pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2025-16-4-386-394pimi-1006Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsРазработка методики оценки моментов времени начала пересечения дробовым снопом последовательности световых экрановDevelopment of a Methodology for Estimation the Starting Moments of a Set of Light Screens’ Intersection with a Shot CloudВдовинА. Ю.VdovinA. Yu.

Адрес для переписки:Вдовин А.Ю.Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069, Россия

e-mail: vd_aleks@mail.ru

Address for correspondence:Vdovin A.Yu.Kalashnikov Izhevsk State Technical University,Studencheskaya str., 7,Izhevsk 426069, Russia

e-mail: vd_aleks@mail.ru

vd_aleks@mail.ruПодшиваловаЕ. А.PodshivalovaE. A.

ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069

Studencheskaya str., 7, Izhevsk 426069

Ижевский государственный технический университет имени М.Т. КалашниковаРоссияKalashnikov Izhevsk State Technical UniversityRussian Federation202524122025164386394Copyright © Вдовин А.Ю., Подшивалова Е.А., 20252025Вдовин А.Ю., Подшивалова Е.А.Vdovin A.Y., Podshivalova E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/1006

При исследовании процесса перемещения дробового снопа в пространстве могут использоваться разнообразные устройства, например, световые экраны. Для подобных исследований целесообразно иметь имитационную модель совокупности сигналов оптического датчика при пересечении световых экранов дробовым снопом. С учётом ранее проведённых исследований для получения подобной модели необходимо знать моменты времени начала пересечения дробовым снопом световых экранов (фактически – моменты пересечения световых экранов самой быстрой дробиной). Предложена методика, позволяющая для заданных начальных условий (размеров дроби, начальной скорости и др.) определять такие моменты для последовательности световых экранов, установленных на заданных дальностях от дульного среза оружия. Суть предлагаемой методики сводится к тому, что на основе решения системы дифференциальных уравнений внешней баллистики рассчитывается совокупность точек, соответствующих зависимости времени достижения дробиной заданной дальности от величины этой дальности. Далее проводится аппроксимация полученных зависимостей полиномами первой, второй и третьей степени по методу наименьших квадратов. Выполнена оценка погрешности аппроксимации полученными полиномами для различных типов патронов. Приведён пример использования предложенной методики для получения моментов времени начала пересечения дробовым снопом для патронов, снаряжённых дробью трёх различных типов. Кроме того, выполнена оценка погрешности полученных зависимостей по отношению к результатам реальных экспериментов. Показано, что на дальностях до 24 м относительная погрешность не превышает 4 % для всех типов патронов. На основании полученных результатов предложены конкретные рекомендации по практическому использованию разработанной методики. В дальнейшем с использованием предложенной методики возможно создание имитационной модели совокупности сигналов оптических датчиков при пересечении дробовым снопом набора световых экранов, расположенных на заданных дальностях от дульного среза оружия.

When studying the process of moving a shot cloud in space, various devices can be used, for example, light screens. For such studies, it is advisable to have a simulation model of the set of optical sensor signals at the intersection of light screens with a shot cloud. Taking into account previous studies, in order to obtain such a model, it is necessary to know the time points of the beginning of the intersection of the shot cloud of light screens (in fact, the moments of the intersection of light screens with the fastest pellet). A technique is proposed that allows for given initial conditions (fraction size, initial velocity, etc.) to determine such moments for a set of light screens installed at specified ranges from the muzzle of the weapon. The essence of the proposed technique is that on the basis of solving a system of differential equations of external ballistics, a set of points is calculated corresponding to the dependence of the time when a fraction reaches a given range on the magnitude of this range. Next, the obtained dependencies are approximated by polynomials of the first, second and third degrees using the least squares method. The estimation of the approximation error by various polynomials for different types of cartridges is performed. An example of using the proposed technique to obtain the time points of the beginning of the intersection with a shot cloud for cartridges loaded with three different types of shot is given. In addition, the estimation of the error of the obtained dependencies in relation to the results of real experiments was performed. It is shown that at ranges up to 24 m, the relative error does not exceed 4 % for all types of cartridges. Based on the results obtained, specific recommendations for the practical use of the developed methodology are proposed. In the future, using the proposed technique, it is possible to create a simulation model of a set of optical sensor signals when a shot cloud crosses a set of light screens located at specified ranges from the muzzle of the weapon.

