CC BY
34
УДК 681.786+623.4.05
DOI: 10.25206/1813-8225-2020-170-76-81
в. И. кирнос
Л. В. ЭУБАРЬ В. п. ПИВОВАРОВ
Омский автобронетанковый инженерный институт, г. Омск
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ
оценки точности наведения
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВНУТРЕННЕГО ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ И ИНДИКАЦИИ НА ОБРАЗЦАХ БРОНЕТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ
В статье раскрывается последовательность вычислений при программной реализации разработанного авторами способа внутреннего целеуказания и индикации для образцов бронетанкового вооружения. Описаны этапы построения модели оценки точности наведения по пиксельным координатам изображения цели. Приведены результаты моделирования применительно к стоящему на вооружении танку Т-72Б3.
Ключевые слова: целеуказание, модель, индикация цели, прицел, оценка точности.
Величина времени, затрачиваемая экипажем образца бронетанкового вооружения (БТВ) с момента обнаружения цели до момента её поражения, является важным показателем слаженности и обученно-сти экипажа боевой бронемашины, равно как и эффективности применения образца БТВ на поле боя в целом. Для уменьшения этого времени на танках, БМП, БТР и пр. применяют системы внутреннего целеуказания.
Под термином «внутреннее целеуказание» (ВнуЦУ) понимается процесс получения, обработки и передачи информации о целях и важных объектах в системе «обнаруживший — стреляющий», когда обнаруживший и стреляющий являются членами одного экипажа. На образцах БТВ за обнаружение, распознавание и принятие решения о поражении целей отвечает командир бронеобъекта, за наведение вооружения на цель и её огневое поражение — наводчик-оператор. При этом процесс ВнуЦУ, как правило, заключается в выполнении следующих действий:
— после обнаружения цели командиром бро-необъекта в момент принятия решения о необходимости поражения разведанной цели, командир наводит на неё ось прицеливания своего прицела и подаёт команду на целеуказание наводчику-оператору;
— наводчик-оператор уясняет информацию о цели, ориентирует поле зрения своего прицела в сторону цели, осуществляет её поиск, распознавание и точное наведение центральной прицельной марки.
При проведении ВнуЦУ на образце БТВ показателем эффективности является качество Ощ наведения. Под Ощ понимается выраженная в процентах
доля точных наведений центральной прицельной марки (ЦПМ) прицела наводчика (ПН) на указанную командиром цель. При этом не требуется проведение поиска цели и донаведения вооружения. Если Ощ = 100 %, то это означает, что из N целеуказаний в 100 % случаев ЦПМ ПН точно навелось на цель. Под точным наведением понимается невыход ЦПМ ПН за габариты некоторой обозначенной области на видимой в прицел проекции цели.
В настоящее время существующими способами ВнЦУ, применяемыми на образцах БТВ, являются «ориентирный», «автоматизированный» и «автоматический» [1].
Наиболее эффективный из них является «автоматический» способ [2], заключающийся в том, что переброс вооружения в сторону указанной командиром цели, передача информации по ней, а также непосредственное точное наведения ЦПМ ПН осуществляется в автоматическом режиме с применением автомата сопровождения цели (АСЦ). В результате такого подхода точное наведение обеспечивается за счёт автоматического наведения по изображениям цели с прицелов командира и наводчика. Кроме того, по этой же причине отсутствует необходимость передачи информации о цели наводчику, т.е. время целеуказания определяется только временем переброса при обеспечении Ощ = 100 %.
Вместе с этим данный способ имеет ряд недостатков, ограничивающих возможность его реализации на образце БТВ без проведения дорогостоящей модернизации системы управления огнём. Во-первых, необходимо применение АСЦ, причём обязательно с возможностью коммутации видеосигналов с ПН и прицела командира (ПК). Оптико-электронные
системы прицелов должны функционировать в одном спектральном диапазоне, например, телевизионном или тепловизионном. Кроме того, при неисправном АСЦ или в случаях, когда АСЦ не может выполнять задачу по захвату цели и её автоматическому сопровождению. Например, из-за её малой контрастности, ниже минимальной пороговой для надёжного её захвата, проведение ВнуЦУ (при полной технической исправности системы) данным способом станет невозможным.
На сегодняшний день «автоматический» способ ВнуЦУ может быть применён только на новейших и перспективных образцах БТВ, например, Т-90СМ, Т-14 «Армата» и т.п., то есть, по сути, на тех образцах, которые ещё на вооружение не приняты.
«Автоматизированный» способ ВнуЦУ на образцах БТВ сегодня реализован в двух исполнениях. В более совершенной вариации ВнуЦУ при подаче сигнала на целеуказания сигнал управления на приводы горизонтального наведения вырабатывается за счёт разности показаний датчиков ориентации относительно башни привода командирской панорамы и ориентации башни относительно корпуса бронемашины.
Такой подход позволяет организовывать ВнуЦУ на образцах, на которых ПК и ПН работают в разных (в том числе оптическом) спектральных диапазонах. Однако для эффективного целеуказания в движении ПК обязательно должен иметь независимую стабилизацию поля зрения. На большинстве образцов БТВ ВС РФ ПК или не стабилизированы вовсе, или имеют только вертикальную стабилиза-
цию, ввиду чего данный способ применяется только на последних модернизациях боевых машин десанта, в частности БМД-4М [3].
