Способ решения основной задачи внешней баллистики неуправляемых реактивных снарядов длительных сроков хранения



Способ решения основной задачи внешней баллистики неуправляемых реактивных снарядов длительных сроков хранения
Способ решения основной задачи внешней баллистики неуправляемых реактивных снарядов длительных сроков хранения
Способ решения основной задачи внешней баллистики неуправляемых реактивных снарядов длительных сроков хранения
Способ решения основной задачи внешней баллистики неуправляемых реактивных снарядов длительных сроков хранения
Способ решения основной задачи внешней баллистики неуправляемых реактивных снарядов длительных сроков хранения

 


Владельцы патента RU 2590841:

Федеральное государственное бюджетное военно-образовательное учреждение высшего образования"Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области вооружения и может быть использовано при определении дальности стрельбы неуправляемыми реактивными снарядами длительных сроков хранения. В рассматриваемой области задача решена применительно к реактивным глубинным бомбам номенклатуры минно-торпедного вооружения Военно-Морского Флота для случая, когда пороховой заряд реактивного двигателя твердого топлива подвержен геронтологическим изменениям, связанным с его длительным хранением. С учетом допущений представляется возможным получать экспресс-оценки геронтологических изменений порохового заряда РДТТ, что является самым главным в принятии решения о целесообразности применения по назначению неуправляемых снарядов длительных сроков хранения. В случае положительного решения о применении неуправляемых реактивных снарядов длительных сроков хранения вносятся поправки на дистанцию стрельбы в виду геронтологического изменения порохового заряда РДТТ. Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности применения неуправляемых реактивных снарядов при стрельбе по заданной цели. 10 ил.

 

Изобретение относится к области вооружении и военной техники, комплексам и системам военного назначения и может быть использовано в области эксплуатации и восстановления вооружения и военной техники, техническом обеспечении.

Реактивная глубинная бомба (РГБ) представляет собой неуправляемый реактивный снаряд с фугасной боевой частью и реактивным двигателем на твердом топливе (РДТТ), состоит из трех основных частей: боевой, ракетной и стабилизатора.

Топливо порохового заряда (ПЗ) представляет собой заряд нитроглицеринового пороха РСИ-60 или ФСГ-2.

Длительный срок хранения пороховых зарядов двигателей реактивных глубинных бомб обуславливает существенные отклонения их баллистических характеристик.

Основные факторы, влияющие на физико-химическую стабильность пороховых зарядов, важнейшими из которых являются: срок хранения, температура, влажность и условия хранения боеприпасов.

Эти факторы оказывают влияние на улетучивание азотсодержащих компонентов и спиртовых примесей.

Все это приводит к понижению теплотворной способности, что, в свою очередь, приведет к изменению баллистических характеристик, таких как:

интенсивное газообразование;

температура горения порохового заряда;

давление в камере горения;

скорость горения порохового заряда.

Изменение баллистических характеристик приводит к сокращению времени горения и уменьшению реактивной тяги, а следовательно, и к изменению дистанции приводнения и параметров эллипса рассеивания реактивных глубинных бомб.

В этой связи представляется практически важным определение изменений параметров внешней баллистики, поскольку они определяют результат применения реактивных глубинных бомб по цели.

Решение основной задачи внешней баллистики трудоемкое и не охватывает проблему истощения порохового заряда реактивного двигателя твердого топлива длительного срока хранения.

Применительно к РГБ задача внешней баллистики рассматривается в постановке основной задачи внешней баллистики, при этом неуправляемый реактивный снаряд, каковым является РГБ, во время его движения рассматривается как материальная точка, движущаяся под действием трех сил:

1. Сила тяги (реактивная сила) РДТТ.

2. Сила тяжести.

3. Сила лобового сопротивления.

Движение неуправляемого реактивного снаряда рассматривается в нормальной земной системе координат. Влияние вращения Земли учтем введением постоянного по величине и направлению ускорения свободного падения, пренебрегая кориолисовым ускорением; кривизну Земли также учитывать не будем.

При решении задачи внешней баллистики для неуправляемого реактивного снаряда принимаются следующие допущения:

1. В любой момент времени продольная ось РГБ совпадает с вектором скорости.

2. Считаем поверхность моря плоскостью, проходящей через линию горизонта.

3. Поле силы тяжести однородное: g = const.

4. Масса материальной точки равна массе РГБ.

5. На активном участке траектории скорость РГБ постоянна.

6. Атмосфера неподвижна.

7. Вращение Земли отсутствует.

С учетом этих допущений движение РГБ на активном участке траектории описываются следующей системой уравнений:

где - ускорение движения реактивного неуправляемого снаряда;

Р - реактивная сила;

Ха - лобовое сопротивление;

m - масса реактивного неуправляемого снаряда;

m0 - начальная (стартовая) масса РГБ;

- масса порохового заряда в определенный момент времени;

g0 - ускорение свободного падения;

θ - угол вертикального наведения.

