Разработка методики оценки моментов времени начала пересечения дробовым снопом последовательности световых экранов

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.

1. Арбузов, И.А. Математический анализ дробового выстрела / И.А. Арбузов. Москва: Спутник+, 2006. – 31 с.

2. Трофимов В. Н. Комбинированные охотничьи и спортивные гладкоствольные ружья. М.: «Издательский дом Рученькиных», 2005. – 208 с.

3. Черников, В. В. Личное оружие самообороны. М: Проспект, 2017. – 104 с.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Compton D.J. An experimental and theoretical investigation of shot cloud ballistics : Doctoral thesis – London: University of London, 1996.

8. 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.

9. 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: 10.22213/2413-1172-2021-1-53-63

10. Афанасьев, 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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/ITNT52450.2021.9649205

14. Вдовин, 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-851

15. Вдовин, 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: 10.22213/2410-9304-2024-3-55-61

16. Дмитриевский, А.А., Лысенко, Л.Н. Внешняя баллистика. – М.: Машиностроение, 2005. – 608 с.

17. Лысенко, Л.Н. Внешняя баллистика. – Москва: Издательство МГГУ им. Н.Э. Баумана, 2018. – 328 с.

18. Коновалов, А.А., Николаев Ю.В. Внешняя баллистика. – Ижевск: Изд. ИПМ УрО РАН, 2003. – 191 с.

19. 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".