НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Пермский военный институт ВВ МВД РФ

Kuznik63@mail.ru

Задача инструментального диагностирования взрывоопасных объектов военной техники (ОВТ), подвергшихся поражающим воздействиям, имеет немаловажное значение. Ее актуальность обусловлена возникновением на территории России ряда очагов локальных вооруженных конфликтов и террористической угрозы. В такой ситуации резко повышается вероятность различных нерегламентированных, в том числе и пулеосколочных воздействий на ОВТ, в том числе на ядерные, химически, взрыво- и пожароопасные. После указанных воздействий главной задачей является определение факта повреждения опасных частей ОВТ (боевые части, ракетные двигатели, топливные баки и т.д.) для принятия дальнейших организационно-технических мер, направленных на исключение аварийного взрыва (срабатывания) ОВТ.

Кроме того, в военное время успех решения задач технического обеспечения войск при поражающих воздействиях противника будет зависеть от возможностей тыловых частей в минимальные сроки организовать диагностику поврежденных ОВТ и их восстановительный ремонт. В этой связи методы инструментального диагностирования поврежденных ОВТ (изделий), обеспечивающие минимизацию времени, необходимого для проведения их восстановительного ремонта и повышающие эффективность и безопасность режима эксплуатации, приобретают первостепенное значение.

Очевидно, что в данном случае велика ответственность принятия правильных решений на дальнейшее проведение аварийно-спасательных работ. Используемые в настоящее время методы определения факта повышения взрывоопасности ОВТ базируются на основе анализа исключительно косвенных признаков, что в ряде случаев может привести к непоправимым последствиям и явиться причиной аварийного взрыва (срабатывания) ОВТ с непредсказуемыми последствиями.

Существующий последовательный характер процесса первичного категорирования всех подвергшихся удару изделий имеет длительный, трудоемкий и неэффективный характер, построен на оценке состояния изделий по косвенным признакам повреждений, выявленных при внешнем осмотре. Наличие инструментальной системы оперативной диагностики изделий позволит автоматизировать, сократить до минимума процесс первичного определения технического состояния ОВТ, подвергшихся поражающим воздействиям, и повысить эффективность режима технического обслуживания.

Требования обеспечения взрывобезопасности предопределяют размещение рассматриваемой системы вне конструкции ОВТ, на некотором безопасном удалении с исключением электрических взаимодействий, например, в средстве хранения (транспортировки). Встроенная в тару или грузовой отсек транспортного средства система датчиков повреждающих воздействий:  осколков, высокой температуры (пожар), перегрузок (удар), влажности, радиации и т.д., - в минимальное время с высокой вероятностью определит место и характер повреждения и поможет принять объективное решение о принадлежности ОВТ к определенной категории, о виде необходимого ремонта, планировать дальнейшие действия с изделием. В свою очередь это позволит в минимально-возможные сроки восстановить потери боекомплектов, что в итоге в существенной мере окажет влияние на успех выполнения задач обеспечения частей боеприпасами.

Главной задачей инструментальной системы оперативной диагностики ОВТ (в дальнейшем система), подвергшихся повреждающим воздействиям, является оценка принадлежности ОВТ к одному из установленных состояний (категорий), определяющих дальнейший порядок и очередность работ с ними. Решение этой задачи связано с определением состояния составных частей ОВТ, подвергшихся повреждающим воздействиям.

Если для оценки воздействия на ОВТ ударной волны и пожаров используются достаточно разработанные и простые различные датчики температур, давлений и перегрузок, которые не вызывают особых проблем, то для оценки осколочного воздействия необходима более сложная инструментальная система и особый подход.

При применении технических средств для выявления поврежденных ОВТ необходимо учитывать ограничения, обусловленные требованиями пожаро- и взрывобезопасности. К основным из них следует отнести запрет на размещение в составе ОВТ постоянно действующего источника тока, а также электрических элементов, находящихся под напряжением. Указанные ограничения не позволяют размещать систему и ее компоненты в составе конструкции ОВТ. Поэтому единственным способом технической реализации рассматриваемой системы является ее расположение на некотором безопасном удалении от изделия ВВТ с обеспечением полного исключения электрических взаимодействий. Поскольку при таком решении непосредственный контроль работоспособности составных частей системы автоматики в процессе технической диагностики ОВТ невозможен, то главным методом определения состояния изделия является вероятностный подход к определению фактов повреждений ОВТ по данным регистрации параметров пулеосколочных воздействий рассматриваемой системой, расположенной вне изделия. Имеющиеся в настоящее время способы расчета параметров поражающих элементов по измеренным значениям площадей пробоин и скоростей позволяют оценивать их поражающую способность, необходимую для вероятностной оценки повреждений составных частей изделия и делают возможной техническую реализацию рассматриваемой системы.

