CC BY
20
УДК 623.4.017
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ОБРАЗА ПРЕДСТАВИТЕЛЬНОГО ОБРАЗЦА БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ И ОЦЕНКА
ХАРАКТЕРИСТИК ОБНАРУЖЕНИЯ
А.И. Чернышков, А.Ю. Тычков
Проведено численное моделирование теплового образа представительного образца бронетанковой техники и проведена оценка характеристик обнаружения. Всестороннее обследование теплового образа бронетанковой техники проведено для широкого диапазона изменения внешних условий в сочетании с возможными режимами работы объекта и оценки составных свойств живучести бронированной машины.
Ключевые слова: образец бронетанковой техники, броневая защита, свойства живучести.
Моделирование осуществлялось путем расчетов параметров теплового образа на трехмерной модели объекта бронетанковой техники (ОБТТ). Это позволило осуществлять моделирование как совокупного теплового образа, так и отдельных элементов конструкции объекта, как показано на рис. 1.
Вид с правого борта снизу изнутри визуализированного теплового поля основного корпуса и обводов ходовой части объекта 219 (остальные элементы - виртуальны)
в безоблачный зимний день
Всестороннее обследование теплового образа ОБТТ проведено для широкого диапазона изменения внешних условий в сочетании с возможными режимами работы объекта. Оценка адекватности полученных результатов численного моделирования была осуществлена путем сравнения с известными методиками и экспериментальными результатами контактной термометрии и тепловизионных съемок [2-4]. В итоге установлено как качественное, так и количественное совпадение результатов.
Так, для тепловизионных систем при обнаружении на экране индикатора простых по форме объектов на фоне аддитивных гауссовых шумов вероятность обнаружения Робн может быть рассчитана по зависимости:
Г \2"
АТ -та
Робн =1 - ехр
0,15
^атм
ч АТ разр
1
(1)
где АТ - температурный контраст (эффективная разность средних радиационных температур объекта и фона); Татм - коэффициент пропускания атмосферы; АТраз^д/е/7 -минимально разрешаемая разность температур (пороговая чувствительность), скоррек-
102
тированная на формат цели с учетом сложности задачи (обнаружение, распознавание); 8 - отношение длины к ширине отдельного разрешаемого штриха миры, которая замещает цель в пределах прямоугольного контура:
2gL
S
где у - число пар штрихов миры (у = 1 - для решения задачи обнаружения; у = 4 - для решения задачи распознавания); L - максимальный размер цели (при наблюдении сверху - длина объекта), м; S - минимальный размер цели (при наблюдении сверху - ширина объекта), м.
Коэффициент пропускания оптического излучения атмосферы (татм) для условий, где часто наблюдаются песчаные бури, составляет 0,5, для дымки - 0,85.. .0,98 [5].
Расчеты
зависимости Робн от ДТ обусловлены необходимостью определения допустимых уровней теплового излучения объектов и выбора способов и средств их обеспечения.
Результаты расчетов величин ДТ показывают, что характер распределения данного контраста на поверхности бронеобъектов является сложной функциональной зависимостью от целого ряда атмосферно-климатических условий и конкретного режима функционирования ОБТТ. Из приведенных картин термодинамических полей бронеобъектов видно, что неравномерность теплового поля может достигать более 100°С. Следовательно, применение зависимости (1) весьма проблематично для оценки защищенности даже одного, конкретного образца ОБТТ в различных климатических условиях и тактической обстановке [6, 7].
Зависимости для отдельного вида метеоусловий и их совокупности, с учетом частоты появления имеют вид:
Робн = X Робнг- ' Рпоявг-.
i
При этом для высот 1 км < Z < 3 км Рпояв. из-за наличия облачности составляет: дымка - 70 %; осадки - 10 %; облачность - 20 % [8].
По результатам натурных испытаний в местах перехода на границе ансамблей (трава-обнаженная почва, вода-песок) ДТразр может иметь значения 0,35.. ,0,875°С, в то время как для равномерного фона ДТразр = 0,1.. ,0,25°С [9].
Приведенные зависимости оценки Робн образца вооружения, в зависимости от его теплового состояния и различных условий ведения разведки, могут быть использованы при обосновании требований к ОБТТ по скрытности. Для этого по выбранному (заданному) значению Рнеобн (тогда Робн = 1 - Рнеобн) с учетом дальности ведения разведки, установленного типа прибора и его ТТХ (ДТразр).
Решая прямую задачу по определению Робн бронированной машины для двух вариантов реальных исходных данных:
- дымка, ДТразр = 0,1°С, ДТ = 1°С, Татм = 0,95, у = 1, L = 7,76 м, S = 3,25 м;
- песок, пыль; ДТразр = 0,1°С, ДТ = 0,5°С, Татм = 0,5, у = 1, L = 7,76 м, S = 3,25 м,
получаем соответственно Робн = 0,999 и Робн = 0,156.
Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что для оценки поражения ВГМ, целесообразно принять Робн = 1.
