Баллистическое проектирование неуправляемых реактивных снарядов (НРС)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Баллистическое проектирование неуправляемых реактивных снарядов (НРС)



Содержание

1. Баллистическое проектирование боеприпасов ствольной артиллерии

1.1 Постановка задачи баллистического проектирования

1.2 Обоснование банка модулей баллистического проектирования

1.2.1 Модуль внутренней баллистики

1.2.2 Модуль внешней баллистики

1.2.3 Модуль оценки эффективности действия

1.2.4 Модуль оптимизации

1.3 Проверка адекватности имитационной модели

1.4 Параметрический анализ баллистического решения

1.5 Оптимизация баллистического решения боеприпаса

1.5.1 Выбор критерия оптимизации, системы ограничений и вектора оптимизируемых параметров

1.5.2 Постановка задачи оптимизации баллистического решения

1.5.3 Выбор метода оптимизации и условий машинного эксперимента

Заключение по разделу 1

2. Баллистическое проектирование неуправляемых реактивных снарядов (НРС)

2.1 Постановка задачи

2.2 Программное обеспечение баллистического проектирования НРС

2.3 Параметрический анализ баллистического проектирования НРС

2.4 Оптимизация баллистического решения НРС

2.4.1 Выбор критерия оптимизации, системы ограничений и вектора оптимизируемых параметров

2.4.2 Выбор условий машинного эксперимента

2.4.3 Анализ результатов и принятие решения по конструкции

Заключение по разделу 2

Список используемой литературы

Приложение 1

Приложение 2



Введение

Ушел в историю XX в. - век стремительного научно-технического прогресса и двух мировых войн. Пожалуй, невозможно сейчас найти какую-либо область науки и техники, в которой не были совершены крупнейшие открытия и технологические прорывы. Естественно, что многие из них интенсивно используются в целях обеспечения безопасности государств, а именно, в военно-технической области, в результате чего были созданы самые разнообразные средства поражения и боеприпасы как для вооруженных сил, так и для других силовых структур. И хотя последнее десятилетие XX в. И начало XXI в. Ознаменовались прекращением противостояния военно-политических блоков, возглавляемых сверхдержавами, и изменением международной обстановки, обычные СП и БП и в обозримом будущем останутся основным фактором сдерживания и огневого воздействия в возможных межрегиональных конфликтах и локальных войнах. Данный вывод наглядно подтвердили результаты проведения операции «Буря в пустыне» группировкой многонациональных сил против Ирака в 1991 г. Тогда в тактической полосе обороны от артиллерийского огня иракские войска понесли более 50% общих потерь. Аналогичная ситуация имела место в Ираке и в 2003 г. при осуществлении операции «Шок и трепет».

Обеспечение военной безопасности остается по-прежнему важной задачей любого государства. Для решения этой проблемы необходимо неустанно, ответственно совершенствовать вооружение и военную технику рода войск. Главное на сегодня - оснащение ракетных войск и артиллерии высокоэффективными комплексами автоматизированного управления и разведки, а также модернизированными или перспективными ракетными и артиллерийскими комплексами, средствами всестороннего обеспечения и защиты. Именно комплексирование существующих средств разведки, поражения и всестороннего обеспечения на основе разрабатываемых автоматизированных средств управления позволит создать техническую основу разведывательно-огневых систем ракетных войск и артиллерии.

Одной из актуальнейших задач сегодня стала модернизация наиболее эффективных существующих образцов (комплексов) вооружения, военной техники и боеприпасов. За счет улучшения их характеристик, повышения боевых возможностей, продления сроков службы, поддержания вооружения в технической исправности и готовности к боевому применению можно добиться очень много. Модернизация осуществляется как путем замены отдельных компонентов, узлов, агрегатов, блоков, так посредством изменения конструкции, применения новых материалов, внедрения прогрессивных технологии в их производство и проектирование. Например, модернизация реактивных систем залпового огня достигается за счет оснащения боевой машины автоматизированной системой управления наведением и огнем. Модернизация боеприпасов является очень важным звеном модернизации артиллерийских комплексов. А благодаря современным методам проектирования с помощью ЭВМ, не прибегая к экспериментам и опытным стрельбам, стало возможно отсеивать нежизнеспособные варианты проектных решений, это значит снижается время от получения ТЗ до выхода боеприпаса с конвейера. Это позволяет оперативно изготавливать боеприпасы в нужном количестве.

В целом модернизация наличного вооружения и военной техники позволит значительно увеличить суммарный прирост реальных огневых возможностей ракетных войск и артиллерии. Но наряду с модернизацией крайне важно создавать перспективную технику, сохранить и развивать научно-технический и технологический потенциал.



1. Баллистическое проектирование боеприпасов ствольной артиллерии

1.1 Постановка задачи баллистического проектирования

Под баллистическим проектированием на основе системных принципов понимают определение оптимальных основных конструктивных, экономических и др. характеристик, предъявляемых к ствольному комплексу в целом, и к каждому элементу комплекса в отдельности.

В математической модели эти требования можно выразить при помощи системы ограничений и связей, определяющих функционирование комплекса. В данной работе система связей представлена следующими ограничениями:

* PMAX ? [PMAX]

* VOTK ? [V OTK]

* Х ? Х ГAP

* CБЗ -> CMIN

Технические характеристики артиллерийского орудия и снаряда

Наименование: Д1

Тип снаряда и его наименование: Г 530Ш

Калибр, мм 152,4

Объём зарядной каморы, м3 0,0057

Масса метательного заряда, кг 3,42

Максимальное давление пороховых газов, МПа 225

Масса штатного снаряда, кг 40

Начальная скорость V0, м/с 508

Угол бросания, рад 0,785

Наибольшая табличная дальность стрельбы, м 12400

Масса взрывчатого вещества, кг 4,9

Полная длина снаряда, м 0,5975

Высота головной части снаряда, м 0,3045

Расстояние между центром массы и основанием оживала, м 0,045

Коэффициент формы снаряда 1,15

1.2 Обоснование банка модулей баллистического проектирования

1.2.1 Модуль внутренней баллистики

Предметом изучения классической внутренней баллистики является движение снаряда внутри канала ствола артиллерийского орудия. При этом рассматривается система, состоящая из орудия, снаряда и метательного заряда.

Основная задача внутренней баллистики заключается в отыскании зависимостей между пиродинамическими элементами(t, l, V, P и др.) и параметрами(d, q, щ и др.). При этом получают и интегрируют систему дифференциальных уравнений внутренней баллистики, описывающую процессы, протекающие в орудии при выстреле.

