РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ МИНЫ В ЗОНЕ

Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып.12. Ч. 1
_________________________________________________________________________________________________________________
A mathematical model of distributed processing display system of gas transmission
system condition is developed. A loss-free single-channel open-end queueing system (QS) and
a QS scheme with overall service priorities are chosen as a basis for the model. Evaluation of
indices of effectiveness and delay in queue correlations at three different QS service procedures is fulfilled.
Key words: long-distance pipeline, queueing system, service function, service request.
Demin Sergey Konstantinovich, research scientist, ivts.tulgu@rambler.ru, Russia,
Moscow, Kotel′nikov Institute of Radio-engineering and Electronics of Russian Academy of
Science
УДК 623.5
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ МИНЫ
В ЗОНЕ ОКОЛОДУЛЬНОГО ТЕЧЕНИЯ
В.М. Грязев, С.В. Шепетило
Рассматриваются результаты решения сопряженной задачи газодинамического расчета параметров нестационарного околодульного течения и движения мины
в процессе ее выхода из канала ствола.
Ключевые слова: математическое моделирование, нестационарные газодинамические процессы.
Расчет параметров движения снаряда в зоне околодульного течения
необходим для определения коэффициентов трансформации начальных
кинематических параметров движения снаряда, сформированных в момент
потери его контакта со стволом и являющихся начальными условиями
движения в воздухе. Влияние периода последействия на динамику движения необходимо учитывать для снарядов с аэродинамической стабилизацией, поскольку при движении в этом периоде они являются аэродинамически неустойчивыми объектами и возможно существенное увеличение
углов и угловых скоростей их экваториального вращения.
Особенностью расчета параметров движения мины в период выхода
из ствола является необходимость сопряженного решения задачи расчета
параметров движения мины и параметров нестационарного газодинамического течения в стволе в зоне стабилизатора мины и в околодульном пространстве. При этом положение мины в счетной зоне будет оказывать существенное влияние на параметры течения.
Необходимость учета перемещения твердого тела в счетной зоне
при решении нестационарных газодинамических задач значительно усложняет решение, поскольку влечет необходимость постановки специаль250
Компьютерные технологии в исследовании, проектировании и производстве систем ...
_________________________________________________________________________________________________________________
ных граничных условий на подвижной границе и перестройки сетки. Известен вариант подобного решения, связанный с использованием на границе «газ - тело» дробных деформируемых ячеек [1]. Подобный подход был
использован для расчета параметров движения оперенного подкалиберного снаряда.
Расчет параметров движения для минометного выстрела имеет некоторые отличия по отношению к расчету параметров движения артиллерийского снаряда. Дело в том, что на процесс истечения пороховых газов
будет оказывать влияние не только положение боеприпаса в счетной зоне,
но и параметры течения на срезе ствола, поскольку истечение происходит
в кольцевой зазор с переменной площадью поперечного сечения, увеличивающийся по мере выхода мины из ствола. Для снарядов истечение начинается с момента выхода обтюрирующего пояска за дульный срез и проходит через сечение практически равное площади поперечного сечения ствола.
В отличие от артиллерийских снарядов процесс движения мины в
период выхода мины и в зоне околодульного течения до настоящего времени не рассматривался, что связано в первую очередь с упомянутыми
особенностями, осложняющими решение указанной задачи. Кроме того,
практический интерес представляют результаты расчета параметров экваториального вращения мины, которые, строго говоря, могут быть определены только на основе решения газодинамической задачи в трехмерной
постановке. Подобное решение в настоящее время реализовать весьма затруднительно.
Для определения изменения параметров экваториального вращения
мины будем использовать далее результаты расчета двумерного нестационарного газодинамического течения. Обтекание консолей оперения и
влияние несимметрии течения из-за наличия угла атаки будем учитывать с
использованием общих зависимостей, определяющих аэродинамическое
воздействие на крыло и корпус летательного аппарата, при известных параметрах обтекания. Эти параметры будем определять из решения газодинамической задачи для точки, совпадающей с серединой средней хорды
консоли. Результатом подобного решения будет расчет поступательного и
вращательного движения мины в плоскости угла атаки.
Для решения газодинамической задачи использовался модифицированный программный модуль Gas2d-3.13М, реализующий расчет нестационарного течения невязкого газа в осесимметричном варианте при наличии в счетной зоне подвижного тела, в который было добавлено решение
задачи определения аэродинамического воздействия на консоли оперения
и корпус мины, и расчет параметров движения мины в плоскости угла атаки.
Дальнейшие расчеты проводились для условий выстрела штатной
миной из 82-мм миномета 2Б14.
На рис. 1 приведены видеокадры расчета газодинамического тече251
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып.12. Ч. 1
_________________________________________________________________________________________________________________
ния с учетом перемещения мины в счетной зоне. Из рис.1 видно, что перемещение мины в пределах счетной зоны (на расстояние 2 м) происходит
без выхода из зоны околодульного течения. В то же время силовое воздействие на мину достигает своего максимума на расстоянии примерно 5 калибров (5d), а на расстоянии 6d становится пренебрежимо малым и практически не изменяет угловой скорости экваториального вращения мины
(рис.2). Несмотря на это, движение в зоне околодульного течения происходит при отсутствии стабилизирующего момента и сопровождается постоянным увеличением угла атаки вплоть до выхода из зоны околодульного течения.
Рис. 1. Видеокадры фильма движения мины в периоде последействия
Анализ результатов видеосъемки начального участка траектории мины показывает, что выход мины за пределы околодульного течения наблюдается на расстоянии 4…6 м от дульного среза, или 50…75 калибров.
Расчет околодульного течения на таком расстоянии не имеет смысла из-за
малости силового воздействия на мину. В то же время при расчетах изменения начальных кинематических параметров движения мины следует
учитывать этот участок как участок с отсутствием стабилизирующего момента.
252
Компьютерные технологии в исследовании, проектировании и производстве систем ...
_________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 2. Изменение экваториального вращающего момента и угловой
скорости экваториального вращения при движении мины в процессе
выхода за дульный срез и в периоде последействия
Таким образом, предложенная схема расчета позволяет оценить изменение параметров вращательного движения мины в процессе выхода ее
за дульный срез и в зоне околодульного течения.
Список литературы
1. Могильников Н.В. Расчет нестационарных газодинамических течений в условиях подвижных границ // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2002. Ч.1. С.205 – 209.
Грязев Василий Михайлович, асп., ivts.tulgu@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский
государственный университет,
Шепетило Станислав Владимирович, асп., ivts.tulgu@rambler.ru, Россия, Тула,
Тульский государственный университет
CALCULATION OF THE MINE’S MOVEMENT PARAMETERS NEAR THE
MUZZLE’S FLOW
The results of the adjoint problem including calculation of the gasdynamic parameters of the nonstationary flow near the muzzle and the mine’s movement at the barrel’s outlet
are examined.
Key words: mathematical modeling, nonstationary gasdynamic processes.
Gryasev Vasily Mihailovich, postgraduate, ivts.tulgu@rambler.ru, Russia, Tula, Tula
State University
Chepetilo Stanislav Vladimirovich, postgraduate, ivts.tulgu@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
253