Движение снаряда на пассивном участке траектории описывается системой уравнений для движения обычного артиллерийского снаряда:

кинематические уравнения:

;

;

и уравнение движения относительно нормали

.

Система уравнений (1)-(5) для активного участка траектории полета РГБ и (2)-(4), (6) и (7) для пассивного описывает движение центра масс РГБ в плоскости стрельбы, перпендикулярной плоскости моря (фиг. 1).

Центр масс снаряда описывает траекторию ОАВ (фиг. 1). За начальную точку траектории (О) принимается точка вылета (схода), под которой понимают положение центра масс снаряда в момент, когда он теряет механическую связь с направляющей. В точку вылета помещаем начало неподвижной декартовой системы координат. Горизонтальную плоскость, проведенную через точку вылета, будем называть плоскостью моря, а вертикальную плоскость, проходящую через эту же точку, - плоскостью стрельбы.

Учитывая то, что вся траектория полета РГБ разделена на активный и пассивный участки, запишем дополнительное условие, определяющее дальность стрельбы Sстр.

где Sa - составляющая дальности стрельбы активного участка траектории;

Sn - составляющая дальности стрельбы пассивного участка траектории.

Следует подчеркнуть, что представленная постановка задачи обусловлена тем, что в отличие от ракет, для которых масса топлива может составлять до 90% массы всего летательного аппарата, что в свою очередь определяет необходимость рассмотрения полета тела переменной массы (уравнения Мещерского, Циолковского), рассматривается класс неуправляемых реактивных снарядов, у которых масса топлива не превышает 5…7% от массы всего снаряда.

Кроме этого, максимальное время горения порохового заряда РДТТ составляет 0,7 секунды, что составляет всего 2,5% времени полета реактивного снаряда.

Все это приводит к выводу о том, что изменением массы неуправляемого реактивного снаряда можно пренебречь.

При раздельном рассмотрении активного и пассивного участков необходимо определить условия сопряжения.

Основными условиями сопряжения параметров внешней баллистики является их равенство как для активного, так и для пассивного участков траектории в точке с координатой x=Sa, у=На. Таким образом, баллистические параметры РГБ в конце активного участка равны баллистическим параметрам вначале пассивной составляющей траектории. Этим условием обеспечивается выполнение свойства сплошности траектории полета РГБ.

Таким образом, для координаты x=Sa, у=На можно записать:

С учетом сформулированного условия сопряжения и исходя из системы уравнений для пассивного участка (2)-(4), (6) и (7) следует отметить, что задача внешней баллистики на пассивном участке траектории решается в постановке основной задачи внешней баллистики для обычного снаряда, стрельба которым производится с возвышением точки стрельбы над плоскостью моря На в соответствии с (9). При этом вектор скорости снаряда определяется условием (10).

При длительном хранении пороха изменится такое свойство, как плотность пороха.

Учет изменения, вызванного геронтологическими факторами, только одной величины не может считаться удовлетворительным, так как обычно изменяются не только плотность пороха, но и другие важные характеристики, такие как: скорость горения пороха, а также теплота взрывчатого превращения - калорийность пороха (Q) и сила пороха (f).

На фигуре 2 представлены силы, действующие на снаряд при полете его на активном участке.

Учитывая то, что дуга реактивного снаряда на активном участке траектории во много раз меньше дистанции активного участка (ζ<<Sa) пренебрегаем ею и считаем, что ζ=0.

Для определения зависимости высоты и дальности активного участка траектории от времени горения порохового заряда РДТТ и угла бросания РГБ воспользуемся выражениями:

В процессе длительного хранения изменяется средняя плотность пороха ввиду процессов массопереноса и автокатализа.

В модельной задаче будем считать, что при стрельбе реактивным снарядом с кондиционным пороховым зарядом (ПЗ) РДТТ сгорает весь заряд (µ=1). Для порохов длительных сроков хранения эффект их истощения будем рассматривать как неполное сгорание ПЗ, тогда для них µ<1.

Учитывая то, что как показал анализ химического состава порохов и исследования по снижению массы ПЗ в ходе их длительного хранения, в диапазоне до 30-40 лет, снижение массы составляет 3-7%, а иногда и более. Поэтому целесообразно рассмотреть диапазон изменения µ=0,9…1,0.

В модели были заданы значения µ=1 для нормальных и µ=0,9-0,95 для истощенных в процессе длительного хранения пороховых зарядов РДТТ.

На фигурах 3-5 показаны зависимости просадки активного участка траектории реактивного снаряда при различных углах стрельбы и доли сгоревшего заряда.