Программное обеспечение (ПО) по функциональному назначению разбито на отдельные секции (модули). По виду выполняемой работы модули можно разделить на расчетные и сервисные. Расчетные модули предназначены для выполнения определенных вычислительных операций. Сервисные - для улучшения связи пользователя с программой, обслуживания расчетных модулей.

PROCEDURE BALRK;

Подпрограмма расчета пиродинамических параметров методом Рунге-Кутта;

PROCEDURE pmcl2;

Пoдпpoгpaммa pacчeтa пиpoдинaмичecкиx пapaмeтpoв мeтoдом Слухоцкого;

PROCEDURE GBDBB;

Пoдпpoгpaммa пpeднaзнaчeна для oпpeдeлeния cpeдинныx oшибoк cтpeльбы cиcтeмa измepeния вeличин "CИ".

1.2.2 Модуль внешней баллистики

В общем случае выбор данных, необходимых для решения поставленной задачи осуществляется исходя из требований, предъявляемых к артиллерийской системе. Проверка внешнебаллистических характеристик является подтверждением правильности выбора конструктивной схемы снаряда и выполнения всех требований технического задания.

Основная задача внешней баллистики сводится к вычислению траектории снаряда, для чего необходимо проинтегрировать дифференциальные уравнения поступательного движения. Однако в конечном виде эти уравнения не интегрируются, потому что входящие в них функции сопротивления воздуха G(V) и плотности H(y) имеют очень сложное аналитическое представление или вообще не имеют его, а задаются таблицами.

При проектировании снаряда к нарезному орудию рассчитывают устойчивость полета снаряда в момент вылета его за дульный срез ствола орудия и направленность в вершине траектории.

При этом необходимо определить:

· коэффициент гироскопической устойчивости снаряда;

· расчетную длину хода нарезов ствола орудия;

· величину углового отклонения оси снаряда в момент вылета его из канала ствола;

· динамический угол в вершине траектории;

· максимальную дальность стрельбы.

PROCEDURE GOFSTQUI;

Пoдпpoгpaммa пpeднaзнaчeна для быстрого pacчeтa элeмeнтoв тpaeктopии по формулам, аппроксимирующим таблицы внешней баллистики для угла бросания 0° - 45°;

PROCEDURE GOFST1;

Пoдпpoгpaммa пpeднaзнaчeна для pacчeтa элeмeнтoв тpaeктopии методом Эйлера;

PROCEDURE PVHAI;

Подпрограмма, осуществляющая расчет рекомендуемой высоты головной части изделия и коэффициент формы по закону 1943 года.

1.2.3 Модуль оценки эффективности действия

Для оценки правильности конструктивного решения задачи, поставленной техническим заданием, и обоснования преимущества вновь спроектированного снаряда по сравнению со штатным, необходимо выполнить проверочные расчеты параметров, характеризующих действие снаряда у цели.

При разработке осколочного изделия необходимо определить следующее:

1) число убойных осколков;

2) скорость разлета осколков;

3) распределение осколков в сфере разлета;

4) зоны поражения;

5) вероятность поражения цели.

При разработке фугасных изделий необходимо рассчитать:

· радиусы зон разрушения преграды;

· давление во фронте ударной волны;

· объем воронки;

· коэффициент фугасности.

При разработке осколочно-фугасного снаряда необходимо произвести оценку эффективности как осколочного, так и фугасного действия снаряда.

PROCEDURE RASXOD;

Подпрограмма, предназначенная для определения потребного количества изделий для решения боевой задачи.

PROCEDURE WEIGHT;

Подпрограмма, осуществляющая расчет весогабаритных характеристик ствола в зависимости от условий заряжания и механических характеристик материала.

1.2.4 Модуль оптимизации

Модуль, предназначенный для моделирования основных процессов, протекающих при функционировании ОФС, позволяющий на ранних этапах проектирования производить исследование влияния любого интересующего пользователя параметра (из набора, представленного в параметрической модели ОФС) на показатели функционирования БП в канале ствола орудия, на траектории и у цели.

Пакет прикладных программ имеет в своем составе поисковые модули, реализующие метод случайного поиска и поиска методом деформируемого симплекса соответственно, что позволяет использовать пакет в режиме постановки и решения оптимизационных задач.

Оптимизационная модель отличается от модели анализа следующим:

а) наличием оптимизационного модуля, вырабатывающего на каждом оптимизационном шаге набор значений варьируемых параметров из их области допустимых значений,

б) наличием блока проверки ограничений первого и второго рода, позволяющим поисковому модулю принимать или отвергать данный набор варьируемых параметров.

Проведенная работа направлена на решение проблемы автоматизации проектно-исследовательских работ.

PROCEDURE POISKM;

Подпрограмма, предназначенная для организации случайного поиска в задаче оптимизации.

PROCEDURE POISKS;

Программа выбора лучшего варианта методом " деформируемого симплекса ".

PROCEDURE MAIN;

головная программа задачи анализа и синтеза организует определенную последовательность обращения к подпрограммам.

1.3 Проверка адекватности имитационной модели

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Коэффициент учета нарезов KS= 0,810

Параметр расширения ПГ TE= 0,236

Характеристика формы порохового зерна KA= 0,721

Давление форсирования P0= 30000000

Плотность пороха DK= 1600,000

Предел упругости материала ствола SI= 1000000000,000

Запас прочности закрытой части ствола NK= 1,100

Запас прочности открытой части ствола ND= 2,000

Коэффициент связи стоимости ствола с его массой KST= 1,000

Плотность стали ствола GST= 7600,000

Коэфф. связи стоимости гильзы с массой пороха KG= 2,000

Коэффициент повторного использования гильзы KGI= 0,500

Коэффициент связи массы снаряда с его стоимость KCH= 0,400

Показатель степени влияния МАХ давл. на стоимость ствола HG= 0,100

Показатель степени влияния длины ствола на его стоимость HCH= 0,100

Коэффициент учета потерь K= 2,000

Стоимость 1 кг пороха CW= 3,000

МАХ давление в стволе прототипа A= 2498615,406

Коэффициент наполнения снаряда KN= 0,130

Коэффициент живой силы KGS= 16,000

Количество орудий, привлекаемых для решения боевой задачи KOR= 18,000

Математическое ожидание поражения целей MO= 0,250

Приведенные размеры цели по глубине GG= 200,000

Приведенные размеры цели по фронту FF= 300,000

Срединное отклонение в баллистическом коэффициенте RC= 0,005

Показатель степени в законе сопротивления воздуха NM= 1,500

Плотность воздуха R0= 1,250

Угол бросания TT0= 0,785

Коволюм AL= 0,001

Функция учета требований к эфф. снаряда на его стоимость FEE= 1,000

Сила пороха FT= 1013300,000

Индекс ошибок подготовки стрельбы KSP= 3,000

Калибр D= 0,152

Дальность стрельбы XXD= 12400,000

Показатель степени влияния МАХ давл. на стоимость ствола HCT= 0,100

Показатель степени влияния длины ствола на его стоимость HC1= 0,100

МАХ давление в камореp mdop= 225000000,000

Коэффициент формы снаряда по 43г.ai= 1,150

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Масса снаряда кг 40,0

К-т уширения каморы-1,08

Масса метательного заряда кг 3,42

Длина ствола, дульная м 3,23

Плотность заряжания кг/м^3 600

Конечный импульс давл. н*с/м^2 840000

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Площадь канала ствола м^2 0,0187