дробовой снопразмах по временисветовой экраноптический датчиксигналshot cloudtime spanlight screenoptical sensorsignalReferencesАрбузов, И.А. Математический анализ дробового выстрела / И.А. Арбузов. Москва: Спутник+, 2006. – 31 с.Arbuzov IA. Mathematical analysis of a shotgun shot. Moscow: Sputnik+, 2006. 31p.Трофимов В. Н. Комбинированные охотничьи и спортивные гладкоствольные ружья. М.: «Издательский дом Рученькиных», 2005. – 208 с.Trofimov VN. Hunting ammunition and ammunition for hunting rifles. Moscow: "Izdatel'skii Dom Ruchen'kinykh" Pub.; 2005. 208 p.Черников, В. В. Личное оружие самообороны. М: Проспект, 2017. – 104 с.Chernikov VV. Personal Self-Defense Weapons. Moscow: Prospect. 2017. 104 p.Макаренко, С.И. Анализ средств и способов противодействия беспилотным летательным аппаратам. Часть 2. Огневое поражение и физический перехват / С.И. Макаренко, А.В. Тимошенко // Системы управления, связи и безопасности. – 2020. – № 1. – С. 147-197. DOI: 10.24411/2410-9916-2020-10106.Makarenko SI. Analysis of means and methods of countering unmanned aerial vehicles. Part 2. Fire damage and physical interception, Management, communication and security systems, 2020;1:147-197. (In Russ.).Концепция ручного стрелкового оружия для борьбы с беспилотными летательными аппаратами / Д.В. Чирков, М.А. Семенцов, Д.О. Луппов, И.Н. Гавшин // Перспективные направления развития артиллерийского вооружения, методов его эксплуатации и ремонта: сборник трудов XVII Всероссийской научно-практической конференции, Пермь, 25 мая 2023 года. – Пермь: Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «Пермский военный институт войск национальной гвардии Российской Федерации», 2023. – С. 130-134.CHirkov DV, Semencov MA, Luppov DO, Gavshin IN. The concept of hand-held small arms to comcombat unmanned aerial vehicles. Promising directions for the development of artillery armament, methods of its operation and repair: proceedings of the XVII All-Russian Scientific and Practical Conference. Perm', 2023:130-134. (In Russ.).Чирков, Д.В. Способы борьбы с беспилотными летательными аппаратами с использованием стрелково-пушечного вооружения / Д.В. Чирков, М.А. Семенцов // Проблемы развития стрелковой отрасли в Российской Федерации : Материалы III Всероссийской научно-практической конференции, Ижевск, 15 марта 2024 года. – Ижевск: Издательство УИР ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2024. – С. 100-113.CHirkov DV, Semencov MA. Methods of combating unmanned aerial vehicles using small arms and cannon weapons. Problems of the development of the shooting industry in the Russian Federation. Materials of the III All-Russian Scientific and Practical Conference, Izhevsk, 2024:100-113. (In Russ.).Compton D.J. An experimental and theoretical investigation of shot cloud ballistics : Doctoral thesis – London: University of London, 1996.Compton DJ. An experimental and theoretical investigation of shot cloud ballistics. London: University of London. Doctoral thesis. 1996:288 p.Марков, Е.М. Разработка мобильной телевизионной системы для измерения параметров дробового выстрела на основе камеры видеонаблюдения / Е.М. Марков, А.Ю. Вдовин // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. – 2014. – № 4(64). – С. 121-123.Markov EM, Vdovin AYU. Development of a mobile television system for measuring shotgun parameters based on a video surveillance camera], Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova. 2014;64(4):121-123. (In Russ.).Чирков, Д.В., Федорова Е.А. К вопросу определения характеристик движения объекта на основе высокоскоростной видеосъемки // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. – 2021. – Т. 24. – № 1. – С. 53–63. DOI: 10.22213/2413-1172-2021-1-53-63CHirkov DV, Fedorova EA. On the issue of determining the characteristics of object movement based on high-speed video recording. Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova, 2020. V. 24, no. 1, pp. 53–63. (In Russ.). DOI: 10.22213/2413-1172-2021-1-53-63Афанасьев, В.