Полученные результаты послужили основанием для выявления закономерности изменения высоты траектории в окончании активного участка траектории как функции угла бросания и степени истощения порохового заряда РДТТ в процессе хранения, которая выражалась через долю сгоревшего порохового заряда РДТТ µ (фиг. 6).

При этом кривые функции Ha(µ), для различных θ, аппроксимировались линейными функциями, после чего было получено обобщенное уравнение в виде:

при 25°≤θ≤45° и 0,85≤µ≤1.

На основе (12) представляется возможным оценить горизонтальную дальность активного участка траектории РГБ от времени горения ПЗ РДТТ и угла бросания РГБ (фиг. 7-9).

Полученные изменения горизонтальной дальности активного участка траектории послужили основанием для выявления обобщенной двухпараметрической зависимости от угла бросания и степени истощения порохового заряда РДТТ в процессе хранения (фиг. 10).

При этом кривые функции Sa(µ), для различных θ, аппроксимировались линейными функциями, после чего было получено обобщенное уравнение в виде:

при 25°≤θ≤45° и 0,85≤µ≤1.

Полученный способ стрельбы реактивной глубинной бомбой длительного срока хранения дает возможность определять зависимости высоты и горизонтальной дальности в конце активного участка траектории РГБ от времени горения порохового заряда РДТТ и угла бросания, что позволяет исключить решение каждого раза основной задачи внешней баллистики, за счет нахождения значения эффективной скорости горения порохового заряда реактивного двигателя твердого топлива РГБ длительного срока хранения.

Отсутствие систематических опытовых стрельб, а также полных и достоверных данных результатов практических бомбовых стрельб не позволяет эмпирическими методами определить оценку влияния изменяющихся баллистических характеристик на эффективность боевого применения РГБ. Поэтому задача может быть решена путем совместного использования результатов теоретических исследований и пассивного эксперимента - имеющихся данных о стрельбе РГБ различных сроков хранения.

Эксперименту подвергались реактивные глубинные бомбы (РГБ-60 и РГБ-12), находящиеся на хранении в интервале от 29 до 41 года.

Исследования проводились с целью определения:

состояния пороховых зарядов, находящихся на хранении 30 и более лет;

соответствия баллистических характеристик РГБ табличным значениям.

При осуществлении такого эксперимента выбирались параметры стрельбы, необходимые для достижения цели исследования:

№ партии РГБ;

год выпуска РГБ;

расстояние стрельбы до цели (стрельба на дистанцию);

фактически зафиксированная дистанция стрельбы РГБ;

угол возвышения реактивной бомбометной установки.

В результате обработки данных был сформирован массив исходных данных по партиям, годам хранения и типам РГБ.

Была смоделирована дальность стрельбы реактивными глубинными бомбами длительных сроков хранения с использованием данных, взятых из отчетов о результатах практических стрельб, описанных в вычислительной среде MathCAD.

Полученные выражения (13) и (14) позволяют определять высоту и дальность траектории в конце активного участка траектории полета РГБ в зависимости от угла бросания и степени истощения порохового заряда реактивного двигателя твердого топлива, не решая каждый раз задачу внешней баллистики.

Методы решения задачи на пассивном участке траектории достаточно хорошо отработаны и автоматизированы. Разработанный подход, предполагающий использование указанных выше выражений вместо решения задачи внешней баллистики для активного участка траектории, позволяет, в совокупности, определить, с требуемой для практики точностью, дальность стрельбы РГБ как с кондиционным ПЗ, так и с зарядом, подвергшимся геронтологическим изменениям в виду длительного хранения.

Технико-экономический эффект данного изобретения предполагает повышение точности стрельбы РГБ длительных сроков хранения.

Способ решения основной задачи внешней баллистики при стрельбе неуправляемыми реактивными снарядами, состоящий в усовершенствовании модели определения высоты и дальности в конце активного участка траектории от времени горения порохового заряда реактивного двигателя твердого топлива и угла бросания реактивной глубинной бомбы длительных сроков хранения, отличающийся тем, что дополнительно учитывается степень истощения порохового заряда, что повышает точность стрельбы и позволяет не решать каждый раз основную задачу внешней баллистики.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования функционирования снарядов на ракетном треке. Способ включает установку снаряда на ракетную тележку под заданным углом к рельсовой направляющей, размещение мишени на заданном расстоянии от тележки под заданным углом встречи снаряда с поверхностью мишени, раскрутку снаряда вокруг его продольной оси до заданной угловой скорости, запуск ракетного двигателя, разгон снаряда до заданной скорости.

Группа изобретений относится к оборудованию для испытаний пиротехнических изделий (ПИ). Способ определения характеристик самопроизвольного срабатывания ПИ включает тепловое воздействие на корпус ПМ с заданным темпом нагрева до момента его самопроизвольного срабатывания и фиксацию температуры корпуса ПИ, при которой произошло самопроизвольное срабатывание.