Приведенная длина каморы м 0,30

Обьем каморы м^3 0,00570

К-т фиктивности -1,09

Мах. давление ПГMП a 223,0

Нач. скорость снаряда м/с 526

К-т сгорания с.т.-1,00

К-т формы снаряда /43/-1,150

Высота гол. Части кл б2,56

Высота гол. Частим 0,389

Длина стволам 3,74

Масса ствола кг 564,3

Дальность полета м 12401

Конечная скорость м/с 286

Угол бросаниярад 0,694

Угол падениярад-0,914

Дальность полета/45 гр/м 12532

Ср. ошибки по дальности м 62,3

Ср. ошибки по направлению м 31,2

Потр.кол. изделий на пл-ти-159

Потр.кол. изделий в окопе-28

К-т могущества кг/м^2 161

Параметр Дроздова-1,63

Стоимость пз. и г.у.ед 15,6

Стоимость снаряда у.ед 25,1

Стоимость ствола у.ед 1218,1

Стоимость бз. на пл-тиу. Ед 14407,1

Стоимость бз. в окопе у.ед 2512,9

Для того чтобы сделать вывод об адекватности модели, сравним полученные результаты наиболее важных параметров со штатными значениями и для удобства занесем их в таблицу:

Таблица 1

Параметр	Штатное	Смоделированное	%
Дальность, м	12400	12532	1,07
Давление, МПа	225	223	0,89
Начальная скорость, м/с	508	526	3,54

Из таблицы видно что имитационная модель удовлетворяет поставленным условиям адекватности.

1.4 Параметрический анализ баллистического решения

В данном разделе решаем прямую задачу анализа, т.е. изучаем, как влияют определенные параметры ствольного комплекса на заданные величины.

Вектор варьируемых параметров будет состоять из массы изделия, плотности заряжания и конечного импульса давления пороховых газов.

Анализ по массе снаряда

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Масса снаряда кг 28,032,036,040,044,048,052,0

К-т уширения каморы-1,08

Масса метательного заряда кг 3,42

Длина ствола, дульнаям 3,23

Плотность заряжания кг/м^3 600

Конечный импульс давл. н*с/м^2 840000

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Площадь канала ствола, м^2 0,0187

Приведенная длина каморы, м 0,30

Объём каморы, м^3 0,00570

К-т фиктивности 1,101,101,091,091,091,091,08

Мах. давление ПГ, MПa 152,7174,1197,4223,0251,2282,9318,6

Нач. скорость снаряда, м/с 562552539526514502490

К-т сгорания с.т. 1,00

К-т формы снаряда /43/1,150

Высота гол. части, клб 2,682,642,602,562,522,482,44

Высота гол. части, м 0,4070,4020,3960,3890,3830,3770,371

Длина ствола, м3, 74

Масса ствола, кг 489,4510,1534,6564,3601,0647,5708,9

Дальность полета, м 11146117671221112401124021240212400

Конечная скорость, м/с2 70279286286287290293

Угол бросания, рад 0,7850,7850,7850,6940,6460,6270,618

Угол падения, рад-1,043-1,025-1,009-0,914-0,854-0,821-0,800

Дальность полета/45 гр/, м 11146117671221112532127571289812982

Ср. ошибки по дальности, м 49,154,458,962,364,767,069,0

Ср. ошибки по направлению, м 24,627,229,531,232,433,534,5

Потр.кол. изделий на пл-ти 174171166159150143137

Потр.кол. изделий в окопе 25262728282828

К-т могущества, кг/м^2 129142152161169176182

Параметр Дроздова 2,312,031,811,631,491,371,26

Стоимость пз. и г., у.ед 15,415,515,615,615,715,715,8

Стоимость снаряда, у.ед 16,919,622,325,127,930,833,8

Стоимость ствола, у.ед 1017,2 1074,11140,11218,11312,81431,31585,7

Стоимость бз. на пл-ти, у.ед 12663,7 13394,5 14022,8 14407,1 14602,9 14852,3 15177,5

Стоимость бз. в окопе, у.ед1783,32043,22293,72512,92705,02906,23124,0

Анализ по плотности заряжания

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Масса снарядакг 40,0

К-т уширения каморы-1,08

Масса метательного заряда кг 2,392,743,083,423,764,104,45

Длина ствола, дульная м 3,23

Плотность заряжания кг/м^3 420480540600660720780

Конечный импульс давл. н*с/м^2 840000

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Площадь канала ствола м^2 0,0187

Приведенная длина каморы м 0,30

Обьем каморы м^3 0,00570

К-т фиктивности -1,081,091,091,091,091,101,10

Мах. давление ПГMПa 105,5134,5172,4223,0292,1390,9540,1

Нач. скорость снаряда м/с 392437482526571617664

К-т сгорания с.т.-1,00

К-т формы снаряда /43/-1,150

Высота гол. Части клб 2,122,272,422,562,712,822,86

Высота гол. Части м 0,3230,3450,3670,3890,4110,4280,435

Длина ствола м 3,74

Масса ствола кг 434,4463,3503,7564,3667,0884,61690,5

Дальность полета м 9219103261142512401124001240112402

Конечная скорость м/с2 62274283286282280280

Угол бросания рад 0,7850,7850,7850,6940,5280,4400,369

Угол падения рад-0,939-0,958-0,976-0,914-0,769-0,696-0,631

Дальность полета/45 гр/м 9219103261142512532136511479316014

Ср. ошибки по дальностим 55,557,660,162,360,659,959,8

Ср. ошибки по направлениюм 27,828,830,031,230,330,029,9

Потр.кол. изделий на пл-ти-121133146159158157157

Потр.кол. изделий в окопе-21242628282828

К-т могущества кг/м^2 90111135161190221257

Параметр Дроздова-2,352,051,821,631,481,351,25

Стоимость пз. и г. у.ед 10,712,313,915,617,319,120,9

Стоимость снаряда у.ед 23,323,824,425,125,826,527,4

Стоимость ствола у.ед 870,0950,71059,61218,11479,32019,73986,6

Стоимость бз. на пл-ти у.ед 8796,1 10379,0 12290,0 14407,1 15552,017216,5 21188,5

