close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Программно - методический комплекс определения внутрибаллистических характеристик выстрела..pdf

код для вставкиСкачать
Современные методы обучения
_________________________________________________________________________________________________________________
Список литературы
1. Ишков А.Д. Учебная деятельность студента: психологические
факторы успешности. М.: Изд-во АСВ, 2004. 224 с.
2. Смирнов С.Д. Психологические факторы успешной учебы студентов вуза. URL: http://www.psy.msu.ru/science/public/smirnov/students.html
M.V. Arsentieva
PSYCHOLOGICAL FACTORS OF SUCCESSFUL TRAINING OF STUDENTS IN
HIGHER EDUCATION INSTITUTION
In article the analysis of the psychological factors influencing success of training of
the student is carried out.
Key words: increase of success of training, psychological factors.
Получено 17.10.12
УДК 372.862
А.А. Акимов, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-05-50 (Россия, Тула, ТулГУ),
М.С. Воротилин, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-05-50,
vms-vorotilin@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
И.Н. Кирюшкин, д-р техн. наук, доц., (4872) 35-05-50
(Россия, Тула, ТулГУ),
О.В. Чукова, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-24-88
(Россия, Тула, ТулГУ)
ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ВНУТРИБАЛЛИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСТРЕЛА
Представлен программно-методический комплекс для решения основной
задачи внутренней баллистики при подготовке специалистов по специальности 170100
«Боеприпасы и взрыватели».
Ключевые слова: внутренняя баллистика, программно-методический комплекс.
Реализация учебного плана подготовки студентов по специальности
170100 «Боеприпасы и взрыватели» в рамках дисциплины «Основы баллистики и аэродинамики» (раздел «Внутренняя баллистика») предусматривает изучение следующих разделов:
– методы расчета внутрикамерных процессов в ствольном баллистическом двигателе (СБД);
– система уравнений внутренней баллистики СБД, зависимость выходных баллистических характеристик от основных проектных параметров;
– алгоритм решения задач внутренней баллистики.
221
Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 11. Ч. 2
_________________________________________________________________________________________________________________
В рабочей программе дисциплины в рамках учебного плана на изучение данных разделов отводится один час лекционных и четыре часа лабораторных занятий. В то же время в результате освоения дисциплины
обучающийся должен:
знать структуру математических моделей расчета процесса движения объекта в направляющей пусковой установки; термодинамический метод решения задач внутренней баллистики для установок и твердотопливных баллистических двигателей (БД);
уметь разрабатывать математические модели внутрибаллистического и внешнебаллистического этапов движения объекта; анализировать
влияние различных факторов на процессы, протекающие в БД.
владеть навыками работы со специализированными пакетами прикладных программ аэродинамических и баллистических расчетов.
Ограниченность аудиторного времени, сокращение финансирования
для проведения полигонных и эксплуатационных практик, отсутствие
современной лабораторной базы проведения экспериментов с
энергетическими материалами обуславливают необходимость разработки
методов обучения, базирующихся на использовании вычислительной
техники, таких, как электронные книги и учебники, информационные
сайты, базы данных и т.д. [1].
На кафедре «Газовая динамика» для изучения разделов курса
«Основы баллистики и аэродинамики» разработан программнометодический
комплекс
определения
внутрибаллистических
характеристик, позволяющий получать данные по 14 основным
параметрам, характеризующим явление выстрела.
Применение в практике инженерных расчетов ЭВМ позволяет задачу определения параметров состояния газа в канале ствола свести к задаче
численного решения замкнутой системы уравнений, представляющую собой математическую модель взаимосвязанных процессов, протекающих в
канале ствола во время пиродинамического периода и периода последействия.
