Динамика толстостенной неоднородной трубы с геометрическими несовершенствами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.04, кандидат технических наук Семёнова, Галина Александровна

• Семёнова, Галина Александровна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Семёнова, Галина Александровна

Введение

1 Зависимость начальных внешнебаллистических параметров стрельбы от качества оружия

1.1 Постановка задачи исследования

1.2 Обзор исследований в области динамики оружейных стволов

2 Формы и частоты изгибных и крутильных колебаний стержней как расчётных моделей стволов

2.1 Построение приближенных решений дифференциального уравнения четвертого порядка с переменными коэффициентами

2.2 Построение приближенных решений дифференциального уравнения второго порядка с переменными коэффициентами

3 Влияние перекоса канала и конечной изгибной жёсткости ствола на динамические характеристики оружия

3.1 Влияние перекоса и изгиба оси канала ствола, его конечной жёсткости на дальность стрельбы

3.2 Влияние дефектов ствола на кучность стрельбы

4 Зависимость скорости вылета пули от изменения геометрических и механических характеристик и нагрева ствола

4. 1 Расчёт форм и частот осесимметричных колебаний толстостенных труб

4.2 Осесимметричные колебания и их влияние на движение пули по стволу

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика толстостенной неоднородной трубы с геометрическими несовершенствами»

Одной из важнейших характеристик изделий стрелкового и артиллерийского вооружения, определяющих эффективность его применения, является точность стрельбы.

Анализ результатов теоретических и прикладных исследований влияния различных элементов оружия на параметры рассеяния снарядов показывает, что практически отсутствуют работы, в которых изучалась бы связь погрешности стрельбы с погрешностями изготовления элементов оружия, в частности, стволов. Эти исследования необходимы для более обоснованного назначения технологических параметров (допусков на изготовление) исходя из тактико-технических требований к разрабатываемому оружию.

Недостаточно также теоретических работ, посвященных оценке влияния конечной изгибной жёсткости стволов на меткость стрельбы. Сопоставление периодов и- форм изгибных колебаний стволов с промежутком времени между последовательными выстрелами позволит оценить разницу в направлении векторов скорости вылетающих из ствола снарядов и тем самым прогнозировать разброс их точек падания.

Представляет интерес оценка влияния осесимметричных радиальных колебаний ствола на скорость движения снаряда по стволу. В процессе движения снаряда по стволу диаметр его канала из-за осесимметричных колебаний периодически отклоняется от номинала (калибра), в результате сила трения снаряда о стенки канала ствола изменяется и, следовательно, начальная скорость снарядов во внешнебаллистическом процессе будет различной в том числе и в зависимости от того, с какой амплитудой и частотой будут происходить радиальные осесимметричные колебания.

Учитывая вышеизложенное, в настоящей работе поставлена цель разработать аналитический метод исследования новых математических моделей динамики ствола, учитывающих геометрические несовершенства и конечные жёсткости, для установления зависимостей между конструктивными параметрами ствола и начальными внешнебаллистическими характеристиками стрельбы.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- создать расчётные модели ствола, учитывающие перекос оси канала ствола, параллельное смещение оси канала ствола, переменность механических характеристик материала ствола по толщине ствола, влияние осесимметричных колебаний ствола на процесс движения снаряда по стволу;

- разработать математические модели динамики ствола с учётом перечисленных факторов;

- разработать аналитический метод исследования математических моделей;

- проанализировать влияние указанных факторов на начальные внешнебаллистические характеристики на базе построенной математической модели разработанным методом;

- предложить научно-обоснованные практические рекомендации для проектирования стволов.

Заключение диссертации по теме «Механика деформируемого твердого тела», Семёнова, Галина Александровна

Заключение

В диссертации представлено решение задачи разработки методов оценки влияния на начальные внешнебаллистические параметры ряда конструктивных, технологических и эксплутационных факторов, относящихся к стволу орудия и не учитываемых в существующих методиках прочностного и динамического расчёта ствола.

На основании проведённых исследований были получены результаты.