Стоимость бз. в окопе у.ед 1563,91839,52163,32512,92718,63012,43707,9

Анализ по конечному импульсу ПГ

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Масса снаряда кг 40,0

К-т уширения каморы-1,08

Масса метательного заряда кг 3,42

Длина ствола, дульная м 3,23

Плотность заряжания кг/м^3 600

Конечный импульс давл. н*с/м^2 588000 672000 756000 840000 924000 10080001092000

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Площадь канала ствола м^2 0,0187

Приведенная длина каморым 0,30

Объём каморы м^3 0,00570

К-т фиктивности -1,09

Мах. давление ПГMПa 571,4420,3296,9223,0179,0149,9129,2

Нач. скорость снаряда м/с 602578552526499469434

К-т сгорания с.т.-1,00

К-т формы снаряда /43/-1,150

Высота гол. Части клб 2,802,732,642,562,472,372,26

Высота гол. Части м 0,4260,4150,4020,3890,3760,3610,344

Длина ствола м 3,74

Масса ствола кг 2080,6972,0671,8564,3514,5485,9467,6

Дальность полета м 12407124031240212401118601111110243

Конечная скорость м/с 281282282286287281273

Угол бросания рад 0,4640,5130,5790,6940,7850,7850,785

Угол падения рад -0,716-0,756-0,813-0,914-0,983-0,971-0,957

Дальность полета /45 гр/м14437138191317812532118601111110243

Ср. ошибки по дальности м 60,160,561,262,361,159,357,4

Ср. ошибки по направлению м 30,030,230,631,230,629,728,7

Потр.кол. изделий на пл-ти-158158158159152142132

Потр.кол. изделий в окопе-28282828272523

К-т могущества кг/м^22 11194178161145128110

Параметр Дроздова-0,801,051,321,631,982,352,76

Стоимость пз. и г. у.ед 16,116,015,815,615,515,415,3

Стоимость снаряда у.ед 27,526,725,825,124,524,123,7

Стоимость ствола у.ед 4934,32235,41492,31218,11086,41008,0955,7

Стоимость бз. на пл-ти у.ед 19448,1 16087,9 14939,5 14407,1 13423,0 12347,5 11291

Стоимость бз. в окопе у.ед 3402,02812,82609,42512,92353,72178,62002,1

Ниже, на рисунках 1-3 для наглядности представлены зависимости основных характеристик от параметров системы в виде графиков:



Рис. 1 (Зависимость основных характеристик системы от массы снаряда)

Рис. 2 (Зависимость основных характеристик системы от плотности заряжания.)

Рис. 3 (Зависимость основных характеристик системы от конечного импульса)



Расчет коэффициентов чувствительности:

Таблица 2

j \ i	q	Д	I
CБЗ	48,95	19,08	0,0117
Xmax	56,25	18,65	0,008

Таблица 3

j \ i	q	Д	I
CБЗ	0,14	0,80	0,68
Xmax	0,18	0,84	0,54

1.5 Оптимизация баллистического решения боеприпаса

1.5.1 Выбор критерия оптимизации, системы ограничений и вектора оптимизируемых параметров

Оптимизация ствольного комплекса проводилась по двум направлениям. В первом направлении за целевую функцию была принята стоимость выполнения боевой задачи (подавление открытой живой силы). Задача сводилась к минимизации принятой целевой функции. Так как решается задача для уже существующих единиц вооружения, то существуют параметры, у которых пределы изменения строго ограничены. Для фиксации этих параметров вводят так называемый вектор ограничений. Во втором направлении целевой функцией являлась максимальная дальность, до которой мог долететь снаряд. Боевая задача не изменялась. Далее будут представлены лучшие варианты оптимизации.

Система ограничений (G):

G = (PMAX ? [PMAX], VOTK ? [V OTK], L ? LГAP)

Вектор оптимизируемых параметров (X):

X = (q, Ik, ?)

1.5.2 Постановка задачи оптимизации баллистического проектирования

Для заданного артиллерийского комплекса и калибра снаряда, подобрать условия заряжания, массу снаряда и порох, удовлетворяющий поставленной задаче.

1.5.3 Выбор метода оптимизации и условий машинного эксперимента (диапазон варьируемых параметров относительно номинального значения), вектор ситуаций, вектор ограничений

Оптимизация производится с помощью ЭВМ в программе Main_pas методом случайного поиска.

Диапазон варьируемых параметров, вектор ситуаций, вектор ограничений:

q - 30 %

Ik, - 30 %

? - 30 %

Y = (..)

G = (PMAX ? [PMAX], VOTK ? [V OTK], L ? LГAP)

Cf - Xmax, СБЗ



ОПТИМИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ.

Оптимизация по стоимости боевой задачи (ПОРОХ 12/7В/А):

