве. Показателями фугасного действия боеприпаса применительно к его воздействию на исследуемый объект обычно считают избыточное давление на фронте ударной волны и удельный импульс ударной волны [1].
Широко известная формула для определения избыточного давления на фронте ударной волны имеет вид [1]:
где А, В, С - константы, определяемые при проведении экспериментов для каждого боеприпаса индивидуально.
Формула для определения удельного импульса имеет вид
,
где Δр - избыточное давление ударной волны,
τ - время действия фазы сжатия ударной волны.
Таким образом, для того чтобы правильно определять показатели фугасного действия конкретного боеприпаса необходимо уметь измерять давление и импульс ударной волны, возникающей в окружающей среде в результате его подрыва. Для этого авторами разработан прибор, защищенный патентами РФ №2367919 и №2395794. В результате проведения экспериментов по подрыву боеприпаса, измерения давления и импульса ударной волны, обработки результатов экспериментов появляется возможность уточнения констант А, В, С в формуле (1) (избыточное давление на фронте ударной волны) и построения эмпирической расчетной зависимости для определения удельного импульса ударной волны применительно к данному конкретному боеприпасу.
Далее полученные зависимости используются при определении вероятности поражения исследуемого объекта за счет фугасного действия боеприпаса.
В результате подрыва боеприпаса в окружающей среде возникает тепловое поле, которое воздействует на исследуемый объект и может привести к его возгоранию (зажигательное действие боеприпаса). Как показали проведенные авторами исследования в качестве показателя зажигательного действия боеприпаса можно выбрать показатель, защищенный патентом РФ №2369830.
Для этого в ходе проведения экспериментов определяют коэффициент Ксэ световой энергии как отношение времени свечения продуктов взрыва к времени нарастания объема продуктов взрыва боеприпаса. Определяют коэффициент Ки интенсивности излучения продуктов взрыва как отношение интенсивности излучения опытного и эталонного боеприпасов и определяют коэффициент Кз зажигательной способности опытного боеприпаса как произведение коэффициентов световой энергии и интенсивности излучения продуктов взрыва Ксэ·Ки.
Далее полученные значения коэффициента Кз используются при определении вероятности поражения исследуемых отсеков за счет зажигательного действия боеприпаса.
При попадании боеприпаса в исследуемый объект он может поразить его за счет пробивного действия. Известно, что показатель пробивного действия боеприпаса может быть определен по формуле V0,5=M(Vн)·(1-Nн/N)+М(Vпр)·(1-Nпр/N), где M(Vпр) и M(Vн) - математические ожидания скоростей пробивания и не пробивания преграды, N - общее число экспериментов, Nн - число опытов, в которых имело место непробивание преграды, Nпр - число опытов, в которых имело место пробивание преграды.
Полученное в результате проведения экспериментов значение показателя V0,5 затем используется при определении вероятности поражения исследуемых объектов за счет пробивного действия боеприпаса.
При попадании боеприпаса в исследуемый объект он может поразить его за счет инициирующего действия.
Определение показателя инициирующей способности снаряда заключается в возбуждении в активном заряде взрывчатого вещества (ВВ), сопряженном через ослабитель с пассивным зарядом ВВ и экранированном от него, детонационной волны, передаче ее через ослабитель для инициирования пассивного заряда ВВ и определении параметров инициирующей ударной волны за ослабителем, причем для определения критических параметров инициирующей ударной волны возбуждение детонационной волны производят несколько раз, определение критических параметров инициирующей ударной волны производят при постоянной заданной толщине ослабителя, являющегося оболочкой пассивного заряда ВВ, путем уменьшения массы активного заряда ВВ до минимальной, определяют величину критического показателя инициирования на основании усредненных критических параметров инициирующей ударной волны, используют снаряд в качестве активного заряда ВВ, вычисляют величины текущих показателей инициирования для различных углов наклона оси снаряда к поверхности ослабителя, определяют инициирующую способность снаряда путем сравнения величин текущих показателей инициирования с величиной критического показателя инициирования
Аналогично определяются другие показатели поражающего действия боеприпаса.
Каждый исследуемый объект имеет свои индивидуальные технические характеристики (толщины и типы материалов, использованных в его конструкции, наличие и типы горючих жидкостей, резервирование и экранирование жизненно важных агрегатов и систем и т.д.). Все это должно учитываться при оперативной оценке эффективности поражающего действия боеприпаса.