Ещё одним недостатком этого способа является то, что при перебросе вооружения в сторону цели не обеспечивается 100 % качество наведения Оду.
При этом наводчик затрачивает дополнительное время как на поиск цели, так и на точное донаве-дение вооружения. Плюс к этому при сложной фо-ноцелевой обстановке затрачивается ещё и время на передачу информации по цели, чтобы исключить ложное наведение.
В боле простом исполнении «автоматизированный» способ ВнуЦУ реализуется за счёт стопорения командирского люка на корпус бронеобъекта, что дополнительно вносит ограничения на возможность манёвра во время проведения целеуказания [4, 5].
Кроме того, общим недостатком этих способов является то, что командир от момента подачи команды на целеуказания до завершения данного процесса не имеет возможности проведения свободной разведки поля, что, несомненно, сказывается на эффективности его работы.
«Ориентирный» способ сегодня применяется только как резервный, в условиях, когда система ВнуЦУ или неисправна, или не предусмотрена изначально. Как правило, данный способ реализуется подачей голосовых команд, в отдельных случаях целеуказание может проходить огнём в сторону цели, определяя направление на неё для наводчика.
Таким образом, складывается противоречие, заключающееся в том, что наиболее эффективный,
Рис. 1. Структура модели оценки точности наведения
как по качеству наведения, так и по времени, «автоматический» способ ВнуЦУ не может быть применён на серийных образцах БТВ без сложной и дорогостоящей модернизации их системы управления огнём. Вследствие чего на стоящих на вооружении танках, БМП, БТР и т.п. может быть реализован только «автоматизированный» способ, не обеспечивающий высокой точности наведения и требующий дополнительное время на донаведение. Это, в свою очередь, снижает эффективность образца БТВ на поле боя.
Для разрешения данного противоречия в рамках разработки метода комплексирования навигационной и тактической информации в полях зрения прицелов был предложен способ ВнуЦУ и индикации [6, 7]. Основными решаемыми задачами при его разработке ставились обеспечение «автоматического» ВнуЦУ на платформе стоящих на вооружении образцов БТВ, а также возможность интеграции системы ВнуЦУ в систему внешнего целеуказания.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при подаче сигнала от командира на целеуказание в блоке цифровой обработки изображений ПН осуществляется вычисление и индикация местоположения цели непосредственно в поле зрения ПН и вырабатываются сигналы наведения, обеспечивающие автоматическое целеуказание за счёт совмещения ЦПМ ПН с указанной командиром целью. По своей сути, разработанный способ реализует в себе все качественные признаки «автоматического» способа ВнуЦУ, при этом хорошо интегрируется с системой внешнего целеуказания и может быть реализован на стоящих на вооружении образцах БТВ, в том числе на тех, где ПК имеет только оптический канал наведения.
Для оценки качества наведения предлагаемым способом была разработана математическая модель точности наведения при проведении автоматического внутреннего целеуказания и индикации. Сущность разработанной модели заключалась в последовательном выполнении блока вычислительных операций при проведении ВнуЦУ и индикации с введением на каждом из этапов соответствующих значений погрешностей.
Общая структура модели представлена на рис. 1. Первый блок операций реализуется на этапах 1.1 ... 1.5, представляет собой непосредственное осуществление процесса вычисления координат указанной командиром цели непосредственно на изображении ПН.
В частности, на этапе 1.1 на основании пиксель-
ЦПМ
ЦПМ
ГЦ
■'-кпк' УЦ пк , Ьдпк цели в СК камеры ПК. Вычисление провудилось согласно выражению [7]
Цк
п д т
ПКПК
УКПК ь д
■'■кпк (
(0,5АП
-лДПМ )не ьд д
11к пк}рк ПКЬК по
(0,5 Му
1кпк (
- т ДПМ д Ьд
т«к пк}ркпкьк пк
ккПк
д
кпк
Далее на этапе 1.2 в соок—тстоми с коьстрткцМей
пк ( к к к пк прицела, а дме нто п екторкк 1 пк = \П-пю Упк ьпк)
с коотданетами. :па]т=ске]ьиз^ю^и^]и кодожоние ка-
тeпы =тнооиоальип основпния пр«««0« и мотрицеа
ппворптп гьпивпспо те°кала Пн [43].
(^(аС) 0 у р0в(аМ))г 0 1 0
1
0 0
со®(2р^,) -«т(2утк) (ш(2ртю) софа«,0.
РшОМк ) 0 сор(аТТ)
0 У сою(аО(р а )ш(а
КЗ )
пк)
Тт(апю) 0
сог)а0ю) 0
(2)
где ап , Ргз — углы г0риз2т,алъаого ее (Вб3]зтзпьге;0[з-ного деоствующого попожтния толовнопо зеркопа прицела относитопьно о([2 «нулео ого» уоктоптрюн-того рголнжтния, прооодиосп 0п«евод к00рдинат цели а СК ПН :
Та
: ((П (Т ЬТН =ТГЗТ + ПГ
«Опт У па паО тпаг^кпк т пу :
(3)
п пм уУ°«
БМ - У БМ '
Не тоо(«тощем этапе 1.3 а учётом координат \ основання Пм в СК образца БТВ и его ориентацгг о углами а«[, -«0 , Гит вычис-ц]боб00 оекг°г Тбм = (пТм Удм ьдм )П координат цели с ОО бдтнеобоокта
т = (дТ дТ ст по = ипкт + Тпю
ЧБМ П ОМ У БМ БМ/ 1 ^БОЧ да
(4)
где
'со8(а«М) 0 - р1п(а«О)У
0 1 О
0 с ор(оПМ) -)1п(Т^) 0 Р1в-(оБМ) тор(уБ-0),
^(аПрУ) 0 тор(аПМ)
0 (-1 сог(г0М) -рШ(гПМ) г-0
тор(гП-Г) 0 0 1
4
х ПК у ПК ц ПК \и А с м У БМ сБМ ) .
пк, пк координат положения ЦПМ
в поле зредияПКс [учётомфокусного расстояния 1Кпс |«Оъект^]^(«, горизонтального NШК тт оертикооь-ного разрешения, с! также линейныхразмертв
пикселя ФПу камеры прицела, т.е. Нет и Нкпк , с дальностью ьдпк до цели вычислялся вектор ЦКПт с трёхмерными метрическими координатами
Этапы 1.4 и 1.5 представляют собой анплогичные по структуре, но проплвоположные по значению преобразования, где за счёт информации о положении и ориентации ПН л действующем на момент целеуказания положанин камеры и орнентпнии его головного зеркала вычпсляюпсз кохрминаты цели иппосфемктвемно о его СК , ю.з.
м о
(Ио уМ цо ги н (кос)Нм - И
Моо У пн ¿ал! н им М —°бм —
цл
БМ
м н (ом оМ нм Ги
Чппо \лп пн Упал ^п ал! з -Цпп\ Мпл — Ипл ,
(Мл)
(6)
идп
^пл и (х
олл
,\И
вектор трёх-
мерных основання ПН в Н К бхонем а1п ины;
Цв
:ХсН
■ \Кпи
УН пн 2о пО — ооктор трёхмерных основания камеры в СК ПН; ЯЗ а ИББМ — матри-цппов^ртта и иптор пеленоса, характеризующие ориентацию и положение ПНвСК Оронемашины; О-пн а иКн — паoпвнткпнеКно мaнрицп ловорота головного зеркала и вектор кооодилат камеры в СК ПН.
. (1)
0
X
1
пК
БМ
На этапе 1.5 трёхмерные метрические координаты цели из СК камеры ПН преобразовывались в плоские пиксельные координаты, т.е. непосред-ств енно в номед сооо ки и столбц ci тЦпн изо -
бражеоия цкли в онлн о]эения ПН, куда в процессе наведения доожна тыов перемещена его ЦПМ
Цк
0,0NКПНН0 ПНЫН ПН НН ПН fК ПН
Рк
ПЦ ПН ^ К ПН
б0НснирспнПн ПН
' У К т.К ПН
Y Ц ЭККПНПН ПН
(7)
Др
:Д8П
ы +0,Borctg,
Рнп
УППУ ± ДКПК
(8)
где рвк — линеиная веиичинк размера пикселя ФП05 килеры ПИТ 13 гориикоканино0 пеоитквти;
fKnK - ВеЛИЧИНР фккунмого ррССТОЯНИЯ О&ЬеКТИВЭ
ирме, н.1 K^K<K ; '^Kn]< — ндкневинконь величины fnK.
В игзулетотк иа удалении z^ в]^и,4у биканичин-ностИ фиКНЧеСНУГВ ДИЗ ребКВНИя канала наСжюдс-ния KK гоеиургтаоьная Ни] и вереикальная /Ууъпк коовдинвтр: втклк к рК камеры прицела с учётом точности НУрк дальномера будут рпределеиыс по-грешнтооянн
УУн
Z ±{пНЦк ± Cz+JOo+CSnJ ;
-Hg нн ±КДе Н Azn^tgK)-)).
(9) (10)
На следующих; этапсах 2.2...2.5впроцесс целеуказания вводились слуаайлые составляющие, связанные я тачноатью уатчиыов, оочностью изготовления корпусав п°идалов иаочнщсти установки и ориен-тацуи прпцеиов на (зтшны сбртеца БТВ, аименно:
Уагз ; УРга — точность далчиков горизонтального и а е ртикауного углов положения головного зеркала прицеля;
Ряу г Ууув , ИиУуз — точность установки головного зеркала вкорпусе прицела;
РРсд г Аадх ; Арсх — точность ориентации основания прицела на башне образца БТВ;
рРхсд , РруБМ , Риим — точность установки прицела набашнеобразцаБТВ.
Все случайные величины генерировались по нормальному закону распределения. Исключение составило только распределение положения
ВтсфоК Клок опенаци0, включающий эпнпы Z.1...2.H, к оснои по оонлнонвапнпнно]пгц] математи-чнсоня действнн аналогичен пнрвому блоко, н той разницей, нто вуе тнорации о н^м ныпошснпись N раз, ю на кэждом j-ом вычтслении, т.! ] е 0...N, к оснтопеко отчислятмым велиыонампрнбаооялось со^айнн заданнот в рсмнан нсличины и уканннного нтионн рнеп^делннпн ^нан^е;ялп(о пягрсшности.
н чтстннсти, про нэводенни ПК инреичнынис-тонняком тнтртшнонги наведнния являеоая цазро-шающоя скпснссн.^ункннп'но оитико-еитктрпипого канакн, которта может Оптно опценелено пи физичесоио рнзмерсм пккк^;^еЁ; ртонприёмных антройств ]ФПУ) и ноииоыне фопрсноня ржбстосния кбъекрнвнв; ]))нлр пиксели Фнн имеют инадреннпю с^эорму, т.е. касро-сатснран нсосс бносит es ноб;]то^ияр;::рок^Н И0РНК и гсри-зонтаонно0 Д50,. плпспостн Нурнн равны, Yorzc ант велст)н:^н;1)Е днгдг Днеть нойдены <co^.^^cieo всриксениат
цели в границах Ооь]^ и Ау, которое было принято равномерным. В результате на этапе 2.5 вычислялся вектор ]эазмерностью N^1, каждый 7'-ый элемент которого представляло собой вектор 2x1 с пиксельными пТП и ДаПН] координатами изображения цели, на которое будет осуществлено наведение.
На этапе 2.6 осуществлялось вычисление среднего квадратичного отклонения распределения пик-сеАьных координат на изображении ПН.
Тр етий блок вычислений предназначался длп опеедтления величины изображения объек-т^<а, по которому проводится целеуказание. Для чего дополнителыео ос кооединатам цели вектора Збп и \ьПь Оак гПм)Т в блоке 3.1 вычислялся набор векторов АШ1 с метрическими координатами верхней , ^^евой,правой и левойграниц цели
СБМ ~
ЕнТМ + 0<5bT y ТМ - 0,5hT + hR zTM )'
- 0,тьц
(а (а
(аЦЦм - 0,5bц
т - о 5b
цм 0,5ьт
МЦВМ -t"0,5^ -hR МБМ+05К-О y M - 0 ,511ц + hR
()1 )
i-де bи
ширина цели, м; hu
вьгсота атли, м;
hR = 0,67ВЦмУ'н — высота экранирования цели ми-1УИ>о]не!ЛЫЕ^с|эом местности с учётом математического ожидания bi^iсоты экрана [10, с. 477].
В блоках 3.2.1, 3.3.1 и 3.2, 3.3 проводились однотипные преобразования согласно выражениям( 5) — (7), Гельв к—1то]оых было вычисление пиксеоьных кс^ординот ^]зат^оц цоли в полях зренияПН и ПК.
Если размеры изображения цели в поле зрении ПК вычис;шлось бомыпе для информа,^:мвн— -го графомесквоо по^дсто^м^^ния, то на основании пиксельных координат изображения г=аниц м6—'ли в поле зрения ПН для оценки качества наведения Оцу вычислялся радиус окружности гВЫ = —,8ЯВы, где Яон — высота цели в пикселях в поле зрения ПН. Витоге величина Q рассчитывалась по выражен-номув процентах относительно общего числа количеству «попаданий» в заданную окружность.
Программно данная модель была реализована в среде Mathcad, интерфейс разработанной программы для ЭВМ представлен на рис. 2. Адекватность модели была проверена на экспериментальной установке (рис. 3), представляющей собой ЭВМ с соответствующим программным обеспечением [9] и пару цифровых камер, размещённых на штати-Пве на заданном друг относительно друга положении, для чего использовались линейные и угловые шкалы. Правая камера предназначалась для имитации работы цифрового канала наблюдения ПК. На изображении данной камеры указывалось положение объекта. Дальность до объекта измерялась с помощью лазерного дальномера Bosch GLM 250 обеспечивающего точность измерений в пределах ±1,0 мм. В поле зрения левой камеры, имитирующей ПН согласно разработанному способу, вычислялось в автоматическом режиме положение указанного на правой камере объекта, и затем с помощью сопоставления расчётного и действующего положения изображений вычислялась точность и оценивалось качество наведения.
Оценка эффективности разработанного способа ВнуЦУ и индикации проводилась применительно к самому массовому в ВС РФ образцу танкового вооружения — Т-72Б3. При этом расстояние до цели составляло от 500 до 3000 м, т.е. на максимальной дальности измерения дистанции встроенным даль-
о
Mathcad - [мат модель ВнуЦУ финал] IRIDIS1
Файл правка вид вставка Формат Ииструмснть Символьные операции Окно справка rrelx
в -ен|ват | ■■-1" 1 §i 1 ■ »
Прицел мййлчика
ЛРОГРЯПМЯ Г10ДЕШР08ЯНИЯ ТОЧНОСТИ НЕВЕДЕНИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЯВТОМЯТиЧЕСКОГО ВНУТРЕННЕГО НЕЛЕЯКЯЗННиЯ И ИНДИКЯ!1ИИ
Параметры ПН I "---------""
Рис. 2. интерфейс программы моделирования точности наведения
Рис. 3. Внешний вид экспериментальной установки
номером одной из модификаций ПК ТКН-3АИ [10, с. 513 — 517], обеспечивающим измерение дальности с точностью ± 20 м. Для ПН принимались параметры, близкие к техническим данным прицела-прибора наведения «Сосна-У», а именно фокусное расстояние при максимальном увеличении 0,16 м, разрешение ФПУ 640x480 и размер пикселя 10x10 мкм. Погрешность изготовления объективов прицелов принималась на уровне 0,5 мм, погрешность датчиков угла положения головного зеркала прицела принималась в пределах ±0,003° [10, с. 711 — 717]. Погрешность угловой установки прицелов на объекте рассчитывалась из требований к посадочной площадке прицела «Сосна-У» по допуску не параллельности с контрольной площадкой ±12'' [11]. Принималось, что прицелы на башне размещены с точностью ±1 мм. При проведении моделирования размеры цели составляли 2,8 м на 3,6 м, что соответствует размерам лобовой проекции американского танка «Абрамс».
Результаты моделирования представлены на рис. 4. Анализ результатов моделирования по-
80
Qu, % Высота целим
Качество наведения Оц - -
Выс< эта види ной прос кции цел 1И
■ * т
ъо т > ш * ~
ско наведен ия Дальн эсть, м
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000
Рис. 4. Результаты моделирования
казывает достаточно высокое качество наведения разработанным способом, которое на предельной дальности составило не менее 74,9 %. Причем СКО наведения не превысил на максимальной дистанции размеров видимой части цели, что позволяет делать вывод о том, что только в 21 % случаев при применении разработанного способа потребуется незначительное донаведение в вертикальной плоскости на величину нескольких пикселей.
Таким образом, разработанный способ ВнуЦУ и инидикации является высокоточным, уступая по точности и качеству наведения только «автоматическому» внутреннему целеуказанию с применне-им АСЦ. Кроме того, он может применяться на образцах БТВ, у которых ПК имеют как цифровой, так и оптический канал наведения, т.е. практически на всех серийных танках, БТР и БМП в последних их модернизациях. В случае же применения на новейших образцах БТВ предлагаемый способ может обеспечить автоматическое целеуказание в тех случаях, когда АСЦ не может обеспечить надежный захват цели при её малом контрасте с фоном.
Библиографический список
1. Кирнос В. И., Зубарь А. В. Обзор современного состояния и направления совершенствования способов целеуказания для объектов бронетанкового вооружения // Совершенствование системы эксплуатации вооружения, военной и специальной техники: материалы VII Межвуз. науч.-практ. конф., 21 ноября 2019 г. Омск: Изд-во ОАБИИ, 2019. Ч. 2. С. 156-162.
2. Пат. 136148 Российская Федерация, МПК Б 41 С 5/06. Система управления огнем / Большаков К. Э. № 2013138388/11; заявл. 19.08.13, опубл. 27.12.13, Бюл. № 36.
3. Унифицированное боевое отделение Б8Я01 для машин легкой категории по массе. Руководство по эксплуатации (часть 2) Б8Я01.00.00.000 РЭ1. Курган: 2018. С. 61-63.
4. Танк Т-90С. Техническое описание. 188СА.ТО. Ч. 1. Омск: ОАБИИ, 2010. С. 45-56.
5. Танк Т-72Б. Техническое описание. М.: Воениздат, 2002. С. 43-58.
6. Пат. 2697047 Российская Федерация, МПК Б 41 С 3/00. Способ внутреннего целеуказания с индикацией целей для образцов бронетанкового вооружения / Зубарь А. В., Кир-нос В. И., Шевченко А. А., Абдуллаев А. И., Поздеев А. Н., Чернявская А.В., Калашников А. Г. № 2712367; заявл. 12.08.19.; опубл. 28.01.20, Бюл. № 22.
7. Кирнос В. И., Зубарь А. В., Гейнце Э. А. Совершенствование системы внутреннего целеуказания для современных и перспективных объектов бронетанкового вооружения // Омский научный вестник. 2019. № 5 (167). С. 119—123. D0I:10.25206/1813-8225-2019-167-119-123.
8. Зубарь А. В. Оптико-электронная система определения параметров целей. Теоретические основы построения: мо-ногр. Омск: ОАБИИ, 2018. С. 138-163. ISBN 978-5-600-01959-1.
9. Зубарь А. В., Кирнос В. И., Приймак С. В., Майстрен-ко В. А. Программный модуль целеуказания и индикации: свидетельство о регистрации электронного ресурса. М.: ФИПС, 2019. № 2019661176 от 21.08.2019.
10. Медведев А. В., Гринкевич А. В., Князева С. Н. Перспективные направления развития оптико-электронной техники ночного видения: моногр. / ОАО Ростовский оптико-механический завод. Ростов Великий, 2012. 960 с. ISBN 9785-9901789-3-9.
11. Изделие «Сосна-У». Руководство по эксплуатации 7084.00.00.000 РЭ. Минск: ОАО Пеленг, 2003. С. 43.
КИРНОС Василий Иванович, адъюнкт кафедры «Электрооборудование и автоматика». БРШ-код: 7197-6164 ЛиШогГО (РИНЦ): 987381 Адрес для переписки: vasilij_87@list.ru ЗУБАРЬ Алексей Владимирович, кандидат технических наук, докторант кафедры «Электрооборудование и автоматика». БРШ-код: 3175-2192 ЛиШогГО (РИНЦ): 755300
Адрес для переписки: alexey_zubar@mail.ru ПИВОВАРОВ Владимир Петрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрооборудование и автоматика». ЛиШогГО (РИНЦ): 408317 Адрес для переписки: vpiviovarov@mail.ru
Для цитирования
Кирнос В. И., Зубарь А. В., Пивоваров П. В. Разработка модели оценки точности наведения при проведении внутреннего целеуказания и индикации на образцах бронетанкового вооружения // Омский научный вестник. 2020. № 2 (170). С. 76-81. Б01: 10.25206/1813-8225-2020-170-76-81.
Статья поступила в редакцию 12.03.2020 г. © В. И. Кирнос, А. В. Зубарь, В. П. Пивоваров
CONTENTS
MECHANICAL AND THEORETICAL ENGINEERING
Yu. A. Burian, A. V. Zubarev, S. N. Polyakov, S. P. Bobrov. On possibility of creating waveguide sound insulator based on MR material with metal inclusions 5
V. R. Edigarov, B. Sh. Alimbaeva, S. Yu. Anokhin. Improving wear resistance of surface layer of parts combined with electromechanical processing with tempering 10
I. N. Drozdov, A. Yu. Popov. The increase in efficiency of milling of small-sized grooves of shaped form in hard-to-reach places of molds for rubber-technical products 15
A. Yu. Shevchenko, A. Yu. Popov. Methods of processing of gas venting grooves of angular shape in matrices for rubber technical products 19
A. A. Fedorov, D. A. Polonyankin, A. I. Blesman, N. V. Bobkov, A. V. Linovsky, Iu. O. Bredgauer, Yu. E. Zhdanova.
Investigation of wire electrical discharge machining modes influences on crack formation and surface layer morphology
of the Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.3Si titanium alloy 23
ELECTRICAL ENGINEERING
V. V. Kharlamov, Yu. V. Moskalev, S. N. Naiden. Simulation of commutation process DC traction motor of quarry dump truck 31 V. V. Kharlamov, D. I. Popov. Analysis of the account of slot harmonics in stator's EMF in mathematical modeling of the process of testing induction motors by the mutual load method 37
K. V. Khatsevskiy, A. D. Umurzakova, N. A. Voronina, Yu. B. Icheva. The analysis of method for diagnosing faults of three-phase asynchronous motor 42
N. A. Voronina, A. D. Umurzakova, L. A. Payuk, K. V. Khatsevskiy. Research of the Electric Drive with Intermittent Motion Law 47 N. E. Deryuzhkova, V. A. Solovyev, V. V. Teterin, D. V. Urasov. Comparative evaluation of classic and fuzzy control algorithms for electric drive system of multi-point molding of products of double curvature 52
INSTRUMENT ENGINEERING, METROLOGY AND INFORMATION MEASURING EQUIPMENT AND SYSTEMS
I. A. Kirovskaya, T. A. Kirovskaya, A. O. Ekkert. New materials and sensors for semiconductor gas analysis 58
E. V. Leun, A. E. Shakhanov. Improving the accuracy of hybrid scanning 3D fiber-optic measuring heads with an acousto-optic
feedback sensor for contact and non-contact coordinate measurements of product sizes 63
A. V. Ponomarev. Applying computer technologies in electronic devices engineering on example of square wave-form generator creation 71
V. I. Kirnos, A. V. Zubar, V. P. Pivovarov. Model development of estimation of pointing accuracy when carrying out internal target designation and indication on samples of armored weapons 76
SUMMARY. KEYWORDS
MECHANICAL AND THEORETICAL ENGINEERING
Yu. A. Burian1, A. V. Zubarev2, S. N. Polyakov2, S. P. Bobrov2
On possibility of creating waveguide sound insulator based on MR material with metal inclusions
1Omsk State Technical University, Omsk, Russia
2Federal Scientific-Production Center «Progress», Omsk, Russia
The problem of reducing the emitted vibrational energy through pipeline systems is relevant. The paper considers the fundamental possibility of constructing a waveguide silencer for pressure pulsations and hydrodynamic noise using MR material (metal rubber) with metal inclusions. The problem of evaluating the sound insulation effectiveness and determining the locking sound waves frequency range is posed and solved. The calculation results show that for metal inclusions in the form of lead balls, the decrease in the pressure pulsation amplitude is 10 — 20 dB in the frequency range of about 300—1000 Hz and depends on the characteristics of the MR material. It is shown that, if it is possible in principle, a change in the parameters of the wave sound insulator (length, bulk elastic modulus, mass of metal inclusions), the frequency range for
blocking sound waves can vary over a fairly wide range.
Keywords: waveguide absorber, MR material, bulk modulus, pressure pulsation, hydrodynamic noise.
V. R. Edigarov, B. Sh. Alimbaeva, S. Yu. Anokhin Improving wear resistance of surface layer of parts combined with electromechanical processing with tempering
Omsk Tank-Automotive Engineering Institute, Omsk, Russia
The technology of combined electromechanical processing of machine parts with electromechanical tempering of surfaces is considered, which electromechanical processing in two passes with different values of technological factors makes it possible to obtain a modified surface layer having a multilayer structure, an upper thin softened layer, then a «white» layer, then an ordinary hardened layer and underneath is the base metal. The resulting gradient structure provides the required performance of a modified surface, primarily in terms of wear resistance determined by the running process of tribological conjugation.