Изобретение относится к области испытательной и измерительной техники, а именно к способам определения пространственных координат и энергетических характеристик взрыва боеприпасов.

Изобретение относится к области испытательной и измерительной техники, а именно к способам определения теплового действия объекта испытаний (ОИ). Способ определения теплового действия объекта испытания характеризуется тем, что на пункте управления испытаниями (ПУИ) устанавливают информационный датчик, имеющий геодезическую привязку к системе пространственных координат испытательной площадки (ИП), устанавливают на ОИ маяк, включают маяк ОИ и измерители температуры, имеющие приемо-передающую антенну, соединенные каждый с матрицей n датчиков температуры, расположенных в каждой ИТ, принимают информационным датчиком сигналы от маяка ОИ и измерителей температуры, обрабатывают поступившие сигналы, определяют пространственные координаты ОИ и измерителей температуры на ИП, сохраняют координаты ОИ и измерителей температуры в памяти ЭВМ, убирают маяк с ОИ, производят подрыв ОИ, измеряют максимальную температуру, изменение температуры во времени и тепловой импульс в каждой измерительной точке, профиль теплового поля в измерительной точке, обрабатывают результаты измерений и записывают параметры теплового поля в каждой измерительной точке в блок памяти ЭВМ, формируют в автоматизированном режиме документ испытания.

Изобретение относится к мишенным обстановкам и стендам щитового типа для определения характеристик осколочного поля, формируемого при взрыве боеприпаса с искусственным или естественным дроблением корпуса.

Изобретение относится к области испытаний боеприпасов. Способ испытания боеприпасов на гидроудар заключается в том, что типовой отсек выполняют герметичным, оснащают его закрывающейся заливной горловиной и полностью заполняют жидкостью.

Группа изобретений относится к области испытаний боеприпасов. При испытании производят выстрел объекта испытания в виде фрагмента или уменьшенной модели боеприпаса из баллистической установки, подрывают в заданной точке его заряд, регистрируют характеристики проходящей воздушной ударной волны, образованной при подрыве объекта испытания, имеющего на момент подрыва собственную скорость, и их распределения в полупространстве.

Группа изобретений относится к области испытания боеприпасов. Способ заключается в том, что размещают полуцилиндрическую мишень, выполненную в виде N секторов неконтактных датчиков и определяют дифференциальный закон распределения осколков по направлениям разлета в каждом эшелоне осколочного поля боеприпаса на основе фиксации координат сработавших чувствительных элементов линейки фотоприемников в картинной плоскости.

Группа изобретений относится к области испытания боеприпасов и может быть использована при испытаниях боеприпасов дистанционного действия. Способ включает осуществление с помощью устройства инициирования последовательного подрыва набора опытных боеприпасов с полным накрытием их полями поражения входной стенки имитатора типового топливного отсека с последующим образованием пробоин в имитаторе топливного бака, осуществление непосредственного контакта продуктов взрыва, осколков, паров и выливающегося из пробоин имитатора топливного бака топлива, воспламенение и горение топлива, фиксацию факта возгорания топлива.

Группа изобретений относится к области испытания боеприпасов. Способ заключается в размещении полуцилиндрической мишени, выполненной в виде N секторов неконтактных датчиков и определении дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета в каждом эшелоне осколочного поля боеприпасов на основе фиксации координат сработавших чувствительных элементов фотоприемника в картинной плоскости.

Способ определения характеристик срабатывания детонирующего устройства относится к измерительной технике и может быть использован для определения характеристик срабатывания детонирующих устройств, обеспечивающих инициирование зарядов взрывчатого вещества (ВВ), в частности определения момента инициирования детонирующим устройством заряда ВВ относительно момента подачи задействующего импульса. Знание данных моментов времени облегчает проектирование и отработку систем инициирования, в которые входят детонирующие устройства, для расчета их газодинамических характеристик. Способ включает подачу задействующего импульса и формирование детонационной волны в заряде ВВ детонирующего устройства, которой задействуют инициируемый заряд ВВ. Определяют момент подачи задействующего импульса на детонирующее устройство и момент передачи инициируемому заряду детонационного импульса. Регистрацию второго момента осуществляют, по меньшей мере, с помощью одного оптического датчика, выполненного на основе оптоволоконной линии, установленной перпендикулярно оси детонирующего устройства и обращенной одним торцом к зоне передачи детонации, а другим - к регистрирующей аппаратуре. Регистрацию световых вспышек оптического излучения осуществляют путем преобразования светового сигнала в электрический, по которым и фиксируют момент передачи детонационного импульса инициируемому заряду ВВ, относительно времени подачи задействующего импульса на детонирующее устройство. Изобретение позволяет повысить достоверность информации при испытаниях. 2 ил.
Наверх