CC BY
83
УДК 623.442
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭРГОНОМИКИ ПОМПОВЫХ РУЖЕЙ
Н.В. Линьков
Описан способ измерения времени возвратно-поступательного перемещения цевья при перезаряжании помпового ружья при различных конструктивных особенностях патроно-подающего механизма для определения количественных характеристик влияющих на эргономичность эксплуатации помповых ружей.
Ключевые слова: помповое ружье, эргономика.
Современное стрелковое оружие достигло определённого уровня технического совершенства. Во многих видах оружия достигнут технологический и логический предел возможностей. Поэтому большее внимание в эксплуатации оружия стало уделяться его эргономике. Помповые ружья - это один из старейших образцов стрелкового оружия, несмотря на это особенности перезаряжания такого типа оружия почти не изучены. В своей работе я хочу изучить влияние некоторых конструктивных особенностей помповых ружей на скорость перезаряжания и, следовательно, на удобство (эргономичность) его использования.
Эргономическая оценка техники и потребительских изделий осуществляется следующими методами:
- экспериментальным (с помощью технических измерительных средств);
- расчётным (основан на вычислении значений параметров, найденных другими методами);
- экспертным (основан на учёте мнений экспертов); наблюдения и опроса.
Автор считает, что экспертный метод слишком объективен и не может дать универсальной оценки качеству того или иного конструктивного решения, используемого в помповом механизме; расчётный метод даёт лучшие результаты при обобщении уже полученных данных и в выборе оптимальной конструкции или процесса. В свою очередь, эксперимент позволяет получить необходимые на начальном этапе данные, поэтому автор начал своё исследование именно с него.
Эксперимент представляет собой возвратно-поступательное перемещение цевья стрелком. В ходе эксперимента участник совершает за ограниченное время возвратно поступательные движения с максимальной скоростью при разных значениях массы цевья и различных законах сопротивления. Это позволяет оценить влияние конструктивных параметров цевья на эргономику процесса перезаряжания. Измерению подлежит время
перемещения цевья. Время перемещения цевья измеряется следующим способом.
Для измерения времени использовалась возможность персонального компьютера обрабатывать прерывания, поступающие на вход через устройства ввода-вывода. Для обработки прерываний был выбран LPT-порт [1]. Такой выбор позволяет использовать следующие достоинства этого порта.
1. Относительная простота обращения к порту для получения входящей информации. Функции для работы с этим портом входят в стандартные заголовочные файлы библиотек С. Чтение и запись осуществляется в текстовый файл.
2. Достаточная для измерения скорость передачи данных. Для режима ЕРР работы с принтером скорость передачи данных равна 2 Мбайта\с. Следовательно, на передачу 1 байта на статусный регистр порта на плате составляет 0,5 мкс. Для измерения времени движения цевья такой скорости вполне достаточно.
Для определения времени движения цевья был создан специальный стенд, с помощью которого можно исследовать как экспериментальные модели, так и серийные образцы (рис.1).
Рис. 1. Фото экспериментального стенда
При замыкании концевика, закрепленного у дульной части образца
6 бит статусного адреса LPT-порта принимает значение «1». При замыкании концевика, расположенной у казенной части значение «1» принимает
7 бит. Для измерения скорости на цевье с помощью специального устройства устанавливается оптопара, а на неподвижный ствол крепится контрольная линейка с прорезями фиксированной ширины. При прохождении оптопарой на цевье «прорези» на 4 бите выставляется «1», в ином случае «0» (рис.2).
Рис. 2. Фото экспериментального стенда со стороны оптопары
Для изменения веса цевья используются тарированные стандартные грузы номиналами от 50 до 3000 г. Законы сопротивления изменяются путём присоединения дополнительных устройств - либо пружины сжатия в направляющей, либо присоединяемой массы, обеспечивающей имитацию присоединения подвижных частей патронно-подающего механизма в процессе перезаряжания (рис. 3).
Рис. 3. Фото экспериментального стенда со стойкой и массами
Программа для обработки сигналов с порта LPT была написана на языке С. Это позволило провести эксперименты в однозадачном режиме ОС Linux (Ubuntu 10.04), что сводит к минимуму влияние операционной
105
системы на работу таймера реального времени используемого при измерении времени.
Программа предлагает сначала ввести начальные данные эксперимента - фамилию участника (созданный файл будет называться по этой фамилии) и указать рассматриваемый временной интервал.