Keywords: surface layer modification, electromechanical processing, microhardness, electric current density, wear resistance.
I. N. Drozdov1, A. Yu. Popov2
The increase in efficiency of milling of small-sized grooves of shaped form in hard-to-reach places of molds for rubber-technical products
1Federal Research and Production Center «Progress», Omsk, Russia
2Omsk State Technical University, Omsk, Russia
This article discusses the complexity of machining small grooves and as an option for engraving on hard-to-reach surfaces of parts where it is necessary to use extensions for a cutting tool. The aim of the work is to increase the efficiency of milling small-sized shaped grooves on molds for rubber products using a special conductor sleeve, which allows to reduce runout on the long overhang of the cutting tool and to obtain the necessary geometry and surface cleanliness of the venting grooves. The goal is achieved through the use of a specially designed conductor device with a hydrostatic bearing.
Keywords: rubber-technical products, mold, exhaust grooves, milling, precision, shape, conductor sleeve.
A. Yu. Shevchenko1, A. Yu. Popov2
Methods of processing of gas venting grooves of angular shape in matrices for rubber technical products
1Federal Research and Production Center «Progress», Omsk, Russia
2Omsk State Technical University, Omsk, Russia
This article discusses the methods of processing gas exhaust grooves on molds for rubber goods planning on a curved surface. The purpose of this work is to improve the efficiency of processing gas-venting grooves of angular shape on molds for rubber technical products on curved surfaces by using the planning method on machines with computer numerical control.
Keywords: planning, venting grooves, mold, rubber-technical products, corner grooves, shaped planning, engraving cutter, cutter.
A. A. Fedorov, D. A. Polonyankin,
A. I. Blesman, N. V. Bobkov, A. V. Linovsky,
Iu. O. Bredgauer, Yu. E. Zhdanova
Investigation of wire electrical discharge machining modes influences on crack formation and surface layer morphology of the Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.3Si titanium alloy
Omsk State Technical University, Omsk, Russia
The paper presents the results of the investigation devoted to the influence of wire electrical discharge machining modes on crack formation and surface layer morphology of the titanium alloy. The aim of the paper is to obtain interrelation data about processing modes with depth of microcracks penetration, as well as on the influence of processing modes on the morphology of the surface layer, in particular, on the group of parameters Rk. It is shown by using scanning electron microscopy that the depth of microcracks depends of the number of passes and processing conditions. The maximum depth is 12 ^m after the first pass, the minimum is 0,9 ^m after the fourth pass. The groups of parameters Rk study by the method of profilometry made it possible to conclude that the most favorable oil-retaining microrelief is formed after the third pass.
Keywords: electrical discharge machining, titanium, surface layer, cracks, morphology, oil retention.
ELECTRICAL ENGINEERING
V. V. Kharlamov, Yu. V. Moskalev, S. N. Naiden
Simulation of commutation process DC traction motor of quarry
dump truck
Omsk State Transport University, Omsk, Russia
The article considers a nonlinear multiple regression model based on which a model of the commutation process of the DC traction motor of a quarry dump truck. The regression model is constructed using experimental data of the traction engine operation obtained from an automated video measurement system for evaluating commutation in operation. The proposed mathematical model establishes a relationship between the values of the armature voltage, armature current, excitation current, and the spark intensity of the collector-brush node. The adequacy of the mathematical model is confirmed by comparing the degree of sparking obtained experimentally and using the proposed model. The relative error value of the experimental and calculated data for different values of the armature voltage, armature current, and excitation current from the model adequacy range does not exceed the allowed values.
Keywords: traction DC motor, collector-brush node, operating mode, commutation, commutation class.
V. V. Kharlamov, D. I. Popov
Analysis of the account of slot harmonics in stator's EMF in mathematical modeling of the process of testing induction motors by the mutual load method
Omsk State Transport University, Omsk, Russia
analysis of the classic and fuzzy control algorithms is performed. Based on the research, it is concluded that it is advisable to use one or another control algorithm.
Keywords: interconnected control system, electromechanical system, fuzzy regulation.
The article presents the results of mathematical modeling of induction motors powered by frequency converters taking into account slot harmonics of EMF and stator current due to corresponding pulsation of magnetic field induction in air gap. The results of calculations for low, medium and high-power engines are presented. It is shown that the spectrum-current analysis method can be used to determine rotation speed of induction machines when they are tested by the mutual load method using various schemes. The method for determining the intervals for searching for slot harmonics is proposed.
Keywords: induction motor, frequency converter, mathematical model of mutual load, slot harmonics, electrical current spectrum, rotation speed.
K. V. Khatsevskiy1, A. D. Umurzakova2, N. A. Voronina2, Yu. B. Icheva3
The analysis of method for diagnosing faults of three-phase asynchronous motor
1Omsk State Technical University, Omsk, Russia 2Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia 3Ekibastuz Technical and Engineering Institute named after the Academician K. Satpayev, Ekibastuz, Republic of Kazakhstan
The article deals with issues related to improving the reliability of electrical equipment in industrial enterprises by implementing fault diagnosis systems. A hardware-software complex for diagnosing faults of a three-phase asynchronous motor is proposed.