1 Созданы расчётные схемы ствола, учитывающие

- перекос оси канала ствола,

- параллельное смещение оси канала ствола,

- переменность механических характеристик материала по толщине ствола,

- конечную жёсткость на изгиб, кручение и;

- осесимметричные колебания ствола;

2 Построены математические модели динамики ствола (дифференциальные уравнения, граничные и начальные условия, допущения, ограничения и т.д.) с учётом перечисленных факторов;

3 Разработан асимптотический метод исследования таких математических моделей;

4 Установлены зависимости между технологическими параметрами (допусками) и начальными внешнебаллистическими характеристиками (угол наклона вектора скорости снаряда на вылете);

5 Установлены зависимости между параметрами осесимметричных колебаний ствола и модулем вектора скорости (дульный срез).

Полученные результаты позволяют сделать вывод о значительной чувствительности начальных условий внешней баллистики (значений величины и направления вектора скорости вылета снаряда (дульный срез)) к геометрическим несовершенствам (перекосу и параллельному смещению оси канала ствола) и рекомендовать включать в инженерные методики прочностных и динамических расчётов стволов учёт перечисленных факторов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Семёнова, Галина Александровна, 2008 год

1. Александров, А.Ю. Определение интенсивности изнашивания стволов с различными конструктивно-технологическими параметрами / А.Ю. Александров, Д.А. Бобров, А.П. Павлов, И.С. Жовтяк // Оборонная техника. -2001.-№4. С. 80-83.

2. Александров, А.Ю. Влияние режимов термической обработки материала стволов автоматического оружия на их механические характеристики и живучесть / А.Ю. Александров, П.В. Воронин, О.С. Кузьмин // Оборонная техника. 2001. - №4. - С. 78-80.

3. Александров, Е.Е. Имитационное моделирование внешних возмущений, действующих на упругую танковую пушку / Е.Е. Александров, О.Я. Никонов, Б.А. Олиярник // Артиллерийское и стрелковое вооружение. — 2005.- №2. С. 44-47.

4. Александров, Е.Е. Имитационное моделирование внешних возмущений, действующих на упругую танковую пушку / Е.Е. Александров, О.Я. Никонов, Б.А. Олиярник // Артиллерийское и стрелковое вооружение. 2005.- №3- С. 29-32.

5. Алфёров, В.В. Конструкция и расчёт автоматического оружия / В.В. Алфёров. -М. : Машиностроение, 1977. -248 с.

6. Артиллерийское вооружение. Основы устройства и конструирования / под редакцией И.И. Жукова. М. : Машиностроение, 1975. - 240 с.

7. Бабаков, И.М. Теория колебаний / И.М. Бабаков. М. : Наука, 1968.-559 с.

8. Баллистика ствольных систем / под редакцией J1.H. Лысенко, A.M. Липатова. М. : Машиностроение, 2006. - 460 с.

9. Безухов, Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести / Н.И. Безухов. М. : Высшая школа, 1968. - 512 с.

10. Благонравов, A.A. Основания проектирования автоматического оружия / A.A. Благонравов. М., 1940.

11. Бравин, Е.Д. Стрелково-пушечное вооружение самолётов / Е.Д. Бравин, Е.Б. Лунц, М.В. Гуревич. М. : Воениздат, 1941. - 303 с.

12. Внуков, В.П. Артиллерия / В.П. Внуков. М. : Наркомат обороны Союза ССР, 1938.-348 с.

13. Гордон, В.А. Статические и динамические задачи механики одномерно неоднородных упругих элементов конструкций / дис. докт. техн.наук: 01.02.04 / Гордон Владимир Александрович М., 1990. - 241 с.

14. Гордон, В.А. Метод решения задач механики неоднородных тел / В.А. Гордон, B.C. Шоркин, М.И. Борзенков. Орёл : ОрёлГТУ, 2005. - 161 с.

15. Горохов, М.С. Внутренняя баллистика ствольных систем / М.С. Горохов. М. : ЦНИИ информатизации, 1985. - 160 с.

16. Граве, И.П. Пиродинамика / И.П. Граве. Л. : Издательство Военно-технической академии, 1933. - (Внутренняя баллистика / И.П. Граве; т. 2.).

17. Григолюк, Э.И. Многослойные армированные оболочки: Расчёт пневматических машин / Э.И. Григолюк, Г.М. Куликов. — М. : Машиностроение, 1988.-288 с.

18. Грищук, П.А. Корабельная зенитная артиллерия / П.А. Грищук, К.В. Морозов. М. : Издательство ДОСААФ СССР, 1981.-200 с.

19. Дёч, Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования / Г.Дёч. М. : Наука, 1971. - 288 с. - (Серия «Физико-математическая библиотека инженера»).

20. Дмитриев, В.Ф. Исследование влияния неравномерного нагрева пакета направляющих на рассеивание РСЗО / В.Ф. Дмитриев, Л.А. Устинов, В.В. Сергеева, О.А Евланова // Оборонная техника. 2005. - №6-7.- С. 38-39.

21. Зайцев, В.Ф. Справочник по нелинейным дифференциальным уравнениям / В.Ф. Зайцев, А.Д. Полянин. М. : Наука, 1993. - 464 с.

22. Калинин, В.Ю. Построение гарантированного прогноза изменения показателей живучести стволов артиллерийских орудий с настрелом /В.Ю. Калинин, B.C. Малиновский, C.B. Омельченко // Артиллерийское и стрелковое вооружение. -2006. — №2 С. 16-19.

23. Кириллов, В.М. Основания проектирования стволов стрелкового оружия / В.М. Кириллов. М. : Военная ордена Ленина и ордена Суворова Артиллерийская инженерная академия имени Ф.Э. Дзержинского, 1956. -87 с.

24. Колебания линейных систем / под ред. В.В. Болотина. М. : Машиностроение, 1978. -212 с. - (Вибрации в технике: справочник в 6 т. / ред. совет: В.Н. Челобей (пред); т.1).

25. Колтунов, М.А. Упругость и прочность цилиндрических тел: учебное пособие для вузов / М.А. Колтунов, Ю.Н. Васильев, В.А. Черных. М. : Высшая школа, 1975. - 526 с.

26. Колтунов, М.А. Прикладная механика деформируемого твёрдого тела: учебное пособие для студентов вузов / М.А. Колтунов, A.C. Кравчук,

27. B.П. Майборода. М. : Высшая школа, 1983. - 349 с.

28. Колчин, Г.Б. Расчёт элементов конструкций из упругих неоднородных материалов / Г.В. Колчин. Кишинёв : Картя Молдовеняска, 1971. — 172 с.

29. Корчевская, Е.А. Свободные колебания слоистой цилиндрической оболочки, находящейся под действием распределённых осевых сил / Е.А. Корчевская, Г.И. Михасёв // Известия Российской академии наук. Механика твёрдого тела. 2006. - №3.- С. 142-147.

30. Крупчатников, М.Я. Проектирование артиллерийских стволов / М.Я. Крупчатникова. М. : Оборонгиз, 1946. - 207 с.

31. Куров, В.Д. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов / В.Д. Куров, Ю.М. Должанский. -М. : Оборонгиз, 1961. 294 с.

32. Ларман, Э.К. Проектирование и расчёт орудийных стволов и затворов / Э.К. Ларман. М. : Оборонгиз, 1939. - 163 с.

33. Ломакин, В.А. Теория упругости неоднородных тел / В.А. Ломакин. М. : МГУ, 1976. - 386 с.

34. Максимов, М.А. Влияние динамики выстрела на техническое рассеивание снарядов / М.А. Максимов // Оборонная техника. 1999. - №9-10.1. C. 49-50.

35. Максимов, М.А. Рассеяние энергии при изгибных колебаниях многослойных композитных труб / М.А. Максимов // Оборонная техника. 1999. -№9-10.-С. 61-63.

36. Маликов, В.Г. Механика многослойных стволов с цилиндрической анизотропией материала / В.Г. Маликов, Ю.М. Шашков // Оборонная техника. 1998. - №8-9.- С. 55-58.

37. Маликов, В.Г. Конечно-элементная модель динамики композитного ствола / В.Г. Маликов, Ю.М. Шашков // Оборонная техника.- 1999. №9-10.-С. 58-61.

38. Маликов, В.Г. Напряжённо-деформированное состояние многослойного композитного ствола при вязкоупругом поведении материала / В.Г. Маликов, Ю.М. Шашков // Оборонная техника. 1999. — №9-10. — С. 61-63.