А. Источники излучения для световых экранов / В.А. Афанасьев, Н.Ю. Афанасьева, В.Н. Коротаев // Вестник Ижевского государственного технического университета. – 2007. – № 3(35). – С. 51-53.Afanasyev VA, Afanasyeva NYu, Korotaev VN. Glow sources for light screens, Vestnik IzhGTU. 2007;3(35):51-53.Афанасьев, В.А., Лялин В.Е. Проектирование информационно-измерительных систем на основе световых мишеней для контроля изделий стрелкового оружия по внешнебаллистическим параметрам: монография – Ижевск: Изд-во ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2020. – 364 с.Afanas'ev VA, Lyalin VE. Design of information and measurement systems based on light targets for the control of small arms products according to external ballistic parameters. Izhevsk, Izd-vo IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova, 2020, 364 p. (In Russ.).Патент № 2279035 C1 Российская Федерация, МПК F42B 35/00, G01P 3/68. Устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного элемента с помощью световых экранов: № 2005100994/02: заявл. 18.01.2005: опубл. 27.06.2006 / Н.Ю. Афанасьева, В.А. Афанасьев, Ю.В. Веркиенко [и др.]; заявитель Институт прикладной механики УрО РАН.Afanas’eva NYu, Afanas’ev VA, Verkienko YuV. A device for determining the external ballistic parameters of a propellant element using light screens. Patent RU 2279035 C1.Vdovin, A. Solving digital filtering problems in automated systems based on light screens / A. Vdovin, V. Afanasyev // Proceedings of ITNT 2021 – 7th IEEE International Conference on Information Technology and Nanotechnology: 7, Samara, 20–24 сентября 2021 года. – Samara, 2021. – P. 9649205. DOI: 10.1109/ITNT52450.2021.9649205Vdovin A. Solving digital filtering problems in automated systems based on light screens / A. Vdovin, V. Afanasyev // Proceedings of ITNT 2021. 7th IEEE International Conference on Information Technology and Nanotechnology. 2021:9649205 p. DOI: 10.1109/ITNT52450.2021.9649205Вдовин, А.Ю. Исследование плотности распределения размаха дробового снопа по времени для построения имитационной модели сигнала оптического датчика / А.Ю. Вдовин // Компьютерная оптика. – 2021. – Т. 45, № 5. – С. 779-783. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-851Vdovin AYU. Investigation of the density of the distribution of the shot sheaf span over time to build a simulation model of the optical sensor signal, Computer optics. 2021;45(5):779-783. (In Russ.). DOI:10.18287/2412-6179-CO-851Вдовин, А.Ю. Методика получения зависимости размаха по времени дробового снопа от дальности / А.Ю. Вдовин, Е.А. Подшивалова // Интеллектуальные системы в производстве. – 2024. – Т. 22, № 3. – С. 55-61. DOI: 10.22213/2410-9304-2024-3-55-61Vdovin AY, Podshivalova EA. The method for obtaining shot cloud time span and range dependence. Intelligent Systems in Manufacturing. 2024;22(3):55–61. (In Russ.). DOI: 10.22213/2410-9304-2024-3-55-61Дмитриевский, А.А., Лысенко, Л.Н. Внешняя баллистика. – М.: Машиностроение, 2005. – 608 с.Dmitrievskij AA, Lysenko LN. External Ballistic. Moscow, Mashinostrenie. 2005. 608 p.Лысенко, Л.Н. Внешняя баллистика. – Москва: Издательство МГГУ им. Н.Э. Баумана, 2018. – 328 с.Lysenko LN. External Ballistic. Moscow, Izdatel'stvo MGGU im. N.E. Baumana. 2018:328 p.Коновалов, А.А., Николаев Ю.В. Внешняя баллистика. – Ижевск: Изд. ИПМ УрО РАН, 2003. – 191 с.Konovalov AA, Nikolaev YuV. External Ballistic. Izhevsk, Institute of Applied Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences Publ., 2003:192 p.Патент на полезную модель № 145960 U1 Российская Федерация, МПК F42B 7/04, F42B 7/08. Пыж-контейнер для дробовых снарядов: № 2014112573/11: заявл. 01.04.2014 : опубл. 27.09.2014 / В.А. Зыков, М.А. Кислин; заявитель Открытое акционерное общество Новосибирский механический завод "Искра".Zykov V., Kislin MA. Wad-container for shotguns. Patent RU 145960 U1.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.