После вылета из метательного устройства боеприпас приобретает скорость, величина и изменение которой измеряется контактным или неконтактным способом одним из измерителей физических факторов боеприпаса (патент РФ авторов №2311661) и фиксируется в блоке 3 вычисления величины показателя эффективности боеприпаса. После подрыва на траектории или взаимодействия с исследуемым объектом физические факторы боеприпаса воздействуют на все или часть измерителей физических факторов боеприпаса, которые их регистрируют, и результаты измерений также записываются и накапливаются в блоке 3 вычисления величины показателя эффективности боеприпаса. Кроме того, в процессе полета боеприпас совершает нутационные колебания, которые существенным образом влияют на угол соударения снаряда с целью, а следовательно, и на его пробивное действие. Угол нутации снаряда и его изменение в процессе полета также должны измеряться измерителем физических факторов боеприпаса и фиксироваться в блоке 3 вычисления величины показателя эффективности боеприпаса (патент РФ авторов №2392639).
Пульты управления названы авторами многофункциональными, т.к. они выполняют функции снятия результатов измерений с измерителей параметров быстропротекающих процессов, обработки результатов измерений, их долговременного хранения и накопления, неконтактной (контактной) передачи, обеспечивают высокую оперативность снятия результатов измерений, сигнализацию об исправности пульта управления и готовности его к использованию.
При получении (уточнении) зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с параметрами физических факторов боеприпаса при минимально необходимом числе испытаний в заявляемом способе используется следующий методический подход.
Известно, что при исследовании процесса поражения исследуемого объекта при воздействии по нему боеприпаса возможно получение (уточнение известных) расчетных алгоритмов или зависимостей, связывающих показатели Y={уе}, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с параметрами воздействия, которые описываются некоторым множеством Х={xi}.
Для этого необходимо спланировать, провести эксперименты, обработать их данные, чтобы получить некоторое семейство функций
где {x1,x2,…,xN}={xi}.
Таким образом, выражение (3) является функцией ряда параметров. Значение уe является случайной величиной. Входные параметры xi в опытах могут задаваться целенаправленно на необходимом для получения зависимости (3) уровне, т.е. детерминированно. Связь между {уe} и {xi} характеризуется нежесткими соотношениями, а зависимость (3) является не функциональной, а стохастической. В этом случае связь зависимой переменной уе от независимых переменных {xi} может быть представлена уравнением регрессии (регрессионной моделью), а в основе статистического анализа экспериментальных данных для ее построения лежат методы регрессионного анализа.
Процесс построения регрессионной модели вида (3) в [2…4] рекомендуется разделить на несколько этапов, а именно:
планирование эксперимента;
проведение эксперимента - получение экспериментальных данных и их первичная обработка;
статистический анализ экспериментальных данных и построение регрессионной модели.
На этапе планирования эксперимента:
определяются входные переменные, области их варьирования, уровни, проводится их преобразование;
определяются выходные переменные, способы и погрешность их измерения;
выбирается структура регрессионной модели;
разрабатывается план эксперимента - выбираются экспериментальные точки.
На этапе получения экспериментальных данных:
проводятся опыты, вычисления значений выходных переменных;
проводятся обобщение и первичный анализ экспериментальных данных.
При построении регрессионной модели:
проверяется выполнение исходных предпосылок, необходимых для построения модели;
оцениваются параметры модели;
проверяется адекватность построенной модели;
оцениваются доверительные интервалы регрессии и прогнозные значения выходной переменной.
Планирование экспериментов позволяет получить зависимости, связывающие показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с величинами его физических факторов, при минимально необходимом числе испытаний.
Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность получения исходных данных для построения условного закона поражения исследуемого объекта и вычисления величины показателя эффективности поражающего действия боеприпаса за счет получения (уточнения) в результате испытаний зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с параметрами физических факторов боеприпаса и техническими характеристиками исследуемого объекта, при минимально необходимом числе испытаний, а также снизить сроки, трудоемкость и стоимость проведения испытаний из-за исключения операции способа, касающейся физического воздействия факторами боеприпаса на аналоги объекта исследования, которые обычно имеют высокую стоимость, большие массогабаритные размеры и использовать которые при проведении испытаний крайне трудно.
Источники информации
1. А.Н.Дорофеев, В.А.Кузнецов, Р.С.Саркисян. Авиационные боеприпасы. - М.: ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1968.
2. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессия. - М.: Финансы и статистика, 1981.
3. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. - М: Финансы и статистика, 1986.
4. Айвазян С.А. и др. Прикладная статистика. Справочное издание. - М.: Финансы и статистика, 1983.
1. Способ оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса, заключающийся в выделении на чертеже исследуемого объекта отсеков (зон), имеющих различную уязвимость к действию физических факторов боеприпаса, моделировании процесса обстрела исследуемого объекта некоторым количеством боеприпасов, построении условного закона поражения исследуемого объекта, вычислении величины показателя эффективности поражающего действия боеприпаса для исследуемого объекта, отличающийся тем, что при проведении испытаний определяют величины показателей поражающего действия боеприпаса, получают (уточняют) зависимости, связывающие показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с величинами его физических факторов и техническими характеристиками исследуемого объекта, при минимально необходимом числе испытаний.
