Розробка фізичних моделей утворення акустичних хвиль при артилерійському пострілі та дослідження можливості роздільної реєстрації хвиль різних типів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209847Ключові слова:
артилерійський постріл, балістична хвиля, дульна хвиля, реєстрація акустичних сигналів, мікрофонАнотація
Розроблено та досліджено фізичні моделі формування балістичної і дульної хвилі, що утворюються при артилерійському пострілі. Перспективним методом оцінки ступеня зносу артилерійських стволів є акустичний безконтактний метод. Однак для його здійснення необхідна роздільна реєстрація балістичної хвилі і дульної хвилі. Для оцінки можливості такої реєстрації розроблений ряд фізичних моделей. Побудовано модель для розрахунку параметрів балістичної хвилі, що супроводжує артилерійський постріл. Особливістю запропонованої моделі є заміна задачі про просторове осесиметричне обтікання поверхні снаряда задачею про плоске обтіканні клину. Модель дозволяє визначити значення кута нахилу косого стрибка до напрямку потоку, що набігає на клин, в залежності від числа Маха. Розрахунок тиску порохових газів, що витікають з дульного зрізу ствола за снарядом, заснований на застосуванні закону збереження енергії для стислих порохових газів. Це дозволяє уникнути розв'язання складної модифікованої задачі Лагранжа. Розрахунки показують, що тиск дульної хвилі змінюється в діапазоні (30 ... 300) МПа. Запропоновано фізичну модель поширення дульної хвилі на початковому етапі витікання порохових газів з каналу ствола. У процесі поширення дульної хвилі на початковому етапі можлива ситуація, при якій ця хвиля потрапить в точку реєстрації раніше балістичної хвилі. Така ситуація може мати місце, якщо кути прицілювання і розчину клину малі. При відповідному підборі кута цього явища можна уникнути. Запропонована модель визначає закон поширення дульної хвилі і дозволяє оцінити швидкість її загасання. Встановлено, що вимірювальні мікрофони, які реєструють власне балістичну хвилю, можна розташовувати на відстанях 50…500 м від дульного зрізу. Розроблені моделі корисні на практиці. При роздільної реєстрації балістичної хвилі і дульної хвилі можна оцінити початкову швидкість снаряда і рівень зносу стволу
Посилання
- Damarla, T. (2015). Battlefield Acoustics. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-16036-8
- Djeddou, M., Touhami, T. (2013). Classification and Modeling of Acoustic Gunshot Signatures. Arabian Journal for Science and Engineering, 38 (12), 3399–3406. doi: https://doi.org/10.1007/s13369-013-0655-5
- Maciąg, P., Chałko, L. (2019). Use of sound spectral signals analysis to assess the technical condition of mechanical devices. MATEC Web of Conferences, 290, 01006. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201929001006
- Dobrynin, Y., Maksymov, M., Boltenkov, V. (2020). Development of a method for determining the wear of artillery barrels by acoustic fields of shots. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (5 (105)), 6–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206114
- Sachdev, P. L. (2016). Shock Waves & Explosions. Chapman and Hall/CRC, 296. doi: https://doi.org/10.1201/9781420035193
- Van der Eerden, F., Vedy, E. (2005). Propagation of shock waves from source to receiver. Noise Control Engineering Journal, 53 (3), 87. doi: https://doi.org/10.3397/1.2839248
- Banerjee, A., Nayak, N., Giri, D., Bandha, K. (2019). Effect of Gun Barrel Wear on Muzzle Velocity of a typical Artillery Shell. 2019 International Conference on Range Technology (ICORT). doi: https://doi.org/10.1109/icort46471.2019.9069641
- Li, X., Wang, Y., Zang, Y., Guan, B., Qin, Q. (2019). Analysis of interior ballistic performance degradation of a worn gun barrel based on finite element method. Journal of Physics: Conference Series, 1314, 012090. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1314/1/012090
- Zaytsev, A. S. (2007). Proektirovanie artilleriyskih stvolov. Sankt-Peterburg: Balt. gos. tehn. un-t, 164.
