CC BY
35
УДК 539.374
Т.В. Колесникова, ассист., (3435) 35-33-87, molodtcovatv@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
В.М. Пинаев, канд. техн. наук, (4872) 35-05-50, MSGD@yandex.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БЫСТРОПРОТЕКАЮЩИХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Предлагается подход к разработке учебно-методического комплекса для исследования быстропротекающих процессов на примере расчета параметров высокоскоростного нагружения оболочек.
Ключевые слова: учебно-методический комплекс.
Одним из перспективных путей подготовки специалистов является внедрение в образовательный процесс различных методов и форм дистанционного обучения (ДО).
Возрастающая роль технологий ДО обусловлена рядом их преимуществ:
- для многих людей (работников различных организаций, желающих повысить свой образовательный уровень, военнослужащих и т.п.) ДО - единственно возможный способ приобрести новые знания и навыки;
- современные технологии ДО позволяют изучать любой предмет, не покидая собственной комнаты, следовательно, возможность обучения получают люди, страдающие физическими недугами, и здоровые люди, живущие на отдаленных территориях;
- технологии ДО позволяют самостоятельно регулировать интенсивность и продолжительность занятий в ДО, учитывая свои способности;
- в любой момент обучаемый может связаться со своим преподавателем и задать ему любой вопрос, на любую тему, попросить объяснить любой материал;
- в общем, программы ДО дешевле, чем традиционное образование (не требуется содержание обслуживающего персонала, учебных классов, учебной литературы, лабораторий и т.д.).
Для России, обладающей большим интеллектуальным потенциалом и гигантской территорией, развитие ДО на основе новых коммуникационных технологий особенно актуально. Многие крупнейшие учебные организации России, имеющие многолетний опыт ДО по case-технологии, сейчас активно работают над внедрением сетевых форм. К их числу относится и Тульский государственный университет (ТулГУ).
В ТулГУ разработан и успешно применяется в учебном процессе на разных уровнях вариант оболочки ДО. Созданные с ее помощью курсы содержат электронные учебники и наборы тестов, которые проходят студенты ТулГУ для оценки качества усвоения материала. В этой работе актив-
ное участие принимает и кафедра «Газовая динамика». По мнению авторов, в настоящее время актуальными являются разработка и внедрение в учебный процесс виртуальных учебно-методических комплексов. Такой подход связан прежде всего с тем, что для изучения сложных физических явлений с помощью традиционной лабораторной базы требуется не только дорогостоящее оборудование, но и определенные меры безопасности. Применение методов физического и математического моделирования позволяет количественно и качественно анализировать быстропротекающие процессы, а адаптация к Интернет-ориентированным средам реализовать принципы ДО.
Рассмотрим реализацию предлагаемого подхода на примере изучения высокоскоростного нагружения облочек.
В практике проектирования и анализа действия взрывных устройств различного назначения в первую очередь решаются задачи по определению начальных кинематических параметров осколочного поля.
В рамках данного направления все работы связаны с исследованием:
- одномерного движения оболочек под действием продуктов детонации (ПД);
- двумерного движения оболочек под действием ПД;
- квазидвумерного движения оболочек под действием ПД.
При разработке одномерных моделей, как правило, используются:
1) Предположения о мгновенной детонации заряда ВВ;
2) Энергетический кинематический подход Гарни - Станюковича-Покровского;
3) Различные предположения о механизме распределения массы заряда ВВ по направлениям разлета — концепция активных масс.
Одномерные решения дают законы движения и конечные скорости разлета оболочки для зарядов бесконечной протяженности. Переход к зарядам конечной длины в рамках одномерных задач, строго говоря, невозможен.
Двумерные модели движения оболочек под действием ПД рассматриваются для несжимаемых оболочек без прочности и упругопластических сжимаемых оболочек.
Для всех указанных задач первой группы обычно предполагается, что ПД истекают в вакуум. Двумерные модели позволяют не только более корректно описать поведение материала оболочки в условиях нагружения, но и построить годограф скоростей.
Квазидвумерные модели позволяют достаточно просто, но корректно описать процесс расширения оболочек под действием ПД, что делает их привлекательными для использования в инженерной практике.
Данные модели базируются на основе метода плоских сечений с использованием мультипликативных функций давления.
Процесс ускорения оболочки следует представлять в виде двух стадий:
- волновой стадии (ударного ускорения), зависящей только от свойств ВВ, металла, конфигурации оболочки и способа инициирования ВВ;
- баллистической стадии, определяемой конфигурацией заряда, свойствами ВВ и конструктивными характеристиками оболочки.
Математическая модель процесса подробно описана в работе [1].
При разработке программно-методического обеспечения расчета начальных кинематических параметров оболочек в условиях высокоскоростного нагружения был использован графический интерфейс (GUI-Graphical User Interface), служащий для организации интерфейса прикладных программ с пользователем на основе графического многооконного представления данных.
Программа работает в многооконном графическом режиме и поддерживает работу как клавиатуры, так и манипулятора типа «мышь».
Программное обеспечение разрабатывалось для персональной вычислительной техники типа не ниже IBM PC-486 со следующими характеристиками: объем ОЗУ не ниже 64 Mb; графический адаптер SVGA; манипулятор типа «мышь».
ЭВМ должна работать под управлением операционной системы не ниже, чем MS Windows 95.
Для моделирования используется программно-методический комплекс Explosion, позволяющий провести моделирование процесса взрывного метания оболочки и расчет эффективности осколочных боеприпасов.
Исходные данные для расчета находятся в файле профиля с расширением .exp, включают настройки программы и следующую информацию (рис. 1):
- внутренний и внешний радиусы оболочки,
- длину оболочки,
- скорость детонации,
- плотность ВВ и материала корпуса и блока ГПЭ,
- толщину блока ГПЭ,
- шаг интегрирования,
- свойства материала оболочки.
Программа позволяет визуализировать ход расчета. Главное окно программы имеет поле визуализации, которое отображает процесс расширения оболочки, движения блока ГПЭ и распределение давления по объему снаряда (рис. 2).
Рис. 1. Загрузка исходных данных
Рис. 2. Поле визуализации
Расчет проводится до разрыва оболочки.
Результаты расчетов сохраняются в папке профиля в виде файлов начальных кинематических параметров блока ГПЭ и оболочки (файлы SpeedL.xls и SpeedV.xls), графиков (папка Graphic Files) и картинок визуализации процесса со всеми выходными величинами (папка Image Files) (рис. 3, 4).
Просмотр результатов может осуществляться с помощью окна просмотра файлов (рис. 5).
В процессе счета текущие параметры (давление, скорости разлета) в конкретной области оболочки могут быть отслежены с помощью установки точки слежения (рис. 6).
На панели в нижней части формы показываются общие параметры системы (текущее время, средние скорости разлета и т.п.). Закрытие этой панели расширит поле визуализации.
Программно-методическое обеспечение расчета характеристик эффективности боеприпасов представляет собой окна с различными закладками. Входящими параметрами являются характеристики условия подрыва боеприпаса, характеристики цели и характеристики осколочности (Рис. 79).
Рис. 3. Вызов окна графиков Рис. 4. Сохранение
параметров оболочки
Рис. 5. Окно просмотра файлов Рис. 6. Установка точки слежения
2,00 14.00 6.С
0.00 7,20 ЦН 0.93 1,00 0,93 о.: 0.3
14.40 1,00 0,92 0.3
21,60 1,00 0,90 0.3
28,80 1,00 0,74 0.1
36,00 0,98 0,51 0.1
43,20 0,57 0,48 л г
Т1 П88 п лг
| Стр. 1
Разд 1
Й | Двтофигурь
Рис. 7. Окно задания исходных данных
Рис. 8. Окно визуализации результатов расчетов
Рис. 9. Окно визуализации результатов расчетов
Предлагаемый программно-методический комплекс Explosion позволяет провести моделирование процесса взрывного метания оболочки и
расчет эффективности альтернативных вариантов осколочных боеприпасов с целью выбора рационального технического облика проектируемого бое-припаса.
Список литературы
. Пинаев В.М.. Боевые части реактивных снарядов систем залпового огня. Конструкции. Расчет. Тула: ТулГУ, 2010. 160 с.
T. V. Kolesnikova, V.M. Pinaev
APPROACH TO THE DERELOPMENT OF TEACHING COMPLEX FOR FAST PHYSICAL PROCESSES
The approach for the development of educational complex for studying fast processes based on the calculation of the parameters of high-speed loading of shells.
Key words: teaching complex.
Получено 17.10.12
УДК 531
Е.Н. Патрикова, канд. техн. наук, доц.,(4872) 35-18-69, spv@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
МЕНЕДЖМЕНТ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ДЛЯ ОТРАСЛЕЙ ВОЕННО-ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
В рамках выпускающей кафедры «Стрелково-пушечное вооружение» анализируется применение методологи менеджмента процессов как эффективного способа обеспечения высокого качества образования в соответствии с актуальными потребностями личности, общества и государства.
Ключевые слова: менеджмент процессов, компетентностный подход, интерактивные формы обучения, оружие и системы вооружения, менеджер образовательного процесса.
Основной задачей высшего профессионального образования является формирование специалистов, не только способных разрабатывать и использовать методы и средства труда в определенных областях деятельности, но и умеющих действовать и применять полученные знания в новых условиях - условиях конкурентной рыночной экономики [1].
Задача выпускающей кафедры - дать не только образованного специалиста, но и на практике владеющего принципами управления качеством: "точно вовремя" и "ноль дефектов", "постоянное улучшение", "желание учиться и совершенствоваться". Для улучшения качества образовательной деятельности кафедра стрелково-пушечного вооружения (СПВ) Тульского государственного университета использует методологию менеджмента процессов - создания положительной динамики изменения успеваемости и других показателей качества.
