CC BY
80
та представлены на рисунке, б. Видно, что эффект оптического ограничения излучения на длине волны 532 нм проявляется лишь для образцов с концентрацией сенсибилизатора 1,11 и 1,85 мас.%. Для них насыщение поглощения наступает уже при 25 мДж/см2 (энергия вблизи 7 мДж). При превышении данного значения выходная энергия вновь начинает расти, по-видимому, за счет «включения» тепловых процессов.
Таким образом, в результате исследований спектров пропускания и проведенных экспериментов по нелинейному пропусканию лазерного излучения через среду изучаемого жидкокристаллического полимера, допированного фуллереном Сб0, впервые обнаружен спектральный сдвиг в сторону длинных волн, подтверждающий процесс комплексообразования в данной сложной органической системе; установлен уровень оптического ограничения излучения и концентрационный диапазон допанта, при котором проявляется эффект ограничения. Наблюдения априори говорят о перспективе использования композитов на основе исследованных матричных материалов и используемых наноструктур в системах оптического ограничения, по крайней мере, в видимом диапазоне спектра.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 13-03-00033).
1. Hegmann T., Qi H., Marx V.M. Nanoparticles in Liquid Crystals: Synthesis, Self-Assembly, Defect Formation and Potential Applications // J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. - 2007. - V. 17. - P. 483-508.
2. Каманина Н.В. Фуллеренсодержащие диспергированные нематические жидкокристаллические структуры: динамические характеристики и процессы самоорганизации // Успехи физических наук. - 2005. - Т. 175. - № 4. - C. 445-454.
Зуев Вячеслав Викторович - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор химических наук, профессор, zuev@hq.macro.ru
Бронников Сергей Васильевич - Институт высокомолекулярных соединений РАН, доктор физ-мат. наук, профессор, зав. лабораторией, bronnik@hq.macro.ru
Костромин Сергей Васильевич - Институт высокомолекулярных соединений РАН, кандидат химических наук, научный сотрудник, k-serg-v@mail.ru
Серов Сергей Владимирович - ОАО «ГОИ им. С.И. Вавилова», научный сотрудник, 0kauri0@gmail.com Лихоманова Светлана Владимировна - ОАО «ГОИ им. С.И. Вавилова», младший научный сотрудник; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант; lsv-87@bk.ru
Борковский Михаил Федорович - ОАО «ГОИ им. С.И. Вавилова», младший научный сотрудник; Санкт-Петербургский политехнический университет, студент; barik8991@mail.ru
Каманина Наталия Владимировна - ОАО «ГОИ им. С.И. Вавилова», начальник отдела; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, профессор; старший научный сотрудник; nvkamanina@mail.ru
УДК 517.958.52/59
К ВОПРОСУ ОБ АЭРОДИНАМИКЕ СНАРЯДА ДЛЯ ПРАЩИ Ю.В. Ганзий, Н.В. Митюков
В ANSYS CFX проведено моделирование обтекания снаряда для пращи, определены аэродинамические параметры вращающегося снаряда в диапазоне скоростей 0-50 м/с и угловых скоростей 0-15 об/с. Показано, что конструкция средневековых пращей должна была обеспечить минимальное закручивание снаряду, и, вероятно, диапазон скоростей не превышал 40-50 м/с.
Ключевые слова: математическое моделирование, лобовое сопротивление, боковая сила, реконструкция, праща, снаряд.
Праща - древнейшее метательное оружие, оставившее значительный след в военной истории. Тем не менее, она не получила столь широкое распространение, как, например, лук, из-за чего исторические источники сообщают о ней лишь довольно эклектичные сведения. Современные историки, как правило, пытаются объединить их в рамках единой теории, но пока безуспешно. Например, до сих пор нет единого мнения о реальных аэробаллистических характеристиках пращи: часть специалистов относятся к ней как к нелетальному «отпугивающему» оружию, другие, наоборот, видят в ней сильное убойное средство, способное пробить череп в шлеме (как в поединке Давида и Голиафа) [1]. Применение современных математических методов выводит задачу реконструкции на принципиально новый уровень. Ранее нами был предложен метод комплексной баллистической реконструкции системы «стрелок-оружие-снаряд-цель», позволяющий извлечь из исторического источника максимум скрытой, неявной информации, недоступной при использовании методов традиционных исторических исследований. Методика дала прекрасные результаты при математической реконструкции стрел и средневекового стрелкового оружия [2]. По этой причине следующим логическим шагом видится адаптация этой методики для задачи реконструкции пращи. Но реализация этой цели затрудняется отсутствием информации об аэродинамических характеристиках снаряда для пращи. Проведенный информационный поиск дал определенный материал для анализа аэродинамики низкоскоростного сферического тела (например, метательного ядра, пули для страйкбола и т.д.), но особенность вращения снаряда пращи, когда ось вращения направлена по линии действия ускорения свободного падения, не находит аналогий в современной жизни. В связи с этим в
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2013, № 5 (87)
среде ANSYS CFX было проведено моделирование, чтобы определить степень влияния вращения на аэродинамику снаряда пращи. Расчетная схема, в соответствии с ГОСТ 20058-80 [3], принята для скоростной системы координат. На рисунке приведена зависимость проекции силы лобового сопротивления от скорости снаряда и его оборотов. Как показали численные эксперименты, до скоростей порядка 40 м/с влияние вращения крайне незначительно, а при 50 м/с разница силы лобового сопротивления при 15 об/с и при их отсутствии составляет не более 10-15%.