ГPAHИЦЫ BAPЬИPУEMЫX ПAPAMETPOB

28.0 52.0 1.1 1.1 3.2 3.2 420.0 780.0 8.2E5 8.2E5

ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОМ СЛУЧАЙНОГО ПОИСКА

CF= 14523.140000.5000.5000.5000.5000.5000.0000.000

CF= 14409.150000.4260.2000.5450.4940.4091.0001.000

CF= 14265.830000.5610.1220.4410.4480.2718.0002.000

CF= 14151.750000.5350.0150.2980.4340.48411.0003.000

CF= 14140.090000.5410.0250.2920.4310.48249.0004.000

CF= 14136.770000.5200.0220.2830.4340.47373.0005.000

CF= 14135.960000.5190.0290.2810.4340.477113.0006.000

CF= 14132.250000.5190.0290.2810.4340.477166.0007.000

CF= 14128.010000.5170.0300.2800.4330.477211.0008.000

CF= 14123.940000.5170.0300.2800.4330.477263.0009.000

OPTIM= 14123.940000.5170.0300.2800.4330.477316.0009.000

Дальность полета XX < допустимой

Выбранные значения варьируемых параметров

Масса снаряда кг 40.4

К-т уширения каморы-1.08

Масса метательного заряда кг 3.28

Длина ствола, дульная м 3.23

Плотность заряжания кг/м^3 576

Конечный импульс давл. н*с/м^2 820000

Расчетные характеристики

Площадь канала ствола м^2 0.0187

Приведенная длина каморым 0.30

Объём каморы м^3 0.00570

К-т фиктивности -1.09

Мах. давление ПГMПa 220.6

Нач. скорость снарядам/с519

К-т сгорания с.т.-1.00

К-т формы снаряда /43/-1.150

Высота гол. Части клб 2.54

Высота гол. Части м 0.385

Длина ствола м 3.74

Масса ствола кг 560.1

Дальность полета м 12400

Конечная скорость м/с2 90

Угол бросания рад 0.784

Угол падения рад -0.989

Дальность полета/45 гр/м 12400

Ср. ошибки по дальности м 62.9

Ср. ошибки по направлению м 31.4

Потр. кол. изделий на пл-ти-158

Потр. кол. изделий в окопе-28

К-т могущества кг/м^2 158

Параметр Дроздова-1.59

Стоимость пз. и г. у.ед 15.0

Стоимость снаряда у.ед 25.3

Стоимость ствола у.ед 1206.1

Стоимость бз. на пл-ти у.ед 14123.9

Стоимость бз. в окопе у.ед2478.4

Применив данное решение на практике, мы уменьшим стоимость решения БЗ примерно на 2% не в ущерб основным ТТХ.

Оптимизация по максимальной дальности полета (ПОРОХ 15/7):

ГРАНИЦЫ BAPЬИPУEMЫX ПAPAMETPOB

28.0 52.0 1.1 1.1 3.2 3.2 420.0 780.0 1.05E6 1.05E6

ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОМ СЛУЧАЙНОГО ПОИСКА

CF= -13493.940000.5850.6470.2320.8800.1128.0000.000

CF= -13578.770000.5170.5700.0000.9160.02813.0001.000

CF= -14018.850000.4680.4250.0421.0000.11415.0002.000

CF= -14319.740000.5750.5910.1191.0000.21116.0003.000

CF= -14338.980000.5820.5960.1271.0000.17944.0004.000

CF= -14340.150000.5830.5960.1260.9990.17888.0005.000

CF= -14340.640000.5820.6000.1261.0000.182127.0006.000

CF= -14341.810000.5810.6070.1171.0000.162146.0007.000

CF= -14342.520000.5810.6070.1161.0000.162199.0008.000

CF= -14343.130000.5810.6060.1151.0000.162252.0009.000

CF= -14343.360000.5820.6010.1181.0000.159280.00010.000

CF= -14343.360000.5820.6010.1181.0000.159333.00011.000

OPTIM= -14343.360000.5820.6010.1181.0000.159386.00011.000

Дальность полета XX < допустимой

Выбранные значения варьируемых параметров

Масса снаряда кг 42.0

К-т уширения каморы-1.08

Масса метательного заряда кг 4.45

Длина ствола, дульная м 3.23

Плотность заряжания кг/м^3 780

Конечный импульс давл. н*с/м^2 1050000

Расчетные характеристики

Площадь канала ствола м^2 0.0187

Приведенная длина каморы м 0.30

Объём каморы м^3 0.00570

К-т фиктивности -1.10

Мах. давление ПГMПa286.2

Нач. скорость снаряда м/с 585

К-т сгорания с.т.-1.00

К-т формы снаряда /43/-1.150

Высота гол. Части клб 2.75

Высота гол. Части м 0.418

Длина ствола м 3.74

Масса ствола кг 663.8

Дальность полета м 12403

Конечная скорость м/с 283

Угол бросания рад 0.475

Угол падения рад -0.717

Дальность полета/45 гр/м 14343

Ср. ошибки по дальности м 61.6

Ср. ошибки по направлению м 30.8

Потр.кол. изделий на пл-ти-153

Потр.кол. изделий в окопе-28

К-т могущества кг/м^2 209

Параметр Дроздова-1.86

Стоимость пз. и г. у.ед 20.5

Стоимость снаряда у.ед 27.0

Стоимость ствола у.ед 1468.9

Стоимость бз. на пл-ти у.ед 16778.4

Стоимость бз. в окопе у.ед 3024.1

Данное же решение дает нам существенный прирост по дальности (порядка 14,5%), но также сильно возрастает и стоимость решения БЗ (около 16,5 %). баллистический неуправляемый реактивный снаряд

Анализируя полученные решения можно отметить, что полученное решение по стоимости БЗ (удешевление на 2%) скорее всего не оправдает себя на практике, т.к. например, даже внесение изменений в уже налаженное производство требуют больших финансовых затрат; решение по увеличению дальности тоже считаю не совсем состоятельным, т.к. полученную дальность с легкостью можно получить, используя уже существующие дальнобойные орудия (пушки), хотя увеличение дальности почти на 1% за 1% стоимости, довольно неплохой результат.

Отличие характеристик штатного снаряда от снаряда после оптимизации

Таблица 4

	Штатный снаряд	Оптимизация	%
Масса, кг	40	42	5
Дальность полета, м	12532	14343	14,5
Плотность заряжания, кг/м^3	600	780	30
Стоимость боевой задачи, у.е.	14407	16778	16,5
Max давление ПГ, МПа	223	286	28,3
Нач. скорость снаряда, м/с	526	585	11,2

Вывод: Приняв за постановку задачи оптимизации относительно дешевое улучшение ТТХ или их сохранение при существенном удешевлении выполнения БЗ, считаю изменение штатных характеристик ствольного комплекса не уместным.

Заключение по разделу 1

При анализе системы были получены представления о влиянии параметров ствольного комплекса на дальность стрельбы и стоимость БЗ. Оптимизация показала что существующее (штатное) решение в свое время было весьма удачным.



2. Баллистическое проектирование неуправляемых реактивных снарядов (НРС)

2.1 Постановка задачи

Определить основные конструктивные параметры неуправляемого реактивного снаряда, обеспечивающие минимальную стартовую массу образца, при заданной дальности стрельбы (L =22 000 м) и заданной массе полезной нагрузки (mПН = 45 кг).

2.2 Программное обеспечение баллистического проектирования НРС

Данная часть ПО предназначена для параметрического оценивания и выбора лучшего варианта изделия по одному из критериев - максимальной дальности стрельбы, минимальной стартовой массы, минимальной стоимости неуправляемого реактивного снаряда (НРС), либо минимальной стоимости решения боевой задачи.

Программное обеспечение параметрического анализа и синтеза НРС представлено расчетными модулями (BEC1, ВЕС2, THP, PRIC, RASHOD и SPRUL), поисковыми модулями (POISKM, POISKR, POISKS и POISKnt) и головной программой НРС.exe, через главное окно которой задаются исходные данные (ИД) и окончательно формулируются задачи анализа или синтеза.