2. Способ оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса по п.1, отличающийся тем, что осуществляют метание боеприпаса в заданном направлении, измеряют контактным или неконтактным способом скорость, угол нутации и координаты пролета до подрыва боеприпаса, а после подрыва на траектории или взаимодействия с исследуемым объектом измеряют физические факторы боеприпаса, которые воздействуют на все или некоторые из n измерителей М физических факторов боеприпаса, фиксируют одно или несколько изменяющихся во времени значений М физических факторов боеприпаса, передают на вход первого многофункционального пульта управления, осуществляют первым многофункциональным пультом управления запоминание, предварительную обработку результатов измерений, хранение и передачу результатов измерений в цифровом коде на вход второго многофункционального пульта управления, осуществляют вторым многофункциональным пультом управления получение числовых значений показателей поражающего действия боеприпаса и получение (уточнение) эмпирических зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие боеприпаса, с параметрами физических факторов, образующихся в окружающей среде в результате его подрыва, их хранение и передачу на вход ЭВМ.
3. Устройство оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса, содержащее устройство метания боеприпасов, трубку холодной пристрелки, исследуемый объект, при этом выход устройства метания изделий через трубку холодной пристрелки оптически связан с точкой попадания боеприпаса в исследуемый объект (подрыва боеприпаса) и координатами формирования физических факторов боеприпаса, отличающееся тем, что дополнительно введены первый и второй блоки неконтактных датчиков, блок передающих устройств, блок определения показателей поражающего действия боеприпаса и вычисления величины показателя эффективности боеприпаса, который состоит из последовательно соединенных первого, второго многофункционального пульта управления и ЭВМ, причем n-входы первого и второго блоков неконтактных датчиков оптически связаны с координатами пролета боеприпаса до и после его подрыва, а выходы соединены через блок передающих устройств с n-входами первого многофункционального пульта управления.
4. Устройство оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса по п.3, отличающееся тем, что первый многофункциональный пульт управления содержит блок управления и источник питания, выход которого соединен со вторым входом блока управления, блок управления содержит n-приемных устройств, блок обработки сигналов, клавиатуру, микроЭВМ, n-передающих устройств, блок памяти, USB-порт, стандартный СОМ-порт, блок контроля внутренних питающих напряжений, блок сигнализации, при этом n-входами первого многофункционального пульта управления являются n-входы приемных устройств блока управления, выходы которых соединены с n-входами блока обработки сигналов, n-выходы которых соединены с n-первыми входами микроЭВМ, вторым входом блока управления является второй вход микроЭВМ, третий вход которого соединен с выходом клавиатуры, n-первые, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы микроЭВМ соединены соответственно с n-входами передающих устройств, блоком памяти, USB-портом, СОМ-портом, блоком контроля внутренних напряжений, блоком сигнализации, выходы n-передающих устройств являются выходами блока управления и первого многофункционального пульта управления.
5. Устройство оперативной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса по п.3, отличающееся тем, что микроЭВМ второго многофункционального пульта управления осуществляет определение показателей поражающего действия боеприпаса, фугасного, зажигательного, пробивного, инициирующего, в соответствии со следующим алгоритмом, фугасное действие определяют на основе определения избыточного давления и удельного импульса ударной волны, избыточное давление на фронте ударной волны определяется в соответствии с выражением
,
где А, В, С - константы, определяемые при проведении экспериментов для каждого боеприпаса индивидуально;
R - расстояние до точки подрыва боеприпаса;
ω - масса взрывчатого вещества,
а удельный импульс определяется в виде выражения
где Δр - избыточное давление ударной волны;
τ - время действия фазы сжатия ударной волны,
зажигательное действие боеприпаса определяется в соответствии с выражением Кз=КсэКи,
где Ксэ - коэффициент световой энергии, как отношение времени свечения продуктов взрыва ко времени нарастания объема продуктов взрыва боеприпаса;
Ки - коэффициент интенсивности излучения продуктов взрыва, как отношение интенсивности излучения опытного и эталонного боеприпасов,
пробивное действие боеприпаса определяется в соответствии с выражением:
V0,5=М(Vн)·(1-Nн/N)+M(Vпр)·(1-Nпр/N),
где M(Vпр) и М(Vн) - математические ожидания скоростей пробивания и не пробивания преграды;
N - общее число экспериментов;
Nн - число опытов, в которых имело место не пробивание преграды;
Nпр - число опытов, в которых имело место пробивание преграды,
инициирующую способность снаряда определяют путем сравнения величин текущих показателей инициирования с величиной критического показателя инициирования.
6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что ЭВМ на основе полученных показателей и зависимостей строит условный закон поражения исследуемого объекта с учетом его характеристик уязвимости и вычисляет величину обобщенного показателя эффективности поражающего действия боеприпаса, при этом для условного закона поражения обобщенным показателем эффективности поражающего действия боеприпаса является среднее необходимое число попаданий ω.