Ж, Н 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02
0 10 20 30 40 50 v, м/с
Рисунок. Изменение силы лобового сопротивления от скорости и угловой скорости снаряда пращи
Вращение снаряда пращи приводит к тому, что из-за эффекта Магнуса появляется боковая сила, которая тем больше, чем больше скорость вращения. Например, при скорости 40 м/с и угловой скорости 15 об/с она составляет 0,016 Н. Нетрудно убедиться, что при дальности в 100 м это приводит к боковому отклонению почти на 2 м. Еще одним следствием эффекта Магнуса является наличие подъемной силы. Для этих же условий она составляет 0,003 Н, т.е. на порядок меньше силы тяжести.
Проведенные расчеты показали, что эффективная праща должна иметь низкую угловую скорость. Ее увеличение приводит к сильному боковому отклонению, которое нельзя принять, даже учитывая фактор увеличения подъемной силы. В связи с этим очевидно, что рабочая часть пращей должна иметь гладкую поверхность, чтобы сообщить снаряду меньшую закрутку. Однако с увеличением скорости полета неизбежно возрастает угловая скорость, в связи с чем, с точки зрения аэродинамики, скорость снаряда для пращи вряд ли превышала 40-50 м/с.
1. Korfmann M. The Sling as a Weapon // Scientific American. - 1973. - V. 229. - № 4. - Р. 34-42.
2. Коробейников А.В., Митюков Н.В. Баллистика стрел по данным археологии: введение в проблемную область. - Ижевск: Изд-во НОУ «КИТ», 2007. - 140 с.
3. ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. - Введ. 01.07.1981. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 54 с.
Ганзий Юлия Валентиновна - Ижевский государственный технический университет, аспирант; Камский институт гуманитарных и инженерных технологий, старший преподаватель; Nico02@mail.ru
Митюков Николай Витальевич - Ижевский государственный технический университет, профессор; Камский институт гуманитарных и инженерных технологий, профессор; доктор технических наук, доцент; Nico02@mail.ru
УДК 004.891.2
ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ В ЗАДАЧАХ ПЛАНИРОВАНИЯ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ МАРШРУТОВ НАЗЕМНОГО ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА Т.Н. Чуров, К.В. Князьков, С.В. Иванов, А.В. Духанов, А.В. Бухановский
Представлена платформа для оперативного прогноза и оптимизации движения общественного транспорта в Санкт-
Петербурге, функционирующая в рамках концепции экстренных вычислений.
Ключевые слова: транспортные потоки, мультиагентное моделирование, облачные вычисления.
Развитие транспортной инфраструктуры крупных городов требует создания интегрированных систем управления нового поколения, позволяющих определять оптимальные режимы движения общественного транспорта с учетом изменчивости дорожной обстановки, получаемой в ходе оперативного прогноза с использованием современных математических моделей с детализацией до уровня отдельных транспортных средств [1]. В такой постановке задача моделирования и оптимизации транспортных потоков в условиях современного города является крайне ресурсоемкой, что требует применения технологий высокопроизводительных вычислений. Однако использование для этих целей выделенных суперкомпьютерных систем или ресурсов распределенных сред неэффективно в силу изменчивости дорожной обстановки, обусловленной многомасштабной (суточной, недельной, годовой) ритмикой количества транспортных средств и маршрутов их движения в городе. Потому это требует применения специального класса вычислительных технологий - экстренных вычислений (Urgent Computing, UC) [2]. Они позволяют строить динамически конфигурируемые среды распределенных вычислений, гибко изменяя число облачных вычислительных ресурсов в зависимости от вычислительной нагрузки. В настоящей работе
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2013, № 5 (87)