Вероятность непоражения бронированной машины можно записать как:
Рнп = 1 — Робн ' Русл. (2)
Условная вероятность Русл оценивает защищенность ОБТТ со всех направлений обстрела. Она не является константой. Поэтому понятие «поражение бронированной машины», более объективно в количественном отношении может представлять такой показатель, как вероятность потери огневой мощи и подвижности объекта Qs. Тогда выражение (2) можно записать:
Рнп = 1 — Робн • &.
Таким образом, оценка стойкости броневой защиты должна проводиться в комплексе с другими свойствами живучести. В таблице представлены выбранные основные показатели, с помощью которых можно количественно оценить составные свойства живучести бронированной машины или проводить сравнительную оценку этих свойств для различных машин одного назначения.
Состав показателей для оценки составных свойств живучести _и ремонтопригодности ОБТТ_
№ п/п Показатели Свойства живучести
Скрытность Защищен-ность Стой-кость Восстанавливаемость
1 Вероятность обнаружения Pоб„ +
2 Приведенное среднее время потери боеспособности ^ ,ч + +
3 Вероятность поражения Pпор (О;) +
4 Вероятность непоражения Pнп +
5 Минимальная дистанция непробития броневой защиты Дм, м +
В связи с появлением на вооружении армий вероятного противника новых боеприпасов обострилась проблема обеспечения требуемого уровня живучести образцов бронированной машины.
Список литературы
1. Ходунков В.П. Термометрия и инфракрасная радиометрия многофазных и многообъектных систем. СПб.: Политехника, 2013. 259 с.
2. Методы тепловизионной термометрии гетерогенных систем LAP Lambert Academic Publishing, 2012. 296 с.
3. Захаренко В. А. Методы и средства бесконтактной термометрии для задач теплового контроля и промышленности: монография // Минобр. науки России, ОмГТУ. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 148 с.
4. Борен К., Хафман Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 664 с.
5. Лабунец Л. В. Цифровые модели изображений целей и реализаций сигналов в оптических локационных системах: учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 15 с.
6. Чернышков А.И. Задача автоматизированного распознавания объектов бронетанковой техники на ИК-изображениях. Сборник трудов XXXIX Межвузовской НТК «Пути повышения эффективности применения Ракетно-артиллерийских комплексов, методов их эксплуатации и ремонта» ПАИИ, Пенза, 2017.
7. Атмосфера (справочные данные, модели). Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 508 с.
8. Лосин А. А. Математическая модель системы самонаведения противотанковой управляемой ракеты // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. 337 - 346 с.
9. Стреляев С.И. Моделирование тепловых образов фоноцелевой обстановки // Известия ТулГУ. Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. 2. Тула: ТулГУ, 1999. С. 95 - 98.
Чернышков Александр Игоревич, помощник начальника учебно-методического отдела, chrom2008art@gmail. com, Россия, Пенза, Филиал Военной академии материально-технического обеспечения,
Тычков Александр Юрьевич, д-р техн. наук, заведующий кафедрой, tychkov-a@ mail.rH, Россия, Пенза, Пензенский государственный университет
NUMERICAL SIMULATION OF THE THERMAL IMAGE OF A REPRESENTATIVE
SAMPLE OF ARMORED VEHICLES AND ESTIMA TION OF DETECTION
CHARACTERISTICS
A.I. Chernyshkov, A.Y. Tychkov
Numerical simulation of the thermal image of a representative sample of armored vehicles was carried out and the detection characteristics were evaluated. A comprehensive examination of the thermal image of armored vehicles was carried out for a wide range of changes in external conditions in combination with possible modes of operation of the object and assessment of the composite properties of the survivability of an armored vehicle.
Key words: sample of armored vehicles, armor protection, vitality properties.
Chernyshkov Alexander Igorevich, assistant to the head of the teaching and methodological department, chrom2008art@gmail.com, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of Logistics,
Tychkov Alexander Yurievich, doctor of technical sciences, head of the department, tychkov-a a mail.ru, Russia, Penza, Penza State University
УДК 621.83 Б01: 10.24412/2071-6168-2021-2-105-109
ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ БОРТОВЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ МОБИЛЬНОГО РОБОТА
Т. А. Акименко, И.Н. Лариошкин
Показано, что применение системы технического зрения в мобильном роботе позволяет решить такие задачи, как построение общей зрительной картины окружающей внешней среды, выделение в этой картине отдельных объектов и их распознавание, определение характеристик тех из выявленных объектов, которые нужны для выполнения роботом конкретных заданий.
Ключевые слова: бортовое оборудование, система технического зрения, система управления, мобильный робот.
Мобильный робот (МР) включает:
- полукомплект аппаратуры передачи данных, необходимый для связи МР с пунктом управления; бортовую ЭВМ, осуществляющую управление бортовым оборудованием, предварительную обработку поступающих данных и связь через бортовой полукомплект аппаратуры передачи данных с центральным пунктом управления;
- систему перемещения в пространстве, в состав которой входят приводы и движители, которые механически воздействуют на окружающую среду (механическое воздействие отмечено двойными линиями), в результате чего робот перемещается в пространстве;
- целевое оборудование, в состав каждой единицы оборудования входят привод, исполнительный механизм, сенсоры для осуществления обратной связи, механизмы воздействуют на окружающую среду, а сенсоры контролируют состояние исполнительных механизмов и окружающей среды;
105