Keywords: diagnostics, hardware and software complex, motor failures, vibration diagnostics, harmonics, analog-to-digital converter.
N. A. Voronina1, A. D. Umurzakova1, L. A. Payuk1, K. V. Khatsevskiy2
Research of the Electric Drive with Intermittent Motion Law
INSTRUMENT ENGINEERING, METROLOGY AND INFORMATION MEASURING EQUIPMENT AND SYSTEMS
I. A. Kirovskaya1,
T. A. Kirovskaya2, A. O. Ekkert1
New materials and sensors for semiconductor gas analysis
1Omsk State Technical University, Omsk, Russia 2Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
Using the complex of up-to-date methods, the acid-base and adsorption (with regard to NH3, NO2) properties of binary and multicomponent semiconductors of equitably chosen systems InSb-ZnTe, InSb-CdTe, GaSb-ZnTe, GaSb-CdTe have been studied.
The nature of the active centers forces (acid, adsorptive) has been determined. The donor-acceptor mechanism of the adsorption processes has been substantiated.
The interrelated change regularities with the composition of the studied surface properties allowing to identify the most active semiconductors — the components of systems with respect to gases of a certain electronic nature (basic and acid) have been established. Practical recommendations on their use in order to manufacture corresponding measuring cells and to conduct the gas analysis of the environment have been given and partially implemented.
Keywords: semiconductors, solid solutions, surface properties, regularity, forecasting, measuring cells, semiconductor analysis.
E. V. Leun, A. E. Shakhanov
Improving the accuracy of hybrid scanning 3D fiber-optic measuring heads with an acousto-optic feedback sensor for contact and non-contact coordinate measurements of product
1Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia 2Omsk State Technical University, Omsk, Russia
An electric drive with an intermittent law of the shaft motion of the executive motor, which is widely used in various fields of industry, is considered. The aim of the study is to determine the ways of generating supply voltages or currents to the adjustment characteristics of the electric drive. In this work, it is necessary to determine the output parameters: electromagnetic moment, angular velocity and coordinates of the moving element of the working body. The study applied the method of mathematical modeling. The results of the work are the time dependences of the output parameters and the adjustment characteristics of the electric drive with an intermittent law of motion of the shaft of the actuating motor. Based on the results obtained, it can be concluded that with the phase method of generating supply currents or voltages, it is necessary to control the electric motor along one of the windings.
Lavochkin Association, Moscow region, Khimki, Russia
The article presents a method for determining the elastic deformations arising from the mechanical contact of a spherical tip and a product, which makes it possible to exclude the influence of material deformations like «pile-up». Paper discusses the construction of a hybrid 3D scanning fiber-optic measuring head (FOMH) with the formation of scanning laser beam motion within the angular sector of the 180°x180° hemisphere based on a low-coherence interferometer, a spatial light modulator based on a fiber-optic piezoscanner and a «fisheye» lens. The possibilities of high-precision two-coordinate measurements of the scanning laser beam due to the use of an acousto-optic modulator in the FOMH feedback sensor as a space-sensitive transducer are considered.
Keywords: coordinate measurements, measuring head, nanoindentation, «pile-up», low coherent interferometer, piezoscanner, «fisheye», acoustic-optical modulator.
Keywords: asynchronous electric AC drive, electric drive with intermittent motion law of the shaft, output parameters, control characteristics.
A. V. Ponomarev
Applying computer technologies in electronic devices engineering on example of square wave-form generator creation
N. E. Deryuzhkova, V. A. Solovyev, V. V. Teterin, D. V. Urasov
Comparative evaluation of classic and fuzzy control algorithms for electric drive system of multi-point molding of products of double curvature
Komsomolsk-na-Amure State University, Komsomolsk-on-Amur, Russia
One of the methods for manufacturing double curvature parts used in the manufacture of aircraft and ship bodies is the bending of sheet material on a molding machine, which is a complex mechanism. The article discusses the use of various control algorithms for a multi-point molding system. A comparative
Omsk State Transport University, Omsk, Russia
The article contains the analysis of computer technologies application for electronic devices designing. There are basic stages of device design on the example of an adjustable square wave-form generator. It contains the description of its operation principles, circuit diagram, features of PCB and shell creation. Acquaintance with design of basic stages on the example of a simple device can help starting design devices for students and young scientist researches.
Keywords: square wave-form generator, electronic devices, Arduino, liquid crystal display, software, modeling, computer technologies.
V. I. Kirnos, A. V. Zubar, V. P. Pivovarov Model development of estimation of pointing accuracy when carrying out internal target designation and indication on samples of armored weapons
Omsk Tank-Automotive Engineering Institute, Omsk, Russia
The article reveals a computing sequence at program implementation of the method of the internal target designation
and indication for the samples of armored weapons. The authors describe the stages of the model development of an estimation of pointing accuracy on pixalized coordinates of the target image. They present the results of modeling in relation to the tank T-72B3, which is used in the army at present.
Keywords: target designation, model, target indication, sight, accuracy estimation.