Математическая модель процесса выстрела представлена в виде
системы уравнений, выражающих основные закономерности процессов,
протекающих в канале ствола за время работы СБД. Данная модель включает в себя уравнение изменения массы газа; уравнение относительного
притока газа при горении заряда; уравнение изменения внутренней энергии газа; уравнение, определяющее потери энергии газа на теплоотдачу;
уравнение изменения скорости газа у дна изделия (скорости изделия) в пиродинамическом периоде и скорости газа в дульном срезе в периоде последействия; уравнения изменения давления газа у дна изделия в пиродинамическом периоде и в дульном срезе в периоде последействия; кинема222
Современные методы обучения
_________________________________________________________________________________________________________________
тическое уравнение; уравнение изменения импульса силы давления газа на
дно канала ствола; уравнение для давления газа на дно канала ствола;
уравнения для осредненных по объему (среднемассовых) величин давления, температуры и плотности газа; уравнение для коэффициента теплоотдачи; уравнения изменения свободного объема канала ствола и поверхности теплообмена [2, 3].
Математическая модель реализована в программной среде DELPHI
и представляет собой удобный для пользователя интерфейс. Программнометодический комплекс состоит из четырех основных блоков: блока исходных данных, блока дополнительных условий выстрела, блока результатов расчета и блока методической информации.
Блок исходных данных комплекса предусматривает ввод исходных
внутрибаллистических параметров (табл. 1) с указанием дополнительной
информации об условиях стрельбы. Также в программе предусмотрено использование данных о стандартных образцах изделий с возможностью их
изменения и проведения дальнейших теоретических исследований.
Таблица 1
Исходные внутрибаллистические параметры в процессе выстрела
Класс параметров
Геометрические параметры
изделия
Геометрические параметры
ствола
Массовые характеристики
изделия
Энергетические параметры
пороха
Условия заряжания
Условия проведения
выстрела
Внутрибаллистические параметры
Калибр,
Объем зарядной каморы (гильзы)
Путь пули по каналу ствола,
Площадь поперечного сечения канала
ствола,
Площадь поверхности зарядной каморы
–Масса изделия,
–Масса порохового заряда
Теплота горения пороха,
Импульс давления пороховых газов
Формы порохового зерна,
Плотность заряжания порохового заряда
Атмосферное давление,
Начальная температура стенки ствола
Общий вид окна модуля данных для баллистического расчета представлен на рис. 1.
223
Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 11. Ч. 2
_________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 1. Общий вид модуля данных для баллистического расчета
Для учета влияния дополнительных факторов на внутрибаллистический процесс в программно-методическом комплексе предусмотрен ввод
информации в диалоговом окне, общий вид которого представлен на
рис. 2.
Кроме того, программа позволяет смоделировать воздействие
внешних факторов, задавая параметры реальных условий стрельбы (выстрел в воде, стрельба с использованием стволов различной конфигурации).
Рис. 2. Общий вид модуля дополнительных условий
Результаты расчета приводятся в виде сводной таблицы значений
параметров выстрела (рис. 3). Также для основных внутрибаллистических
характеристик: давления пороховых газов (рис. 4, а) и скорости изделия в
канале ствола (рис. 4, б) – предусмотрена возможность построения графи-
224
Современные методы обучения
_________________________________________________________________________________________________________________
ческих зависимостей их изменения в процессе движения изделия по каналу
ствола в течение всего явления выстрела.
Рис. 3. Общий вид модуля результатов расчетов
а
б
Рис. 4. Модуль результатов внутрибаллистического расчета:
а – давления пороховых газов; б – скорости изделия в канале ствола
Также в программном комплексе реализована возможность расчета
обратной задачи внутренней баллистики с определением исходного параметра выстрела при известных величинах выходных внутрибаллистических характеристик, представленных в модуле обобщенных результатов
расчета. Программный комплекс позволяет визуализировать процесс выстрела с построением графиков зависимостей основных внутрибаллистических характеристик: давления пороховых газов Р (бар) и скорости пули в
канале ствола V (м/с) от его длины и рассчитать величины, характеризующие процесс выстрела в зависимости от пути, пройденного пулей по каналу ствола.
В качестве учебно-методической составляющей в комплексе предусмотрен модуль теоретического материала (рис. 5) с подробным изложением теоретических основ используемой математической модели.
225
Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 11. Ч. 2
_________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 5. Модуль теоретического материала
Для демонстрации примера решения основной задачи внутренней
баллистики в качестве объекта исследования воспользуемся изделием общего назначения калибра 30×178 мм (рис. 6).
