1. Математическая модель действия выстрела на артиллерийское орудие

1.1. Некоторые сведения о методиках расчета динамических моделей объектов вооружения

Вопросам динамического исследования артиллерийских орудий при выстреле посвящено большое количество работ. Это обусловлено тем, что развитие артиллерийской техники на каждом этапе требовало разных подходов к построению расчетных схем для учета тех или иных податливостей, условий нагружения, конструктивного оформления отдельных узлов установок и целевого назначения поставленной задачи.

Решение динамических задач, как правило, математически сложно и требовало большой затраты времени. Эти трудности значительно возрастали по мере приближения расчетной схемы к действительной картине поведения орудия при выстреле, поскольку при этом необходима математическая модель взаимосвязи всех исследуемых задач, сопровождающих динамику выстрела (баллистика, откат-накат, относительные перемещения качающейся и вращающейся частей, перемещения нижнего станка (для сухопутных объектов) и корабельного носителя (на волнении) в пространстве и др.). Отсутствие возможности реализации задач на ЭВМ вынуждало исследователей сознательно упрощать расчетные схемы. Причем, долгое время динамические характеристики орудия можно было удовлетворительно оценивать, рассматривая упрощенные модели движения, поскольку старые образцы орудий при небольших удельных нагрузках на лафет имели большой вес и достаточно высокие жесткостные характеристики элементов конструкции. В связи с ростом удельных нагрузок в несущих элементах конструкции возникла необходимость пересмотра существующих методов динамического расчета, поскольку с повышением нагруженности орудия в бóльшей степени имеющиеся в конструкции податливости начинают сказываться на происходящие при выстреле динамические процессы.

Кроме того, маневренный характер современных боевых действий делает особо значимой задачу создания не только могущественного, но и высокоподвижного артиллерийского вооружения, обеспечивающего стрельбу с предварительно неподготовленной огневой позиции. В этих условиях эксплуатации особенно важно учитывать качество позиции, более полно и достоверно знания о работе грунта под рабочими поверхностями опорно-сошниковых устройств при неравномерном нагружении и различных углах вертикального и горизонтального обстрела.

1.2. Выбор и обоснование расчетной схемы

Важным этапом динамического расчета орудия при выстреле является выбор расчетной схемы, зависящей как от учета тех или иных податливостей, условий нагружения, конструктивного оформления отдельных узлов установок, так и от целевого назначения поставленной задачи. Данные полигонных испытаний орудий при стрельбе с различных грунтов и при разных условиях нагружения показывают, что действие выстрела на орудие сопровождается значительными прыжками, отходами, набросами (движением вперед) и разворотами.

В настоящее время имеется единая математическая модель (рис. 1.1 и рис. 1.2), позволяющая решить задачу:

– динамических характеристик артиллерийского орудия при выстреле различных конструктивно-компоновочных схем: наземных буксируемых орудий (рис. 1.1, 1.2) (на сошниковых опорах); самоходных орудий (на колесном шасси или гусеничном ходу); корабельных (рис. 1.3 и рис. 3.1) и т.д.;

Рис. 1.1. Расчетная схема полевого буксируемого орудия

Рис. 1.2. Расчетная схема полевого орудия с круговым обстрелом

Рис. 1.3. Выбор осей координат для расчета качки корабля на волнении

– определения критериев динамической устойчивости установок для оценки их работоспособности;

– разработки единого алгоритма расчета и программ для реализации задач на ЭВМ.