Набор ИД, расположенный на пяти тематических панелях и панели формирования задачи, состоит из трех частей: массива FL(20) для задания вектора ситуаций, массива варьируемого параметра DH(16), который содержит ряд значений изучаемого параметра, например, длины заряда AL3, и отдельных параметров, задание значений которым придают конкретный физический смысл задаче. Здесь же фиксируются значения тех параметров, влияние которых в данном "прогоне" не исследуется (например, давление в камере сгорания РТ, калибр изделия D, параметр заряжания m = cвн/ cнар. и т.д.).

Накопление необходимой информации о влиянии выбранных для изучения параметров на массогабаритные, тяговые и баллистические характеристики НРС и ее анализ удобнее проводить, представив выходную информацию в графической форме.

2.3 Параметрический анализ баллистического проектирования НРС

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ АНАЛИЗА НРС

ЗАРЯД ТАНДЕМНЫЙ

ВЕКТОР СИТУАЦИИ

Количество шашек 1

Термохимическая характеристика топлива 320

Мин. технологическая толщина стенки 0.0015

Коэффициент адиабаты 1.244

Пороговая скорость газового потока 100

Работоспособность топлива Дж/кг 850000

Плотность топлива кг/м 31600

Плотность материала камеры кг/м 37840

Предел прочности материала Н/м 2900000000

Закон горения - степенной

Коэффициент V в степенном законе горения 0.574

Коэффициент U1 в степенном законе горения 9E-7

Длина сопловой части, клб. 1.300

Длина оживальной части, клб. 2.500

Коэффициент наполнения БЧ0. 320

Плотность снаряжения БЧ кг/м 31600

Скорость детонации ВВ м/с 7800

Закон сопротивления 1943 года

Коэффициент формы (не используется)2.400

Угол скоса сопел 0.000

Начальный угол бросания 0.785

ВЕКТОР ОГРАНИЧЕНИЙ

Mинимальная дальность 22000

Максимальная длина НРС, клб. 20.000

Анализ по калибру

НАЧАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибр 0.160

Рабочее давление в камере 10000000

Длина заряда, клб. 12.580

Отн. параметр Победоносцева 2.000

Масса полезной нагрузки 45.000

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

ДИАГНОСТИКА 1 варианта

Длина снаряда > допустимой 27.811 > 20.000

Дальность полета < заданной 14150.509 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 2 варианта

Длина снаряда > допустимой 25.253 > 20.000

Дальность полета < заданной 16101.127 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 3 варианта

Длина снаряда > допустимой 23.389 > 20.000

Дальность полета < заданной 17833.421 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 4 варианта

Длина снаряда > допустимой 22.000 > 20.000

Дальность полета < заданной 19423.799 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 5 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.943 > 20.000

Дальность полета < заданной 20929.457 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 6 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 7 варианта

ДИАГНОСТИКА 8 варианта

ДИАГНОСТИКА 9 варианта

Масса снаряда > допустимой 164.128 > 150.000

ДИАГНОСТИКА 10 варианта

Масса снаряда > допустимой 183.240 > 150.000

ДИАГНОСТИКА 11 варианта

Масса снаряда > допустимой 204.293 > 150.000

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибрм 0.1120.1220.1310.1410.1500.1600.1700.1790.1890.1980.208

Раб. давление, кг/м^2 100100100100100100100100100100100

Длина зарядам 12.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.58

Отн.п. Победон 2.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.00

Масса пол. Нагрузки кг 45.045.045.045.045.045.045.045.045.045.045.0

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Мах. Давление кг/м^2 150150150150150150150150150150150

Толщина стенким0.00190.00200.00220.00240.00250.00270.00280.00300.00320.00330.0035

Д-тр пер. шаш. d1pм0.09210.09990.10780.11570.12360.13150.13940.14730.15520.16310.1710

Д-тр пер. шаш. d2pм0.01760.01910.02060.02210.02370.02520.02670.02820.02970.03120.0327

Длина каждой .шашки.клб6.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.2900

Д-тр зад. шаш. d13м0.09070.09840.10620.11400.12170.12950.13730.14510.15280.16060.1684

Д-тр зад шаш. d23м0.01930.02090.02260.02430.02590.02760.02920.03090.03250.03420.0358

Масса топливакг14.16618.12922.77128.14434.30241.29949.18858.02267.85578.74290.734

Масса снарядакг69.86976.82884.97794.410105.221117.505131.355146.864164.128183.240204.293

ДАЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА. М 1415116101178331942420929223952385125324268302838429982

S пpиведенная м^212781260124412281211119211701147112310981073

Тяга кг 1477517416202752335026643301533388037824419854636350959

Эф. скоp. ист. м/с 20692069206920692069206920692069206920692069

Время горения с 1.9842.1542.3242.4942.6642.8343.0043.1743.3443.5143.684

Длина снаpядаклб27.81125.25323.38922.00020.94320.12419.48018.96718.55418.21617.938

Скорость м/с 524.7603.5680.2753.7822.7887.0946.01000.01049.11093.41133.6

Тяговооруж. Tg _5013.514.515.315.816.216.416.516.516.416.216.0

Тяговооруж. Tg 2021.623.124.325.225.826.226.326.326.125.825.4

Стоимость1230.41367.41515.41674.71845.42027.82222.12428.72647.62879.23123.6

Расход НРС шт 180182185187190193196200205209214

Стоимость б/з 221171249363279822313158349988390803436067486168541432602199668738



Рис. 4 (Зависимость основных характеристик НРС от калибра)

Анализ по рабочему давлению

НАЧАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибр 0.160

Рабочее давление в камере 15000000

Длина заряда, клб. 12.580

Отн. параметр Победоносцева 2.000

Масса полезной нагрузки 45.000

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

ДИАГНОСТИКА 1 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

Дальность полета < заданной 11172.705 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 2 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

Дальность полета < заданной 19143.972 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 3 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

Дальность полета < заданной 21248.434 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 4 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 5 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 6 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 7 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 8 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 9 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 10 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 11 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибр м 0.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.160

Раб. Давление кг/м^2 15426996123150177204231258285

Длина зарядам 12.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.58

Отн.п. Победон. 2.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.00

Масса полезной нагрузкикг45.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.000

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Мах. Давление кг/м^2 2363104144185225266307347388428

Толщина стенким0.00150.00150.00190.00260.00330.00400.00460.00530.00590.00660.0072

Д-тр пер. шаш. d1pм0.11190.12530.12950.13130.13210.13240.13230.13200.13150.13100.1304