Рис. 6. Общий вид изделия калибра 30×178 мм
На рис. 7 представлены результаты теоретических расчетов по определению давления пороховых газов в канале ствола. В табл. 2 указаны
значения величин давления, полученные в ходе расчета и эксперимента, а
также значения, принимаемые в соответствии с ТУ [4].
На рис. 8 представлены результаты распределения скорости изделия в канале ствола, табл. 3 – значения величин скорости, полученные в
ходе расчета и эксперимента, а также значения, принимаемые в соответствии с ТУ [4].
Рис. 7. График распределения давления пороховых газов
по длине канала ствола P=f(l) для изделия калибра 30×178 мм
226
Современные методы обучения
_________________________________________________________________________________________________________________
Таблица 2
Значения давления пороховых газов
для изделия калибра 30×178 мм (Р, бар)
l, мм
50 100 150
ТУ min 400 180 110
ТУ max 600 270 170
Расчетные
498,4 225,3 139,7
данные
Опытные
492 220 131
данные
δР%
1,3 2,3 6,2
200 250 300 350 400 450 500 550 600
75 60 45 35 30 25 25 20 15
115 85 70 55 45 40 35 30 25
97,3 72,9 57,3 46,6 38,9 33,1 28,9 24,9 21,9
95
68
53
44
35
32
27
24
22
2,4
6,7
7,5
5,6
10
3,3 6,5 3,6 0,4
Рис. 8. График распределения скорости изделия в канале ствола V=f(l)
Таблица 3
Значения величины скорости пули для изделия 30×178 мм (V, м/с)
l, мм
ТУ min
ТУ max
Расчетные
данные
Опытные
данные
δV%
100
159
175
200
180
198
300
188
208
400
194
214
500
198
218
600
200
222
167
189
198
204
208
211
165
190
195
200
205
210
1,2
0,5
1,5
1,9
1,4
0,4
227
Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 11. Ч. 2
_________________________________________________________________________________________________________________
В ходе сравнения полученных показателей давления газов установлено, что максимальное отклонение результатов для боеприпасов соответствующих калибров составляет: 545×39 мм – 5,8 %; 9×18 мм – 8 %;
14.5×108 мм – 2,8 %; 23×112 мм – 2,3 %; 30×178 мм – 10 %. При этом технические условия допускают отклонение результатов величин давления
для калибров: 5.45×39 мм – 15,2 %; 9×18 мм – 16,2 %; 14.5×108 мм –
12,3 %; 23×112 мм – 15,6 %; 30×178 мм – 18,5 % [4].
Таким образом, использование программно-методического комплекса способствует углубленному творческому изучению материала и
обеспечивает интенсификацию усвоения теории внутренней баллистики
СБД.
Список литературы
1. Сатаров А.В. Вариант модели среды образования // Известия
ТулГУ. Проблемы специального машиностроения. 2005. №8. С. 446  451.
2. Серебряков, М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и
пороховых ракет. М.: Оборонгиз, 1962. 703 с.
3. РТМ 3-611-74 Оружие стрелковое. Методы термогазодинамических расчетов. М.: Изд-во стандартов, 2003. 42с.
4. ГОСТ Р 50530-2010. Патроны к гражданскому и служебному огнестрельному оружию, устройствам промышленного и специального назначения. Технические требования и методы испытаний. Изд. с июля 2010
взамен ГОСТ 50530-2007; введ. 25.04.2007.
A.A. Akimov, M.S. Vorotilin, I.N. Kirushkin, O.V. Chukova
PROGRAM-METHODICAL
COMPLEX
OF
SHOT
INTRABALLISTIC
CHARACTERISICS EVALUATION
Program-methodica complex for the decision of the main task of the interior ballistics for training on speciality 170100 "Ammunition and fuses" is described.
Key words: interior ballistics, program-methodical complex.
Получено 17.10.12
228
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
13
Размер файла
1 016 Кб
Теги
комплекс, программа, методические, выстрелы, внутрибаллистических, pdf, характеристика, определение
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа