CC BY
16ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 623.611 001:10.24412/2782-2141-2022-4-45-58
Анализ научно-методического аппарата для проведения предварительной дефектации техники связи военного назначения в условиях огневого поражения противника
Семенов С. С., Вылков А. С., Ерыгин В. В.
Аннотация: Постановка задачи: на основе анализа существующих моделей поражения техники связи, методов для проведения предварительной дефектации техники связи военного назначения в условиях огневого поражения, определить научно-методический аппарат, позволяющий разработать методику для повышения оперативности проведения предварительной дефектации техники связи военного назначения в условиях огневого поражения противника средствами обычного вооружения. Целью работы является рассмотрение имеющихся способов моделирования поражения техники связи военного назначения при нанесении огневого удара противником, возможных методов проведения предварительной дефектации техники связи военного назначения, обоснование их применения в современных условиях, а также определение дальнейших направлений их совершенствования и развития. Используемые методы: в ходе анализа имеющегося научно-методического аппарата моделирования поражения техники связи военного назначения при нанесении огневого удара противником, проведения предварительной дефектации при выполнении мероприятий технической разведки, рассмотрены возможные методы моделирования для определения степени повреждений аппаратных полевых узлов связи - аналитические, имитационные, численные. Применено понятие механики сплошных сред. Новизна исследования состоит в выявлении построения и разработках имеющихся моделей и методик оценки степени повреждений и определения объема требуемых ремонтных работ полевых аппаратных связи, проводимых экипажами, личным составом групп технической разведки, без учета реальных геометрических параметров повреждений таких как величин пробоин от осколочного поля боеприпасов, глубины проникновения осколков, учета конструктивных особенностей аппаратных связи, влияющих на прохождение осколков и потерю их энергии при прохождении преград. Результат проведенного анализа показал необходимость формирования рациональной очереди восстановления и объема ремонтных работ, выбора безошибочной стратегии ремонта, на основании разработки методики предварительной дефектации после оценки качественных характеристик полученных повреждений в результате огневого воздействия противника, полученных в результате моделирования огневого поражения техники связи военного назначения.
Ключевые слова: предварительная дефектация, механика сплошных сред, численное моделирование, восстановление техники связи, техническая разведка, боевые повреждения, поражающие факторы современного обычного оружия, осколочное поле, качественные характеристики, трудоемкость, трудозатраты.
Введение
В ходе ведения боевых действий, полученные техникой связи (ТС) повреждения будут сильно снижать боеспособность наших войск, если не будут планироваться и проводиться мероприятия по ремонту. Так, имеются оценки того, что при оптимальной организации работы системы восстановления за время проведения операций, возможно восстанавливать до 40 % всей поврежденной ТС.
Важным моментом в реализации заложенных в существующую или разрабатываемую систему восстановления возможностей является деятельность органов технического обеспечения по распределению потока поврежденной техники связи на различных ее уровнях. Эта задача в соответствии с существующими руководящими документами возлагается на личный состав частей, подразделений связи, специалистов технической разведки (ТР). Учитывая в целом недостаточный уровень квалификации этого персонала, можно показать значительный разброс в оценках состояния техники с одинаковыми повреждениями и следующую отсюда существенную ошибку в ее распределении по звеньям ремонта. Последнее приведет к
неадекватной загрузке ремонтных органов и, в конечном итоге, к снижению оперативности функционирования системы восстановления. Среди большого количества проблем, решение которых способствует достижению поставленной задачи, выбрано организационно-техническое направление, позволяющее без существенных затрат, только за счет рациональной организации процесса восстановления достичь повышения эффективности рассматриваемой системы.
Цель данной работы является обоснование единого подхода в рамках системы восстановления к организации процессов дефектации, к упорядочению распределения по ее уровням поврежденной техники связи путем анализа признаков, позволяющих классифицировать ее по степени тяжести боевых повреждений, изыскание способа организации предварительной дефектации (ПД) поврежденной ТС с учетом конструктивных признаков и геометрических показателей повреждений техники связи военного назначения (ТС ВН).
Рассмотрим конструктивное построение современной ТС ВН, а также поражающие факторы воздействия обычного оружия, приводящие к выходу из строя техники связи при выполнении задачи по организации связи.
1. Описание принципов построения техники связи военного назначения и основных поражающих факторов обычного оружия
Современная ТС ВН может конструироваться на базе бронетанкового вооружения, а также на автомобильных базовых шасси. Рассмотрим структуру и состав произвольной аппаратной связи на базе автомобильного базового шасси в небронированном варианте. ТС должна представлять должностным лицам пунктов управления воинского формирования и членам экипажа требуемые виды связи, необходимые для реализации функций управления войсками.
Аппаратура, рабочие места экипажа и должностных лиц размещаются в кузовах-фургонах (КФ) различных типов. Как правило, КФ может разделяться на отсеки по своему функциональному предназначению. Аппаратура и оборудование можно сгруппировать и классифицировать следующим образом:
- средства связи и передачи данных;
- аппаратура внутренней связи коммутации и управления;
- антенно-мачтовые устройства;
- комплекс средств автоматизации управления;
- навигационные средства;
- вводно-соединительное оборудование;
- блоки и устройства системы электроснабжения;
- элементы системы жизнеобеспечения.
Средства связи, вспомогательное оборудование и другие указанные выше системы размещаются в КФ различных марок (рис. 1).
Все КФ, имеющиеся и смонтированные на автомобильных базовых шасси, отвечают требованиям ГОСТ, ТУ, выполнены по модульной технологии или из полноформатных панелей с несколькими слоями по бескаркасной технологии. Основной технологической особенностью является исполнение боковых панелей, крыши, скосов крыши без комплекта для обеспечения стойкости к воздействию осколков и ударной волны.
Основное и вспомогательное оборудование в аппаратных связи распределено по всей площади КФ неравномерно (рис. 1). С разных сторон аппаратных возможно различное размещение аппаратуры связи, блоков различных габаритов. Аппаратура связи закреплена в стойках, закрепленных к полу, боковым панелям. Вводно-соединительное оборудование проходит в 70 % по боковым панелям кунгов.
В аппаратных связи возможно размещение нескольких комплектов однотипной аппаратуры связи. Средства связи построены по модульному (блочному) принципу.
Рис. 1. Примерное размещение аппаратуры связи в аппаратной
Конструктивно ТС представляет собой многоуровневую конструкцию, при этом основные составные части выполняются в виде легкосъёмных сборочных единиц - блоков, что говорит о целесообразности проведения ремонта агрегатным методом. Конструкция аппаратуры позволяет обеспечивать взаимозаменяемость основных однотипных блоков как правило, без подстройки [1]. Встроенная система диагностирования позволяет, как правило, однозначно идентифицировать неработоспособный модуль. Боевые повреждения образца ТС определяются визуально.
Для достижения требуемого времени восстановления ремонт современных комплексов средств связи должен осуществляется агрегатным методом, при котором восстановление средств связи на уровне модулей (блоков) может осуществляться специалистами, имеющими достаточно невысокий уровень квалификации. Для осуществления агрегатного ремонта необходимо использование запасных частей, которые должны обеспечить значительное сокращение времени восстановления техники связи за счёт охвата всех имеющихся средств связи при максимальном приближении данных запасов к местам эксплуатации [2, 3].
Проведённый анализ конструктивного построения техники связи говорит о разделении оборудования, размещенного в КФ аппаратных связи на основное и вспомогательное не однотипной схемой компоновки, дублирования отдельных средств связи. Основное оборудование размещено в КФ в пределах 60 % общего пространства. КФ представляет собой многослойный объект, содержащий слои из различных материалов, с различной прочностью и стойкостью к поражающему воздействию различных боеприпасов обычного оружия.
Полевые аппаратные связи входят в техническую основу системы управления. Противником будут наноситься удары в первую очередь по средствам управления, узлам связи. Анализируя течение современных локальных войн, операций, можно сказать, что наиболее массовым оружием, применяемым для снижения боевого потенциала войск, являются средства обычного поражения. Средствами обычного поражения является оружие, которое основано на использовании энергии обычных взрывчатых веществ (тротил, гексоген, порох) и зажигательный смесей. К средствам обычного вооружения относятся боеприпасы: артиллерийские, ракетные, авиационные, стрелковые и инженерные [4,5]. Характер их поражающего действия зависит от конструкции боеприпаса и проявляется в форме осколочного, фугасного, ударного, кумулятивного, зажигательного действия.
Боеприпасы осколочного действия — один из наиболее распространенных типов боеприпасов, к которому относятся не только осколочные, но и все виды осколочно-
фугасных боеприпасов. Осколочные боеприпасы могут использоваться с авиационными средствами их доставки, так и в артиллерийских системах. Наиболее часто встречается нанесение ударов с использованием артиллерии калибра 155 мм. Таким образом, целесообразно ограничить область анализа в средствах поражения до данных боеприпасов.
Основными поражающими факторами осколочных боеприпасов будут являться:
- проникающее действие осколков осколочного поля;
— действие плотного потока поражающих элементов.
Для полевых аппаратных связи данные факторы нанесут максимальный ущерб в виде пробоин на корпусе, и последующем разрушении блоков, элементов на пути проникновения осколков, до снижения убойной энергии.
Боевые повреждения техники связи будут нести множественный характер.
Повреждения могут быть поделены на две группы - явные дефекты и неявные или скрытые. Как явные, так и скрытые дефекты связаны, прежде всего, с изменениями конструктивной структуры объекта. Главный критерий разделения дефектов на явные и скрытые — это возможность обнаружения при внешнем осмотре.
Таким образом, при взаимодействии техники связи как объекта поражения и поражающих факторов осколочных боеприпасов, на аппаратных связи остаются множественные повреждения, проявляющиеся в виде определенного диаметра пробоин, имеющие определенные направления пробивного действия осколков и глубину проникновения. Следы осколков могут проявляться с различной плотностью относительно площади объекта, а также иметь различные входные углы. Вместе с тем, внутри КФ аппаратных связи оборудование размещается неравномерно, и не является равнозначным в организации связи и выполнения своего функционального предназначения аппаратной (радиостанцией). Также необходимо отметить, преграды в виде блоков аппаратуры, корпус КФ (слои), которые проходит осколок от места подрыва боеприпаса, в различных местах аппаратных различные, и как следствие, глубина проникновения осколков, с учетом их разной скорости и энергии будет разной.
При получении повреждений после воздействия оружия противника и переходе в неработоспособное состояние ТС ВН на первом этапе проводится ПД, задачи, особенности, проблемные вопросы которой представлены далее.
2. Роль и место проведения предварительной дефектации
при ведении технической разведки и процесса восстановительного ремонта
Возникающая проблема восполнения потерь должна решаться комплексно - за счет снабжения и проведения ремонта, силами экипажей, ремонтных органов, использования сил и средств местной промышленной базы и сети связи [6].
Восстановление вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ) является основным источником восполнения потерь непосредственно в ходе боевых действий, и включает в себя: ТР, эвакуацию, ремонт, возвращение в строй. Общее время восстановления складывается из времени на выполнение каждого элемента, но для каждого образца ВВСТ время восстановления является случайной величиной, в связи с чем необходимо использовать их среднее значение:
Тв=Тт? +ТЭ +ГР +ГВВ. (1)
Ремонт средств военной связи является важнейшей функцией органов технического обеспечения связи и автоматизированных систем управления (TOC и АСУ), и один из основных путей восполнения потерь [2]. Учет качественных характеристик повреждений ТС (форма, диаметр пробоин, возможная глубина проникновения осколков) влияет на порядок восстановления. В частности, возрастает роль внешнего осмотра, поскольку повреждения будут носить в основном ярко выраженный механический характер [7].
С началом боевых действий система связи будет подвергаться огневому воздействию противника. В результате этого для восстановления будет поступать поврежденная ТС.
Определение объема и степени ремонта ВВСТ, а также места его проведения, производится при ведении ТР [8].
ТР решает следующие задачи:
1) Своевременное определение местонахождения поврежденных (неисправных) ВВСТ.
2) Определение технического состояния поврежденных ВВСТ (ПД).
3) Определение объема эвакуационных работ.
4) Определение состояния экипажей (расчетов), механиков-водителей (водителей).
5) Изучения районов размещения (развертывания) сил и средств органов TOC и АСУ.
6) Выбор путей эвакуации, мест передачи, вышедшей из строя ТС.
7) Определение возможности использования местной промышленной базы.
Основной задачей ТР в ходе операции будет - своевременное выявление
поврежденных (неисправных) ВВСТ, определения их местонахождения и технического состояния (объема ремонтных и эвакуационных работ), состояния экипажей (расчетов), механиков-водителей (водителей) [3].
ТР проводится:
- личным составом экипажей;
- пунктами технического наблюдения;
- группами технического обеспечения;
- группами технической разведки и эвакуации;
- замыканиями походных колонн.
Поскольку перед системой восстановления стоит задача по обработке значительного объема ремонтного фонда в ограниченные сроки, то необходимо обеспечить выполнение основных принципов ремонта: первоочередное восстановление ТС в наибольшей степени, определяющей боеспособность подразделения (воинской части), и с наименьшим объемом работ; ремонт ВВСТ осуществляется непосредственно в ходе ведения боевых действий на местах выхода их из строя, в ближайших укрытиях и на сборном пункте поврежденных машин (СППМ).
Обеспечить выполнение этих принципов ремонта можно лишь путем организации и проведения ПД поврежденной ТС органами ТР или личным составом, непосредственно ее эксплуатирующим, то есть в результате установления приоритета на восстановление для однотипной техники по величине трудоемкости единичного ремонта [2].
Таким образом, целью проведения ПД является — определение необходимых трудозатрат на восстановление работоспособности объекта. Исходя из того, что необходимые трудозатраты на восстановление Wy (г-ый тип средства связи, у'-ое войсковое формирование) зависят от множественности повреждений, их распространенности по различным конструктивным уровням деления объекта (по блокам, узлам, платам, элементам), от наличия комплекта запасных частей, инструмента и принадлежностей (ЗИП), технологической оснастки, уровня подготовки персонала в ремонтных органах и ряда других факторов, то в целях согласования оценок результатов проведенной предварительной дефектации в различных элементах системы восстановления (то есть приведения их к одной единице измерения) целесообразно введение понятия трудозатрат. Под ними следует понимать затраты, которые необходимы для восстановления объекта при наличии простейшего технологического оборудования, при среднем уровне подготовки ремонтников, в условиях замены поврежденных простейших элементов такими же исправными.
Таким образом, цель предварительной дефектации в боевых условиях определяется, как установление трудозатрат Wy , необходимых для ремонта техники связи. Под ПД же следует понимать часть технологического процесса восстановления средств связи, направленную на обнаружение боевых повреждений в неработоспособной технике, определение их распространенности по различным конструктивным уровням деления объекта и проводимого в ограниченные сроки.
При таком понимании предварительной дефектации она является разновидностью процесса диагностирования. Но если диагностирование, как процедура поиска отказавших или поврежденных элементов при заданной ее глубине X, позволяет определить конкретное состояние объекта диагностирования е,, то дефектация дает возможность выделить подмножество его состояния Е^ а Е , мощность которого \Е,\ зависит от требований, предъявляемых к её результатам.
ПД включает в себя задачи, связанные с добыванием, сбором, обработкой и выдачей необходимой информации о поврежденной технике связи заинтересованным в ней органам управления силами и средствами технической разведки.
Необходимость определения трудозатрат диктуется условием упорядочения ремонтного фонда
^ * ^ * ^ * - * *... * ^' (2) где, Жу - трудоемкость восстановления (ремонта) техники связи у-го типа, N — количество поврежденной техники у'-го типа, обеспечивающим максимальную эффективность работы ремонтного органа.
При известном законе распределения трудозатрат и работе ремонтного органа в режиме перенасыщения, когда трудоресурс ремонтного органа существенно меньше трудозатрат, необходимых для восстановления N единиц поврежденной техники, максимальное количество «шах восстановленной техники связи определится из условия
ж.. < Ж . > (3)
г,у — " доп,]
/=1
где, Ждоп,; - допустимый трудоресурс.
При отсутствии предварительной дефектации вероятность г сл того, что случайная выборка Ищах единиц у'-го типа из N единиц удовлетворяет условию (3), а также обеспечит максимальную скорость восстановления определится из выражения
р =-!----(4)
СЛ
Естественно, что при иШах < N вероятность РСл будет меньше единицы, а это приведет к снижению качества восстановления техники за счет имеющегося трудоресурса Ждоп,у.
Следовательно, выполнение условия (2) возможно лишь при организации предварительной дефектации поврежденной техники связи, которая обеспечивает повышение потенциальных возможностей ремонтных органов по ее восстановлению.
Таким образом, исходя из общих требований к технической разведке, к ПД можно предъявить требования по оперативности определения технического состояния военной техники связи и объема необходимых ремонтных работ, с целью правильного выбора стратегии ремонта и снижения общего времени восстановления ВВСТ. Ниже разберем научно-методический аппарат, который можно использовать в целях разработки моделей поражения ТС ВН и методики проведения предварительной дефектации ТС ВН с целью повышения оперативности восстановления и рационального формирования очереди ремонта.
3. Анализ научно-методического-аппарата для моделирования поражения техники связи военного назначения и разработки методики предварительной дефектации
К сожалению, в мирное время вопросам дефектации должного внимания практически не уделяется, в работах по повышению оперативности функционирования системы восстановления, отмечается лишь их значимость.
Очевидно, что в период военных действий проблема определения степени тяжести боевых повреждений средств военной связи (определение трудоемкости восстановления), то есть классификация состояния объектов, будет возникать постоянно и на всех уровнях управления системой ремонта. Причем решать ее будут в большинстве случаев люди, непосредственно эксплуатирующие технику связи. Это указывает на то, что при оценке
степени тяжести повреждений, полученных объектом (ПД), большую роль будет играть субъективный фактор, особенно если учесть различие в уровнях подготовки личного состава, и в целом, низкий уровень его квалификации. Также необходимо отметить, что решение, этой задачи должно проходить в кратчайшие сроки, что приводит к существенным отличиям дефектации в период военных действий от принципов ее проведения в мирное время.
Для разработки методики проведения предварительной дефектации целесообразно рассмотреть вопрос моделирования поражения ТС ВН. Построение модели поражения можно производить несколькими методами:
1) Аналитический метод, основанный на проведении расчетов физических процессов внутренней и внешней баллистики полета снарядов, формирование осколочных полей, законов поражения и разлета осколков, описание пробития преград математическими выражениями [9]. Математические выражения, используемые для определения расхода энергии, для пробития каждой преграды будут выстроены на основе коэффициентов, полученных эмпирическим путем, не учитывая прочностные характеристики материалов корпусов и блоков аппаратных связи. Например, для аналитического расчета пробивного действия осколков, для определения предельной толщины пробиваемой преграды при реализации переходного механизма внедрения осколка в преграду получены различные эмпирические формулы, в частности для пары сталь-сталь известно соотношение НИИ «Геодезия» [5]:
Апред=2,1?1ё(1 + 6,5г02)' (5)
где, q — поперечная нагрузка осколка, уо- скорость осколка.
Таким образом, выражение (5) получено только для одного случая, при одинаковых материалах осколка и преграды (корпуса аппаратной).
Также, при использовании определенных законов поражения цели, блок (субблок, узел), находящийся в плоскости полета осколка при определенном значении энергии осколка, считается пораженным. Вместе с тем, факт поражения может не состояться, ввиду не пробития преграды, а лишь ее деформации.
2) Логико-вероятностные модели являются простейшим видом взаимодействия между средством и объектом поражения, на основании которого может быть построена модель уязвимости. Однако в постановке задачи на пробитие, и необходимости получения на выходе модели геометрических характеристик, данный метод не подходит.
3) Метод имитационного моделирования заключается в создании логико-аналитической (математической модели системы и внешних воздействий), имитации функционирования системы, т. е. в определении временных изменений состояний системы под влиянием внешних факторов, и в получении выборок значений выходных параметров, по которым определяются их основные вероятностные характеристики. Данное определение справедливо для стохастических систем. При исследовании детерминированных систем отпадает необходимость изучения выборок значений выходных параметров [10].
В постановке задаче на пробитие осколком (преодоление преграды) нет необходимости проводить большое количество итераций и экспериментов. Необходимо оценить точно прочность материалов преград, последствия точечного воздействия осколочного поля и следы повреждений, которые возможно определить визуально. Неважна итоговая статистика в эксперименте, нет необходимости в сборе количественных результатов поражения.
4) Численное моделирование рассматривает поведение сплошной среды при ударных воздействиях, базирующихся на классических законах сохранения массы, импульса и энергии [9]. С математической точки зрения рассматривается система определяющих уравнений -уравнений состояний. Таким образом, строится модель соответствующей сложной системы, примером которой является: заряд - среда - преграда; летящее тело - преграда [11].
Для проведения численного моделирования необходимы:
1) Физические модели поведения материалов в условиях интенсивных динамических нагрузок, реализующихся при действии средств поражения и боеприпасов.
2) Корректные математические модели, в которых физические модели представляются в виде математических формул и уравнений.
3) Численные методы решения математических задач, с помощью которых решаются математические задачи, формулируемые в соответствии с рассматриваемым процессом.
4) Программы и программные комплексы (пакеты), реализующие решение задач и обеспечивающие представление получаемых результатов в удобной для анализа форме.
Для построения физических моделей необходимо обобщить их основные элементы, присущие некоторым классам материалов. Фундаментальной гипотезой, позволяющей применить единый подход к описанию поведения самых разных материалов, является гипотеза сплошного строения тел. На основании чего сформировано направление - механика сплошных сред. Формально расчет любых процессов в рамках модели сплошной среды сводится к вычислению деформаций (перемещений) элементов среды под действием прикладываемых нагрузок. Любое перемещение реализуется в определенной системе отсчета. При выборе системы отсчета выбирают два основных подхода: Эйлера и Лагранжа. Состояние сплошной среды в каждой точке в данный момент времени характеризуется набором параметров, включающих скорость, ускорение, плотность или компоненты тензора деформаций и т. д. В механике сплошной среды вводится понятие материальных тел как тел, обладающих свойством инерции, которое характеризуется массой. Вводится также понятие индивидуального или материального объема как объема, состоящего из одних и тех же частиц среды [12].
Таким образом, на основании указанных законов составляется система дифференциальных уравнений, описывающая поведение сплошной среды.
Данные модели сложны, и возникающие математические задачи практически не поддаются аналитическому решению, вследствие этого используется компьютерное моделирование [11].
Исходя из вышесказанного следует, для решения задачи пробития преграды осколками, оценки глубины проникания за преграду, оценки диаметров пробоин и их зависимости от энергетических и скоростных характеристик осколков, целесообразно использовать компьютерное моделирование, основанное на численном решении уравнения состояния механики сплошной среды- Вместе с тем, для задания начальных значений (входных данных) осколочного поля, необходимо аналитическим методом произвести расчет по параметрам формы осколка, его массы, начальной скорости полета, скорости полета в месте встречи с преградой [13].
Так как необходимо решение задачи получения выходных данных качественных характеристик поражения аппаратной связи, данный способ является наиболее приемлемым в действующей постановке задачи.
Для проведения расчетов возможно использование координатного закона поражения цели для однозонного поля, так как он по углу постоянен, и зависит только от радиуса места разрыва снаряда до цели, а дальнейшее формирование геометрических форм повреждений будет проводится на основании прочностных характеристик материалов корпусов во взаимодействии с осколками, через механику сплошной среды, описываемую уравнением состояний [4,13].
Некоторые аналитические выражения для расчета начальных параметров осколков используются в методике оптимизации параметров осколочных боеприпасов [14]. Основными в постановке задачи на пробитие являются выражения внешней баллистики (динамические углы осколочного поля, плотность потока поражающих элементов, параметры осколков), формирования осколочных полей с характеристиками осколков (рис. 2) [4].
Выражения, описывающие форму и массу осколка:
1) Определение средней характеристической массы осколка:
«„= —> (6)
Рис. 2. Разлет осколков при встрече снаряда с поверхностью земли
где, М - масса корпуса боеприпаса; N >тч — общее количество осколков с массой, большей нижней границы спектра
2. Параметр формы осколков:
и
ф
г 2/3
где, 51 - средний мидель осколка; V— объем осколка. 3. Средний мидель осколка:
= ^(аЪ + Ъс + са),
где, а, Ь, с — вершины произвольного осколка.
Подсистема уравнений для однозонного осколочного поля, описывающая кинематические и геометрические характеристики осколочного поля [7, 8]: 1) Начальная скорость поражающих элементов:
(7)
(8)
F0 = 0.5ф0£).
5а
(9)
'10-4а
где, а - коэффициент наполнения взрывчатого вещества; В - скорость детонации заряда взрывчатого вещества. Для оболочки естественного дробления фо = 0,98 (коэффициент). 2) Динамический угол осколочного поля (рис. 2):
¥0 этф
у = arctg :
(10)
Гс+Г0СО8ф
где, ф - угол осесимметричного осколочного поля; ¥с — скорость снаряда; Уо - начальная скорость осколков.
3) Результирующая скорость на крае поля:
Гд=А/Г02+2К0Гссо8ф + Гс2. (11)
4) Убойный интервал осколка:
m
1/3
=145
* СФ " V
(12)
уб
где, т — масса осколка; Гд - результирующая скорость осколка; Уо -начальная скорость осколка; Ф - параметр формы; Ууб - убойная скорость осколка, /гст - стальной эквивалент
цели; Fyg =145
Ь1Ф
m
1/3
Решение задачи численного моделирования пробития может сводиться к имитации высокоскоростного соударения осколков различной формы с многослойными преградами. Многослойной преградой можно представить аппаратную связи в разрезе. Тогда каждый слой будет иметь определенную толщину, охарактеризованную определенным типом материала. Каждый материал в многослойной преграде моделируется своим уравнением состояния, принятой моделью прочности и моделью разрушения, табл. 1.
Таблица 1 - Характеристика материалов в механике сплошной среды
Наименование материала Уравнение состояния Модель прочности Модель разрушения
Сталь В 250 (STELL V250) Уравнение ударной адиабаты Модель Стейнберга-Гуинана Не определена
Алюминий (AL-203) Уравнение полиномиальное Модель Джогсона-Холмквиста Модель Джогсона-Холмквиста
Полиуретан (POLYURETH) Уравнение линейное Модель упругости Модель главного напряжения
Медь (COOPER) Уравнение ударной адиабаты Не определена модель прочности Не определена модель разрушения
Нержавеющая сталь (STNLSTEEL) Уравнение ударной адиабаты Модель Джонсона-Кука Не определена модель разрушения
На основании описания математическими уравнениями состояний сред (осколка и преграды), проводится эксперимент, по высокоскоростному соударению исходя из рассчитанных начальных параметров (рис. 3).
В результате различных сценариев эксперимента, возможно получить прочностной анализ поведения корпуса аппаратной [9], а также аппаратуры связи, размещенной внутри, при соударении с осколками с отображением геометрических параметров повреждений, определения глубины проникновения осколка, диаметров пробоин, в зависимости от размеров осколка и различных углов входа в корпус аппаратной (блоков аппаратуры связи).
Получив выходные данные из модели поражения, возможно их использование в разработке методики ПД.
При осуществлении ремонта в период боевых действий возникает необходимость предварительного определения трудозатрат на восстановление поврежденной техники связи. Возможно их определение через теорию множеств. Задается множество вариантов выхода из строя конструктивных единиц множества. Математический аппарат теории игр, при принятии решений в условиях неопределенности, позволяет использовать методы для выбора оптимального решения. С этой целью рассматривается классификация информационных ситуаций и для каждой ситуации рекомендованы критерии принятия решений.
Рис. 3. Результат моделирования высокоскоростного соударения осколка и многослойной преграды
Далее определяется значение трудозатрат на устранение повреждений разного характера в промежутках слабых, средних, сильных боевых повреждений. Определив совокупность всех возможных комбинаций повреждений, попадающих в пределы трудозатрат между различными боевыми повреждениями, необходимо разработать алгоритм ПД, позволяющий выявить принадлежность поврежденного образца техники связи к указанному промежутку или принять решение, что восстановление в данном ремонтном органе нецелесообразно.
Приняв отсутствие связей между различного рода элементами объекта дефектации, можно составить безусловный алгоритм предварительной дефектации выявления явных механических повреждений с использованием теории нечетких множеств и теории графов [15].
На основании полученных расчетов возможна формализация действий экипажа в виде методики предварительной дефектации.
Таким образом, в результате проведенного анализа научно-методического аппарата для моделирования поражения техники связи военного назначения определен и обоснован вариант решения задачи по построению модели поражения ТС ВН. В отличие от ранее предложенных моделей, в данной предполагается проведение прочностного анализа материалов построения аппаратных, их блоков (субблоков, узлов) и на основании моделирования высокоскоростных соударений, получение геометрических параметров повреждений, необходимых в дальнейшей работе по составлению методики ПД для экипажей аппаратных, групп ТР.
Заключение
Возможность повышения оперативности системы восстановления может рассматриваться за счет уменьшения времени проведения работ на каждом из этапов восстановления ТС ВН. В первую очередь сюда относится рассмотрение принципов организации процедуры предварительной дефектации поврежденных средств связи. Успешное решение этой задачи позволит осуществить рациональную стратегию ремонта. Наличие научно обоснованной последовательности действий лиц, как непосредственно производящих осмотр поврежденной техники, так и принимающих решение по ее результатам, позволит создать единую основу для организации необходимого взаимодействия между звеньями системы восстановления.
Разработка методики предварительной дефектации ТС ВН невозможна без качественного подхода к оценке повреждений. В связи с этим необходима разработка модели поражения ТС ВН противником с получением качественной информации о повреждениях, их глубины, возможных размерах, отображения степени повреждения. Полученные результаты моделирования могут быть использованы при составлении алгоритмов дефектации, и как итог, их формализации в виде методики проведения предварительной дефектации для экипажей аппаратных, групп технической разведки.
Качественные характеристики повреждений невозможно получить только расчетным методом, применением теории вероятностей, приблизительных расчетов, предположений и допусков. Применение метода численного моделирования позволит получить более точные данные о повреждениях, которые возможно найти только при проведении натурного эксперимента, что является невозможным.
Таким образом, имея сведения о геометрических параметрах повреждений, возможно, разработать научнообоснованную методику, позволяющую за меньшее время сформировать рациональную очередь на восстановление, и выбрать правильную стратегию проведения ремонта.
Литература
1. Чихачев А. В., Дорошенко Г. П., Бурлаков А. А. Система вооружения и военной техники : Учебник для слушателей Военной академии связи. — СПб. : ВАС, 2015. — 316 с.
2. Чихачев А. В., Третьяков С. М., Киселев Д. В. [и др.] Техническое обеспечение связи и автоматизации : Учебник. - СПб. : ВАС. 2017. 302 с.
3. Кобзарь П. Е., Попов Б. И., Гущин С. А., Казанцев И. В. [и др.] Техническое обеспечение: электронное учебное пособие. - ОмБТИИ: 2019.
4. Балаганский И. А., Мержиевский JI. А. Действие средств поражения и боеприпасов: Учеб. Пособие. - 2-е изд., испр. и доп. - Новосибирск : Изд-во НГТУ. 2017. - 408 с.
5. Бабкин А. В., Велданов В. А., Грязнов Е. Ф., Имховик Н. А., Кобылкин И. Ф., Колпаков В. И., Ладов С. В., Орленко Л. П., Охитин В. Н., Ришняк А. Г., Селиванов В. В. Боеприпасы: учебник в 2 т. / под общей ред. В. В. Селиванова. - Москва: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. Т.1. -506 с.
6. Семёнов С. С., Чихачев А. В., Гусев А. П., Дорошенко Г. П. Перспективы развития вооружения, военной и специальной техники : Учеб. пособие. - СПб., 2016. - 154 с.
7. Белокопытов С. В., Колунин А. В., Белокопытов А. В. Актуальные вопросы организации войскового ремонта в условиях военных локальных конфликтов // Изввестия ТулГУ. Технические науки.2018.№12. С.328-335.
8. Попов Б. И., Конкин С. В., Базаров Н. Б. Направления развития технической разведки // Научный вестник ВВИМ0.2018. №3 (47). С.46-49.
9. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. - 2-е изд., испр. - М.: ФИЗМАТЛИТ. 2002. - 320 с.
10. Буравлев А. И., Брезгин В. С. Методика оценки ущерба при имитационном моделировании огневого поражения объектов // Вооружение и экономика.2012.№5 (21). С.13-21.
11. Орленко Л. П. Физика взрыва и удара : Учеб. Пособие. - М.: ФИЗМАТЛИТ. 2006. - 304 с.
12. Христенко Ю. Ф., Толкачев В. Ф., Коняев А. А., Герасимов А. В., Пашков С. В., Трушков В. Г., Глазырин В. П., Орлов Ю. Н., Зелепугин С. А. Высокоскоростной удар. Моделирование и эксперимент / под ред. А. В. Герасимова. - Томск: Изд-во НТЛ, 2016. - 568 с.
13. Суфиянов, В. Г. Решение задачи комплексного моделирования артиллерийского выстрела с применением визуальных технологий для проектирования и отработки артиллерийских систем: дисс. ... докт. техн.наук: 05.13.01, 05.13.18 / Вадим Гарайханович Суфиянов. - Ижевск, 2016. - 302 с.
14. Бабкин А. В., Велданов В. А., Грязнов Е. Ф., Имховик Н. А., Кобылкин И. Ф., Колпаков В. И., Ладов С. В., Орленко Л. П., Охитин В. Н., Ришняк А. Г., Селиванов В. В. Боеприпасы: учебник в 2 т. / под общей ред. В. В. Селиванова. - Москва: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. Т.2. - 551 с.
15. Сакович Л. Н., Рыжов Е. В. Методика предварительной дефектации аппаратных связей с множественными повреждениями в полевых условиях // Вгсник НТУУ «КШ». Сер. Приладобудування. 2017. № 53 (1). С. 32-38.
References
1. Chikhachev А. V., Doroshenko G. P., Burlakov A. A. Sistema vooruzheniya i voennoj tekhniki [Weapons and Military Equipment System], St. Petersburg, Military Academy of Communications Publ., 2015. 316 p. (in Russian).
2. Chikhachev A. V., Tretiakov S. M., Kiselev D. V. Tekhnicheskoe obespechenie svyazi i avtomatizacu [Technical Support for Communications and Automation], St. Petersburg, Military Academy of Communications Publ., 2017. 302 p. (in Russian).
3. Kobzar P. E., Popov В. I., Gushchin S. A., Kazantsev I. V., Konkin S. V., Gavrikov A. A., Katunin F. A., Shirobokov Yu. V. Tekhnicheskoe obespechenie [Technical support]. Omsk armored engineering institute Publ., 2019. - Mode of access: local network St. Petersburg, Military Academy of Communications, (in Russian).
4. Balagansky I.A., Merzhievsky L.A. Dejstvie sredstv porazheniya i boepripasov [Action of means of destruction and ammunition], Novosibirsk State Technical University Publ. 2017. 408 p. (in Russian).
5. Babkin A. V., Veldanov V. A., Gryaznov E. F., Imhovik N. A., Kobylkin I. F., Kolpakov V. I., Ladov S. V., Orlenko L. P., Okhitin V. N., Rishniak A. G., Selivanov V. V. Boepripasy [Ammunition] Edit by V. V. Selivanov. Bauman Moscow State Technical University Publ. 2016. Vol. 1. 506 p. (in Russian).
6. Semenov S. S., Chikhachev A. V., Gusev A. P., Doroshenko G. P. Perspektivy razvitiya vooruzheniya, voennoj i special'noj tekhniki [Prospects for the development of weapons, military and special equipment]. St. Petersburg, Military Academy of Communications Publ., 2016. 154 p. (in Russian).
7. Belokopytov S. V., Kolunin A. V., Belokopytov A. V. Aktual'nye voprosy organizacii vojskovogo remonta v usloviyah voennyh lokal'nyh konfliktov [Actual issues of the organization of military repair in the conditions of military local conflicts]. Proceedings of Tula State University. Technical sciences. 2018. No. 12. Pp. 328-335 (in Russian).
8. Popov В. I., Konkin S. V., Bazarov N. B. Napravleniya razvitiya tekhnicheskoj razvedki [The directions of development of technical intelligence]. Scientific bulletin of the Volsky military institute of material support. 2018. No. 3 (47). Pp. 46-49 (in Russian).
9. Samarsky A. A., Mikhailov A. P. Matematicheskoe modelirovanie: Idei. Metody. Primery [Mathematical Modeling: Ideas. Methods. Examples]. Moscow, Physical and mathematical literature Publ., 2002. 320 p. (in Russian).
10. Buravlev A. I., Brezgin V. S. Metodika ocenki ushcherba pri imitacionnom modelirovanii ognevogo porazheniya ob"ektov [Methodology of damage assessment in simulation modeling of fire defeat of objects]. Armament and Economy. 2012. No. 5 (21). Pp. 13-21. (in Russian).
11. Orlenko L. P. Fizika vzryva i udara [Physics of Explosion and Impact]. Moscow, Physical and mathematical literature Publ., 2006. 304 p. (in Russian).
12. Khristenko Y. F., Tolkachev V. F., Konyaev A. A., Gerasimov A. V., Pashkov S. V., Trushkov V. G., Glazyrin V. P., Y. N. Orlov, S. A. Zelepugin. Vysokoskorostnoj udar. Modelirovanie i eksperiment [High velocity impact. Modeling and experiment] Edited by A. V. Gerasimov. Tomsk, Scientific and technical literature Publ., 2016. 568 p. (in Russian).
13. Sufiyanov V. G. Reshenie zadachi kompleksnogo modelirovaniya artillerijskogo vystrela s primeneniem vizual'nyh tekhnologij dlya proektirovaniya i otrabotki artillerijskih system. Diss. doct. tehn. nauk [The solution of the problem of complex modeling of an artillery shot using visual technologies for the design and development of artillery systems. Ph.D. Tesis], Izhevsk, M. T. Kalashnikov State Technical University, 2016. 302 p. (in Russian).
14. Babkin A. V., Veldanov V. A., Gryaznov E. F., Imhovik N. A., Kobylkin I. F., Kolpakov V. I., Ladov S. V., Orlenko L. P., Okhitin V. N., Rishniak A. G., Selivanov V. V. Boepripasy [Ammunition] Edit by V. V. Selivanov. Bauman Moscow State Technical University Publ. 2016. Vol. 2. 556 p. (in Russian).
15. Sakovich L. N., Ryzhov E. V. Metodika predvaritel'noj defektacii apparatnyh svyazej s mnozhestvennymi povrezhdeniyami v polevyh usloviyah [Methodology of preliminary defecting of hardware connections with multiple damages in field conditions]. Bulletin of the National Technical University of Ukraine Kyiv Polytechnic Institute series Instrumentation, 2017. No. 53 (1). Pp. 32-38. (in Russian).
Статья поступила 22 ноября 2022 г.
Информация об авторах
Семенов Сергей Сергеевич - Доктор технических наук, профессор кафедры технического обеспечения связи и автоматизации Военной академии связи. Область научных интересов: техническое обеспечение связи и автоматизации, имитационное моделирование сложных технических систем, объектно-ориентированное программирование. E-mail: [email protected].
Вылков Александр Сергеевич — Адъюнкт Военной академии связи. Область научных интересов: техническое обеспечение связи и автоматизации, системы инженерного анализа. E-mail: [email protected].
Ерыгин Вадим Викторович - Преподаватель кафедры технического обеспечения связи и автоматизации Военной академии связи. Область научных интересов: техническое обеспечение связи и автоматизации. E-mail: [email protected].
Адрес: 194064, Россия, г. Санкт-Петербург, просп. Тихорецкий д. 3.
Analysis of Scientific and Methodological Apparatus for Preliminary Defection of Military Communication Equipment under Enemy Fire Defeat Conditions
Semenov S.S., Vylkov A.S., Erygin V.V.
Annotation: Statement of the problem: On the basis of the analysis of existing models of defeat of military communication equipment, methods for preliminary defectification of military communication equipment under conditions of fire defeat, to determine the scientific methodological apparatus, allowing to increase the efficiency of preliminary defectification of military communication equipment under conditions of fire defeat of the enemy by conventional weapons. The aim of the work is to consider the available ways of simulating the defeat of military communications equipment, possible methods of preliminary defecting of military communications equipment, the justification of their use in modern conditions, as well as identifying further directions of improvement and development. Methods used: in the course of the analysis of the available scientific and methodological apparatus for modeling the defeat of communications equipment and preliminary defectification when carrying out technical reconnaissance measures, the possible methods of modeling defeat and determining the degree of damage of hardware field communications nodes - analytical, simulation, numerical - are considered. The concept of continuum mechanics is explained. The novelty of the study lies in the fact that the existing models and methods of assessing the degree of combat damage and determining the amount of required repair work of field communication equipment carried out by crews, personnel of technical reconnaissance teams, technical observation points considered the conduct of preliminary defectization without taking into account the real geometric parameters of damage, such as the size of penetration of shrapnel field of munitions, the depth of penetration of splinters, taking into account the design features of communication equipment affecting the passage. The result of the conducted analysis lies in the fact that in order to form a rational repair queue and scope of repair works, to choose an error-free strategy of rehabilitation repair, it is necessary to form a methodology of preliminary defectization on the basis of qualitative characteristics of the damage resulting from the enemy fire action, identified by simulating the fire damage of military communication equipment.
Keywords: preliminary defecting, continuum mechanics, numerical modeling, restoration of communication equipment, technical reconnaissance, combat damage, the defeating factors of modern conventional weapons, shrapnel field, structural parameters, labor intensity, labor costs.
Information about Authors
Semenov Sergey Sergeevich — Doctor of Technical Sciences, professor of the department of technical support of communication and automation of the Military Academy of Communications. Research interests: technical support of communication and automation, simulation modeling of complex technical systems, object-oriented programming. E-mail: [email protected].
Vylkov Alexander Sergeevich - Adjunct of Military Academy of Communication. Research interests: technical support of communication and automation, engineering analysis systems. E-mail: [email protected].
Yerygin Vadim Viktorovich - Lecturer, Technical Support of Communication and Automation Department, Military Academy of Communication. Research interests: technical support of communications and automation. E-mail: [email protected].
Address: 194064, Russia, St. Petersburg, Tikhoretskiy prospect, 3.
Для цитирования: Семенов С. С., Вылков А. С., Ерыгин В. В. Анализ научно-методического аппарата для проведения предварительной дефектации техники связи военного назначения в условиях огневого поражения противника // Техника средств связи. 2022. № 4 (160). С. 45-58. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-4-45-58.
For citation: Semenov S. S., Volkov A. S., Erygin V. V. Analysis of scientific and methodological apparatus for conducting preliminary defection of military communications equipment in conditions of enemy fire damage // Means of Communication Equipment. 2022. No. 4 (160). Pp. 45-58. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-4-45-58.(in Russian).