Д-тр пер. шаш. d2pм0.05720.03660.02950.02560.02300.02120.01970.01860.01760.01680.0161

Длина каждой .шашки.клб6.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.2900

Д-тр зад. шаш. d13м0.10150.12110.12680.12930.13050.13100.13110.13090.13060.13010.1296

Д-тр зад. шаш. d23м0.07410.04210.03290.02810.02500.02280.02110.01980.01870.01780.0170

Масса топливакг17.76734.44639.06941.10142.11842.60642.78042.75442.59142.33542.010

Масса снарядакг74.56397.592108.390116.431123.295129.474135.190140.560145.654150.519155.185

ДАЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА. м 1117319144212482228722864231602326323225230792285122557

S пpиведенная м^2 8371105117211911193118611761163115011361122

Тяга кг 657517310240592943334010380404166144959479915080053417

Эф. скоp. ист. м/с 16021955203220662084209721052111211621202123

Вpемя гоpения с 4.3283.8913.3002.8842.5812.3482.1612.0081.8781.7661.669

Длина снаpяда клб 20.12420.12420.12420.12420.12420.12420.12420.12420.12420.12420.124

Скоростьм/с461.0812.8879.9888.0874.9852.8826.9799.8772.7746.2720.7

Тяго вооруж. tg_ 505.611.414.216.217.718.819.720.521.121.622.1

Тяговооруж. Tg 209.018.122.625.828.129.931.432.633.634.435.1

Стоимость1192.01702.11890.02012.32108.32189.82262.02327.72388.42445.02498.4

Расход НРС шт 275208196193193194195197200202205

Стоимость б/з 327264353838370573388160406068424025441907459627477144494421511431

Рис. 5 (Зависимость основных характеристик НРС от рабочего давления)

Анализ по длине заряда

НАЧАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибр 0.160

Рабочее давление в камере 15000000

Длина заряда, клб. 15.580

Отн. параметр Победоносцева 2.000

Масса полезной нагрузки 45.000

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

ДИАГНОСТИКА 1 варианта

Тяговооруженность < 5 0.557

Дальность полета < заданной 1006.860 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 2 варианта

Дальность полета < заданной 13467.456 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 3 варианта

Дальность полета < заданной 18614.224 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 4 варианта

Дальность полета < заданной 21411.824 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 5 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.030 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 6 варианта

Длина снаряда > допустимой 23.457 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 7 варианта

Длина снаряда > допустимой 26.885 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 8 варианта

Длина снаряда > допустимой 30.313 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 9 варианта

Длина снаряда > допустимой 33.740 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 10 варианта

Длина снаряда > допустимой 37.168 > 20.000

Дальность полета < заданной 21162.909 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 11 варианта

Длина снаряда > допустимой 40.595 > 20.000

Дальность полета < заданной 18744.543 < 22000.000

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибр м 0.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.160

Раб. Давление кг/м^2 150150150150150150150150150150150

Длина зарядам 0.163.246.339.4112.5015.5818.6621.7524.8327.9231.00

Отн. п. Победон. 2.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.00

Масса полезной нагрузки кг 45.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.000

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Мах. Давление кг/м^2 142225225225225225225225225225225

Толщина стенким0.00400.00400.00400.00400.00400.00400.00400.00400.00400.00400.0040

Д-тр пер. шаш. d1pм0.15180.14670.14180.13710.13250.12810.12390.11980.11590.11220.1086

Д-тр пер. шаш. d2pм0.00030.00550.01060.01580.02100.02620.03140.03660.04180.04700.0522

Длина каждой .шашки.клб0.07791.62033.16274.70526.24767.79009.332410.874812.417313.959715.5021

Д-тр зад. шаш. d13м0.15180.14660.14150.13630.13110.12590.12080.11560.11040.10510.0999

Д-тр зад. шаш. d23м0.00030.00560.01100.01670.02260.02890.03540.04230.04960.05740.0659

Масса топливакг0.72213.99125.34934.82342.42448.13951.93153.73053.42750.85945.798

Масса снарядакг54.33175.85895.474113.206129.065143.038155.088165.145173.100178.790181.987

ДАЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА. М 100713467186142141223125240452428523885228522116318745

S пpиведенная м^2 723897104811361185121012171210118911551104

Тяга кг 2979833191882852037787469135576364109715637745580595

Эф. скоp. ист. м/с 20972097209720972097209720972097209720972097

Время горения с 5.0922.9832.7702.5602.3542.1511.9521.7571.5651.3771.191

Длина снаpядаклб6.3199.74713.17516.60220.03023.45726.88530.31333.74037.16840.595

Скорость м/с 97.9476.1675.3788.8851.6879.3880.1858.2815.7752.8667.7

Тяговооруж. tg_ 500.68.312.916.118.821.023.024.926.527.828.4

Тяговооруж. Tg 200.613.220.525.729.833.436.739.642.144.245.1

Стоимость661.11312.61677.51957.22184.22371.12524.02645.42735.12790.72806.2

Расход НРС шт 318256219202194190189190193199208

Стоимость б/з209894336110367620395745423277450158476385502218528182555063583910

Рис. 6 (Зависимость основных характеристик НРС от длины заряда)

Анализ по параметру Победоносцева

НАЧАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибр 0.160

Рабочее давление в камере 10000000

Длина заряда, клб. 12.580

Отн. параметр Победоносцева 2.000

Масса полезной нагрузки 45.000

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

ДИАГНОСТИКА 1 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

Дальность полета < заданной 19053.692 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 2 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

Дальность полета < заданной 20708.829 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 3 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

Дальность полета < заданной 21507.388 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 4 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

Дальность полета < заданной 21964.080 < 22000.000

ДИАГНОСТИКА 5 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 6 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 7 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 8 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 9 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 10 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

ДИАГНОСТИКА 11 варианта

Длина снаряда > допустимой 20.124 > 20.000

Дальность полета < заданной 21894.806 < 22000.000

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибр м 0.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.1600.160

Раб. Давление кг/м^2 100100100100100100100100100100100

Длина зарядам 12.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.5812.58

Отн. п. Победон. 0.801.041.281.521.762.002.242.482.722.963.20

Масса полезной нагрузкикг45.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.00045.000

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Мах. Давление кг/м^2 105100106117132150171195220249279

Толщина стенки м 0.00190.00180.00190.00210.00240.00270.00300.00340.00390.00430.0048

Д-тр пер. шаш. d1pм0.13310.13320.13300.13260.13210.13150.13080.13000.12910.12820.1272

Д-тр пер. шаш. d2pм0.06290.04840.03930.03310.02860.02520.02250.02030.01850.01700.0157