- Karyukin, S., Mitrohin, O. (2012). Podhod k obespecheniyu zhivuchesti stvolov artilleriyskih orudiy. Voennaya mysl', 1, 72–78.
- Vershinin, A. A. (2018). The algorithm for evaluating the survivability of the artillery guns systems. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tehnicheskie nauki, 11, 291–295.
- Pushkaryov, A. M., Vershinin, A. А., Volf, I. G. (2018). Estimation the bore state of an artillery gun. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tehnicheskie nauki, 2, 428–432.
- Skobeleva, V. V., Shchenyatskiy, A. V., Bryzgalov, Y. B. (2017). Analysis of errors of long holes and methods for their control. Intelligent Systems in Manufacturing, 15 (3), 41–50. doi: https://doi.org/10.22213/2410-9304-2017-3-41-50
- Peng, F. Q., Chen, Q., Bao, J. W. (2013). Distortion Correction for the Gun Barrel Bore Panoramic Image. Applied Mechanics and Materials, 427-429, 680–685. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.427-429.680
- Ka, M.-H., Vazhenin, N. A., Baskakov, A. I., Oh, C.-G. (2005). Analysis of Power Performance of a Muzzle Velocity Radar. 2005 5th International Conference on Information Communications & Signal Processing. doi: https://doi.org/10.1109/icics.2005.1689038
- Levinson, S., Satapathy, S., Elert, M., Furnish, M. D., Anderson, W. W., Proud, W. G., Butler, W. T. (2009). High-resolution projectile velocity and acceleration measurement using photonic doppler velocimetry. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.3295206
- Il'yushonok, A. V., Tereshenkov, V. I., Mikanovich, A. S. (2007). Opredelenie parametrov udarnyh voln. Vestnik Komandno-inzhenernogo instituta MChS Respubliki Belarus', 2 (6), 54–62. Available at: https://vestnik.ucp.by/arhiv/pdf/ICE/v6/n2/54.pdf
- Shi, L., Ju, F., Liu, Y., Han, Z. Z., Liang, S. Y. (2013). Novel Analysis Method Based on STFT for Muzzle Velocity Measurement of High Firing Rate Artillery. Applied Mechanics and Materials, 347-350, 383–386. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.347-350.383
- Blokhin, A. M., Biberdorf, E. A. (2015). Numerical resolution of the problem for a stationary real gas flow over a cone. Vychislitel'nye tehnologii, 20 (2), 29–43.
- Houghton, E. L., Carpenter, P. W., Collicott, S. H., Valentine, D. T. (2015). Aerodynamics for Engineering Students (Seventh Edition). Butterworth-Heinemann, 688.
- Ovsyannikov, L. V. (2003). Lektsii po osnovam gazovoy dinamiki. Moscow-Izhevsk: Institut komp'yuternyh issledovaniy, 336.
- Semenov, A. N., Berezkina, M. K., Krasovskaya, I. V. (2009). Classification of shock wave reflections from a wedge. Part 2: Experimental and numerical simulations of different types of Mach reflections. Technical Physics, 54 (4), 497–503. doi: https://doi.org/10.1134/s1063784209040094
- Seiler, F., Igra, O. (Eds.) (2016). Hypervelocity Launchers. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-26018-1
- Bykov, N. V. (2019). Comparative analysis of numerical and approximate analytical solutions to the problem of piston acceleration in a pipe by compressed gas. Engineering Journal: Science and Innovation, 2 (86), 1–15. doi: https://doi.org/10.18698/2308-6033-2019-2-1852
- Zel'dovich, Ya. B., Rayzer, Yu. P. (2008). Fizika udarnyh voln i vysokotemperaturnyh gidrodinamicheskih yavleniy. Moscow: FIZMATLIT, 656.
- Oppenheim, A. K. (2008). Dynamics of Combustion Systems. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-540-77364-1
- Assovskiy, I. G.; Lipanov, A. M. (Ed.) (2005). Fizika goreniya i vnutrennyaya ballistika. Moscow: Nauka, 354.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Yevhenii Dobrynin, Viktor Volkov, Maksym Maksymov, Viktor Boltenkov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