Для примера на рис.1 в общем виде представлен один из возможных вариантов инструментальной системы оперативной диагностики ОВТ после пулеосколочных воздействий. Указанная система включает в себя три принципиально необходимых блока.

Рис. 1  Вариант инструментальной системы оперативной диагностики ОВТ после пулеосколочных воздействий

Блок датчиков, расположенный на безопасном удалении и жестко зафиксированный относительно корпуса ОВТ состоит из двух экранов-датчиков  координат, площадей пробоин и времени прохождения поражающего элемента между экранами.

Блок измерителя предназначен для определения массы, скорости и траектории полета поражающего элемента по данным, поступающим с блока датчиков.

Блок обработки данных и принятия решений обрабатывает поступающую с блока измерителя информацию о параметрах осколочных воздействий с помощью специального алгоритма, позволяющего определить для каждого типа ОВТ вероятности поражения его составных частей. Кроме того, по значениям полученных вероятностей поражения ОВТ, блок выдает заключение о принадлежности ОВТ к одному из установленных состояний.

Источник питания обеспечивает автономную работу системы в период ее функционирования.

В основу работы блока датчиков могут быть положены следующие физические принципы измерения направления полета, скорости и массы поражающего элемента, приведенные применительно к показанной на рис. 2 возможной схеме размещения блока датчиков относительно ОВТ.

Рис. 2.  Представление траектории осколка в виде луча, пересекающего

экраны-датчики системы и грани-поверхности ОВТ

Для определения  скорости  ПЭ,  его массы,  а также направления траектории полета необходимо зафиксировать во времени события,  связанные  с пробитием осколком (пулей) двух, заданных в связанной с изделием базовой системе координат (О,X,Y,Z) поверхностей. Определяется  направление траектории полета поражающего элемента по координатам «центров масс»  и  двух оставленных им на  поверхностях датчиков  пробоин:

.

Расстояние между точками  и  [46]:

.

Отсюда, если промежуток времени, затрачиваемый осколком на преодоление расстояния , равен , где  соответственно время пробития первой и второй поверхности, то скорость осколка равна:

.

 Масса осколка находится из следующей зависимости [38,41,47]:

,

где     , г - масса ПЭ;

, см² - средняя площадь миделя ПЭ;

, г/см³ - плотность материала ПЭ;

- коэффициент формы ПЭ.

Основной проблемой при создании приведенной на рис. 1 инструментальной системы оперативной диагностики ОВТ после поражающих воздействий является разработка математической модели и алгоритма вероятностной оценки повреждений составных частей ОВТ по данным регистрации параметров пулеосколочных воздействий и принятие по ним заключения о принадлежности ОВТ в целом к одной из установленных категорий.

Наличие инструментальной системы экспресс-оценки, встроенной в тару ОВТ, повышает значение последней во всей системе эксплуатации. Речь можно вести о  новом понятии, так называемой «интеллектуальной таре», служащей не только как средство хранения, но и как средство первичной диагностики и сигнализации об опасном состоянии взрыво- пожароопасного изделия. Требования к качеству изготовления и материала подобной тары повышаются, что улучшит условия хранения основного изделия. Систему датчиков при соответствующей доработке можно использовать и в качестве дополнительной пожарной и охранной сигнализации. 

Размещение инструментальной системы в таре (отдельно от ОВТ) целесообразно и по причине многократного ее использования. Достаточно ввести в вычислитель системы математический образ нового объекта ВВТ. Кроме того, система датчиков при эксплуатации ОВТ в мирное время  предупредит об испытанной изделием ударной или тепловой нагрузке, например, несанкционированном падении с высоты при погрузочно-разгрузочных работах или транспортировке, что особенно важно для изделий опасных в обращении (например, боеприпасы). Возможна  установка подобной системы на объектах больших объемов: крупногабаритные контейнеры, железнодорожные вагоны, складские помещения, хранилища - где могут храниться или перевозиться объекты ВВТ. В мирное время при авариях и взрывах на складах боеприпасов рационально установленная система датчиков,  информация с которых выводится на центральный пункт наблюдения и обрабатывается вычислителем, предупредит о масштабах и характере последствий взрывов, что значительно уменьшит вероятность людских потерь. Целесообразность установки такой системы определяется в каждом конкретном случае, исходя из ее стоимости и важности решаемых задач.

Таким образом, в системе эксплуатации вооружения и военной техники предлагаемая система может быть и элементом безопасности при обращении с химически, взрыво- и пожароопасными объектами.

Список литературы 

1.                Дорофеев А.Н., Морозов А.П., Саркисян Р.С. Авиационные боеприпасы. - М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1978. 445 с.

2.                Ильин В.В. Взрывные процессы при хранении рассредоточенных групп зарядов. – Пермь: ПВИ ВВ МВД РФ, 2007. 147 с.