Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku rakietowego *

Podobne dokumenty
Weryfikacja modelu matematycznego lotu 35 mm pocisku przeciwlotniczego na podstawie tabel strzelniczych

ANIMACJA KOMPUTEROWA LOTU POCISKU RAKIETOWEGO W PAKIECIE MATHCAD

Symulacja komputerowa balistyki 122 mm pocisku rakietowego ze zmodernizowanym zespołem napędowym

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

SYMULACYJNE BADANIE SKUTECZNOŚCI AMUNICJI ODŁAMKOWEJ

EKSPERYMENTALNA WERYFIKACJA MODELU MATEMATYCZNEGO LOTU RAKIETY NADDŹWIĘKOWEJ

Niektóre wyniki badań symulacyjnych wpływu charakterystyk konstrukcyjnych karabinka automatycznego na jego odrzut i podrzut

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

OBLICZANIE NASTAW DO STRZELANIA DLA ARTYLERII POLOWEJ W SYSTEMACH KIEROWANIA OGNIEM

WIZUALIZACJA LOTU POCISKU RAKIETOWEGO W ŚRODOWISKU MATLAB/SIMULINK Z WYKORZYSTANIEM PROGRAMU FLIGHTGEAR

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

MODELOWANIE I BADANIA SYMULACYJNE NIECIĄGŁYCH PROCESÓW STEROWANIA LOTEM MAŁYCH OBIEKTÓW

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

ANALIZA OBCIĄŻEŃ JEDNOSTEK NAPĘDOWYCH DLA PRZESTRZENNYCH RUCHÓW AGROROBOTA

AMUNICJA Z ĆWICZEBNYMI P0CISKAMI PODKALIBROWYMI DO ARMAT CZOŁGOWYCH

WYKRYWANIE USZKODZEŃ W LITYCH ELEMENTACH ŁĄCZĄCYCH WAŁY

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania. Studia: II stopnia (magisterskie)

Ćwiczenie nr 2: ZaleŜność okresu drgań wahadła od amplitudy

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia II stopnia (magisterskie)

WPŁYW OBROTU KULI ZIEMSKIEJ NA DONOŚNOŚĆ I ZBOCZENIE POCISKÓW ARTYLERYJSKICH

KOMPUTEROWA SYMULACJA DZIAŁANIA GŁOWICY BOJOWEJ POCISKÓW RAKIETOWYCH KLASY Z-Z

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn Roboczych i Transportu

Prowadzący(a) Grupa Zespół data ćwiczenia Lp. Nazwisko i imię Ocena LABORATORIUM 4. PODSTAW 5. AUTOMATYKI

PROJEKTOWANIE I BUDOWA

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Modelowanie dynamiki lotu pocisku rakietowego z wykorzystaniem programu PRODAS

WSTĘPNE MODELOWANIE ODDZIAŁYWANIA FALI CIŚNIENIA NA PÓŁSFERYCZNY ELEMENT KOMPOZYTOWY O ZMIENNEJ GRUBOŚCI

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn Roboczych i Transportu Kierunek Mechanika i Budowa Maszyn Specjalność Samochody i Ciągniki

MODELOWANIE PRAWDOPODOBIEŃSTWA PORAŻENIA CELU AMUNICJĄ ROZCALANĄ PROGRAMOWO

Porównanie wyników symulacji wpływu kształtu i amplitudy zakłóceń na jakość sterowania piecem oporowym w układzie z regulatorem PID lub rozmytym

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

BADANIE ZJAWISK PRZEMIESZCZANIA WSTRZĄSOWEGO

ZASTOSOWANIE METODY MONTE CARLO DO WYZNACZANIA PRAWDOPODOBIEŃSTWA TRAFIENIA CELU POWIETRZNEGO

Analiza możliwości ograniczenia drgań w podłożu od pojazdów szynowych na przykładzie wybranego tunelu

FIZYKA klasa 1 Liceum Ogólnokształcącego (4 letniego)

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - Jakość układu regulacji. Dobór nastaw regulatorów PID. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

RÓWNANIE DYNAMICZNE RUCHU KULISTEGO CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA

ANALIZA KINEMATYCZNA PALCÓW RĘKI

ODKSZTAŁCENIA I ZMIANY POŁOŻENIA PIONOWEGO RUROCIĄGU PODCZAS WYDOBYWANIA POLIMETALICZNYCH KONKRECJI Z DNA OCEANU

Rozkład prędkości statków na torze wodnym Szczecin - Świnoujście

Wprowadzenie do technik regulacji automatycznej. prof nzw. dr hab. inż. Krzysztof Patan

1. Podstawowe pojęcia

Inżynieria Rolnicza 5(93)/2007

MODELE I MODELOWANIE

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie D-3

WPŁ YW HYBRYDOWEGO UKŁ ADU WIBROIZOLACJI WIEŻY WYRZUTNI NA RUCH RAKIET WZDŁUŻ PROWADNIC MOBILNEGO SYSTEMU OBRONY NADBRZEŻNEJ