Длина каждой .шашки.клб6.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.29006.2900

Д-тр зад. шаш. d13м0.13060.13090.13090.13060.13010.12950.12880.12810.12720.12630.1254

Д-тр зад. шаш. d23м0.07030.05370.04340.03640.03140.02760.02460.02220.02020.01850.0171

Масса топливакг32.68337.50839.68340.72241.17941.29941.20240.95640.60040.16039.653

Масса снарядакг102.174106.295109.312112.025114.718117.505120.434123.524126.780130.201133.777

ДАЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА. М 1905420709215072196422240223952245522429223252214621895

S пpиведенная м^2 11821219122512191207119211741155113411131092

Тяга кг 3617034326328763176430881301532953128983284892803327606

Эф. скоp. ист. м/с2 0692069206920692069206920692069206920692069

Вpемя гоpения с 1.8702.2612.4972.6532.7592.8342.8872.9242.9492.9642.972

Длина снаpяда клб 20.12420.12420.12420.12420.12420.12420.12420.12420.12420.12420.124

Скоростьм/с820.8900.1922.3920.7907.3887.0862.5835.5806.9777.4747.6

Тяговооруж. tg_ 5022.720.719.318.217.216.415.715.014.413.813.2

Тяговооруж. Tg 2036.132.930.728.927.426.225.023.922.921.921.0

Стоимость1799.01874.31921.01958.61993.42027.82062.82098.82136.12174.62214.3

Расход НРС шт 194188187188190193196199203206210

Стоимость б/з349519353035360070368941379233390803403589417551432628448757465883

Рис. 7 (Зависимость основных характеристик НРС от параметра Победоносцева)

2.4 Оптимизация баллистического решения НРС

2.4.1 Выбор критерия оптимизации, системы ограничений и вектора оптимизируемых параметров

В данной работе за критерий оптимизации принимаем минимальную стартовую массу. В вектор ограничения входят:

- необходимая дальность полета,

- максимальная длина заряда,

- минимально возможная толщина стенки корпуса,

- максимальная стартовая масса.

2.4.2 Выбор условий машинного эксперимента

ОПТИМИЗАЦИЯ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ СИНТЕЗА ОБЛИКА НРС МЕТОДОМ

ДЕФОРМИРУЕМОГО СИМПЛЕКСА

ЦЕЛЕВАЯ ФУНКЦИЯ - СТАРТОВАЯ МАССА

ЗАРЯД ТАНДЕМНЫЙ

НАЧАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибр 0.160

Рабочее давление в камере 10000000

Длина заряда, клб. 12.580

Отн. параметр Победоносцева 2.000

Масса полезной нагрузки 45.000

ГРАНИЦЫ BAPЬИPУEMЫX ПAPAMETPOB

0.1 0.2 7E6 1.3E7 8.8 16.4 1.4 2.6 45.0 45.0

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОМ СЛУЧАЙНОГО ПОИСКА

CF= 120.566500.6220.4790.1010.5800.6804.0000.000

CF= 118.035900.6370.4780.0300.4610.7067.0001.000

CF= 112.199700.6130.4520.0000.3230.69314.0002.000

CF= 110.723400.6080.5120.0000.1570.70824.0003.000

CF= 110.212400.5870.5240.0520.1370.74726.0004.000

CF= 110.117200.6100.4060.0120.1500.71043.0005.000

CF= 109.844500.6200.2750.0310.0870.76157.0006.000

CF= 109.780800.6190.2760.0320.0880.760103.0007.000

CF= 109.780600.6190.2760.0320.0870.760154.0008.000

CF= 109.774400.6180.2760.0350.0880.758193.0009.000

CF= 109.742700.6180.2790.0330.0920.759213.00010.000

CF= 109.734100.6170.2850.0330.0930.759253.00011.000

CF= 109.731900.6170.2840.0330.0940.759306.00012.000

OPTIM= 109.731900.6170.2840.0330.0940.759359.00012.000

Масса снаряда > допустимой

ДИАГНОСТИКА 1 варианта

ВЫБРАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРЬИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

Калибрм 0.171

Раб. Давление кг/м^287

Длина зарядам 9.06

Отн.п. Победон.-1.51

Масса полезной нагрузки кг 45.000

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Мах. Давление кг/м^2 101

Толщина стенким 0.0020

Д-тр пер.шаш. d1p м 0.1480

Д-тр пер.шаш. d2pм 0.0272

Длина каждой .шашки.кл б4.5289

Д-тр зад.шаш. d13 м 0.1467

Д-тр зад.шаш. d23 м 0.0292

Масса топлива к 40.753

Масса снаряда кг 109.732

ДАЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА м 22000

S пpиведенная м^2 1126

Тяга кг 24041

Эф. скоp. ист. м/с 2057

Вpемя гоpения с 3.487

Длина снаpяда кл б15.471

Скорость м/с 911.2

Тяговооруж. tg_5014.0

Тяговооруж. Tg 2022.3

Стоимость 1924.7

Расход НРС шт 204

Стоимость б/з392496

2.4.3 Анализ результатов и принятие решения по конструкции

На основании полученных данных эскиз снаряда будет иметь вид, представленный в Приложении 1.

Вывод: в результате оптимизации и анализа баллистического решения были получены следующие данные:

- калибр, м 0,171

- масса снаряда, кг 109,7

- длина снаряда, м 2,65

- дальность полета, м 22000

В результате оптимизации было достигнуто значительное снижение стартовой массы НРС (на 6,6%), при не существенном увеличении стоимости решения боевой задачи (на 0,4%).

Заключение по разделу 2

В результате баллистического проектирования НРС были определены основные конструктивные параметры неуправляемого реактивного снаряда, обеспечившие минимальную стартовую массу образца, при заданных дальности стрельбы и массе полезной нагрузки. На основании полученных данных баллистическое решение принимается. Полученный НРС по своим конструктивным параметрам схож с реальным Х-20 (Бразилия).



Список используемой литературы

1. А.Г. Белов, Е.Н. Никулин и др. Методы оценки эффективности действия боеприпасов на стадии проектирования: Учеб.пособие, СПб БГТУ,1996г. 138 с.

2. Е.В. Чурбанов. Краткий курс баллистики: Учеб.пособие/, Балт. гос. техн. ун-т. - СПб, 2006г. 291с.

3. Ю. В. Чуев Проектирование ствольных комплексов. М.: Машиностроение. 1967. 216 с.

4. А.В. Бабкин, В.А. Велданов и др. Средства поражения и боеприпасы. М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008г. 984с.

Размещено на Allbest.ru