39. Маликов, В.Г. Методология проектирования артиллерийских орудий с учётом влияния динамики ствола на точность стрельбы / В.Г. Маликов, Ю.М. Шашков // Оборонная техника. 1999. - №9-10. - С. 59-61.

40. Могильников, Н.В. Движение снаряда в стволе и на траектории / Н.В. Могильников, В.В. Горбунов, Л.Ф. Левинский. Тула : ТулГУ, 2002. -139 с.

41. Мэтьюз, Д. Математические методы физики / Д. Мэтьюз, Р. Уокер. М. : Атомиздат, 1972. - 398 с.

42. Орлов, Б,В. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий / Б.В. Орлов, Э.К. Ларман, В.Г. Маликов. М. : Машиностроение, 1976.-431 с.

43. Основы баллистического проектирования артиллерийских орудий / Пензенское высшее артиллерийское инженерное ордена Красной звезды училище имени Главного маршала артиллерии H.H. Воронова. Пенза : ПВАИУ, 1975.-69 с.

44. Проектирование ракетных и ствольных систем / под ред. Б.В. Орлова. — М.: Машиностроение, 1974. 828 с.

45. Романовцев, Б.М. Влияние центрирования реактивного снаряда в трубчатой направляющей на его внешнебаллистические характеристики / Б.М. Романовцев, Л.И. Обозов, В.И. Подчуфаров, В.Ф. Дмитриев // Оборонная техника. 2005. - №6-7. - С. 36-37.

46. Савицкий, В.Я. Моделирование износа узлов трения импульсных тепловых машин / В.Я. Савицкий // Машиностроитель. 1999. - №2-3. -С. 16-18.

47. Светлицкий, В.А. Механика трубопроводов и шлангов: задачи взаимодействия стержней с потоком воздуха / В.А. Светлицкий. — М. : Машиностроение, 1982. 280 с. - (Библиотека расчётчика).

48. Светлицкий, В.А. Механика гибких стержней и нитей / В.А. Светлицкий. М. : Машиностроение, 1978. - 222 с. - (Библиотека расчётчика).

49. Семёнова, Г.А. Учёт радиальных осесимметричных колебаний ствола при формировании начальных условий / В.А. Гордон, Г.А. Семёнова //

50. Известия ОрелГТУ. Серия Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2008. - №4/272(550). - С.3-7.

51. Серебряков, М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем / М.Е. Серебряков. М. : Оборонгиз, 1962. - 703 с.

52. Теория и расчёт артиллерийских орудий / Пензенское высшее артиллерийское инженерное ордена Красной звезды училище имени Главного маршала артиллерии Н.Н. Воронова. Пенза : ПВАИУ, 1967. - 507 с.

53. Терегулов, И.Г. Сопротивление материалов и основы теории упругости и пластичности: учебник для втузов / И.Г. Терегулов. М. : Высшая школа, 1984.-472 с.

54. Тимошенко, С.П. Механика материалов / С.П. Тимошенко, Дж. Гере; пер. с англ. под ред. Э.И. Григолюка. М. : Мир, 1976.

55. Трикоми, Ф. Дифференциальные уравнения / Ф. Трикоми. М. : Издатинлит, 1962. - 217 с.

56. Уфлянд, Я.С. Интегральные преобразования в задачах теории упругости / Я.С. Уфлянд. Л. : Наука, 1968. - 402 с.

57. Федорюк, М.В. Асимптотические методы для линейных обыкновенных дифференциальных уравнений / М.В. Федорюк. М. : Наука, 1983. -352 с. - (Серия «Справочная математическая библиотека»).

58. Филиппов, А.П.' Колебания деформируемых систем / А.П. Филиппов. -М. : Машиностроение, 1970. 736 с.

59. Шапиро, Я.М. Основы проектирования ракет на твёрдом топливе / Я.М. Шапиро, Г.Ю. Мазинг, Н.Е. Прудников. М. : Министерство обороны СССР, 1968.-352 с.

60. Шипунов, А.Г. Живучесть стволов скорострельных пушек и способы её обеспечения / А.Г. Шипунов, Ю.С. Швыкин. М. : Машиностроение,1978.