Затем по команде оператора стрелок начинает «перезаряжать» исследуемое ружье. При этом программа опрашивает статусный регистр LPT порта с доступной в данный момент системной частотой и записывает время срабатывания оптопары. При этом происходит автоматический контроль правильности измерений, в случае сбоя - программа прекращает выполнение без записи данных в файл. По истечении установленного времени запись данных прекращается и оператор останавливает эксперимент. Далее программа обрабатывает полученные результаты и записывает их в текстовый файл.
В ходе экспериментов были получены данные, представленные на рис.4,5.
Также проведённые эксперименты выявили существенные недостатки в конструкции экспериментального стенда.
1. Ненадёжная фиксация оптопары относительно измерительной линейки, что приводит к частым сбоям.
2. Влияние операционной системы на работу таймера мало, но все же присутствует и носит случайных характер, что может негативно сказаться при проведении большого числа экспериментов.
Зависимость перемещения от времени при движении цевья на себя
ЗООООО -----------------------1—
250000
200000
ас ш и
S
и 150000
о;
I-
4» О.
ш 100000
50000
О 5 9 13 17 21 25 29 33 37 Л1 йЪ й9 53 Ы 61 65 69 73 77 81 89 9Д
Л е ре ме ще н и», мм
Присоед масса Пружмягк 3 кг 1,2 кг б/дм
Рис. 4. График зависимости времени от перемещения цевья
при перезаряжании
106
Зависимость перемещения от времени при движении цевья от себя
Присоед масса Пруж мягк 3 иг 1,2 иг — б/дм
Рис. 5. График зависимости времени от перемещения цевья
при перезаряжании
По результатам проведённой работы можно сделать следующие выводы.
1. Качественный анализ графиков позволяет с уверенностью сказать, что различные конструктивные схемы могут оказывать как существенное так и не существенное влияние на скорость перезаряжания.
2. Конструкция экспериментального стенда нуждается в доработке.
На данный момент ведутся работы по усовершенствованию конструкции крепления оптопары и создаётся специальный блок на микроконтроллере для измерения и обработки получаемых результатов. Это позволит исключить влияние операционной системы на измерения и существенно повысить качество получаемых данных.
Список литературы
1. Пей Ан. Сопряжение ПК с внешними устройствами / пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2001. 320 с.
Линьков Николай Владимирович, ассистент, niklinkov71 @gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный универсиет
EXPERIMENTAL METHODF FOR STUDYING ERGONOMICS PUMP-ACTION SHOTGUNS
N.V. Linkov 107
Describes a method of measuring the reciprocating movement of the forearm when shotgun reloading at various design features of cartridge-feeder to quantify impact on ergonomics manual pump action shotguns.
Key words: pump-action shotgun, ergonomics.
Linkov Nikolay Vladimirovich, assistant, niklinkov71 @gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 623.451.4.082.6
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛА С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ НА ЕГО СВОЙСТВА
А.А. Акимов, М.С. Воротилин
Приведена модель высокоскоростного деформирования твердого тела, учитывающая влияние исходного размера зерна на предел текучести, а также упругие и прочностные свойства материала. Предложены зависимости, аппроксимирующие имеющие экспериментальные данные, а также методика определения констант, основанная на методе Монте-Карло.
Ключевые слова: математическая модель, высокоскоростное деформирование, зерно, свойства материала.
В настоящее время большое внимание при создании изделий, работающих в условиях ударного нагружения, уделяется исследованиям, связанным с изучением влияния микроструктуры материалов на их свойства: предел упругости, текучести, динамической прочности, коэффициент предельного удлинения, модуль сдвига и т.д. Это объясняется тем, что существующие на сегодняшний день технологии позволяют получать материалы с различными свойствами, которые напрямую влияют на характеристики изделий. При этом в значительной мере свойства материалов зависят именно от их первоначальной микроструктуры. К таким материалам, в частности, относится медь, которая используется во многих областях промышленности для изготовление элементов конструкции, работающих в условиях ударного нагружения. Изучению меди посвящено большое количество работ, однако наибольший интерес представляют те из них, в которых приведены результаты экспериментальных исследований по определению влияния микроструктуры на фундаментальные свойства данного материала. К таким работам можно отнести труды сотрудников ИПХФ РАН (г. Черноголовка), ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Саров), Физико-