Zasada zachowania pędu

DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI

1. Wprowadzenie do zagadnienia

MODEL STANOWISKA DO BADANIA OPTYCZNEJ GŁOWICY ŚLEDZĄCEJ

OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW PRACY PNEUMATYCZNEGO SEPARATORA KASKADOWEGO

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia I stopnia (inżynierskie)

Tadeusz SZKODNY. POLITECHNIKA ŚLĄSKA ZESZYTY NAUKOWE Nr 1647 MODELOWANIE I SYMULACJA RUCHU MANIPULATORÓW ROBOTÓW PRZEMYSŁOWYCH

PRZESTRZENNY MODEL PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO MASY FORMIERSKIEJ

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

SYMULACJA OBROTU ŚMiGŁOWCA WOKÓŁ OSi PiONOWEJ W WARUNKACH WYSTĘPOWANiA LTE

Modelowanie bilansu energetycznego pomieszczeń (1)

3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas

WPŁYW KINEMATYCZNYCH CHARAKTERYSTYK RUCHU CHWYTAKA NA POŁOśENIA, PRĘDKOŚCI I PRZYSPIESZENIA OGNIW AGROROBOTA

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie D - 4. Zastosowanie teoretycznej analizy modalnej w dynamice maszyn

Uderzenie dźwiękowe (ang. sonic boom)

Materiały pomocnicze 5 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

MODELOWANIE NUMERYCZNE POLA PRZEPŁYWU WOKÓŁ BUDYNKÓW

SYMULACJA ZAKŁÓCEŃ W UKŁADACH AUTOMATYKI UTWORZONYCH ZA POMOCĄ OBWODÓW ELEKTRYCZNYCH W PROGRAMACH MATHCAD I PSPICE

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania. Studia: I stopnia (inżynierskie)

PROGRAMOWANA ELEKTRONICZNIE ODPALARKA DO ZDALNEGO PROWADZENIA OGNIA Z POLOWYCH WYRZUTNI RAKIETOWYCH ELECTRONICALLY PROGRAMMED FIELD MISSILE LAUNCHER

analogowego regulatora PID doboru jego nastaw i przetransformowanie go na cyfrowy regulator PID, postępując według następujących podpunktów:

Dobór silnika serwonapędu. (silnik krokowy)

ELEMENTY AUTOMATYKI PRACA W PROGRAMIE SIMULINK 2013

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

WYMAGANIA STAWIANE PRZED AMUNICJĄ Z ĆWICZEBNYMI POCISKAMI PODKALIBROWYMI DO ARMAT CZOŁGOWYCH REQUIREMENTS FOR APFSDS TRAINING AMMUNITION FOR TANK GUNS

MOMENTY BEZWŁADNOŚCI ARTYLERYJSKIEGO POCISKU KASETOWEGO

Automatyka i sterowania

1. Dane : DANE OGÓLNE PROJEKTU. Poziom odniesienia: 0,00 m.

Blok 6: Pęd. Zasada zachowania pędu. Praca. Moc.

SYMULACJA OBLICZENIOWA OPŁYWU I OBCIĄŻEŃ BEZPRZEGUBOWEGO WIRNIKA OGONOWEGO WRAZ Z OCENĄ ICH ODDZIAŁYWANIA NA PRACĘ WIRNIKA

I. DYNAMIKA PUNKTU MATERIALNEGO

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Dobór regulatorów. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

BADANIA POLIGONOWE PARTII PROTOTYPOWEJ NABOI Z POCISKIEM DYMNYM DO 98 mm MOŹDZIERZA M-98

Mgr inż. Wojciech Chajec Pracownia Kompozytów, CNT Mgr inż. Adam Dziubiński Pracownia Aerodynamiki Numerycznej i Mechaniki Lotu, CNT SMIL

PN-B-03004:1988. Kominy murowane i żelbetowe. Obliczenia statyczne i projektowanie

Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Teoria Maszyn i Mechanizmów

Temat ćwiczenia. Pomiary drgań

Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE.

PROJEKT PNEUMATYCZNEGO MODUŁU NAPĘDOWEGO JAKO ZADAJNIKA PRĘDKOŚCI POCZĄTKOWEJ W HYBRYDOWEJ WYRZUTNI ELEKTROMAGNETYCZNEJ

Sterowanie wielkością zamówienia w Excelu - cz. 3

ZASTOSOWANIE METOD OPTYMALIZACJI W DOBORZE CECH GEOMETRYCZNYCH KARBU ODCIĄŻAJĄCEGO

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Ziemia wirujący układ

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

TEORETYCZNY MODEL PANEWKI POPRZECZNEGO ŁOśYSKA ŚLIZGOWEGO. CZĘŚĆ 3. WPŁYW ZUśYCIA PANEWKI NA ROZKŁAD CIŚNIENIA I GRUBOŚĆ FILMU OLEJOWEGO

silnych wiatrach poprzecznych

WYMIANA CIEPŁA W PROCESIE TERMICZNEGO EKSPANDOWANIA NASION PROSA W STRUMIENIU GORĄCEGO POWIETRZA

Transkrypt:

PROBLEMY MECHATRONIKI UZBROJENIE, LOTNICTWO, INśYNIERIA BEZPIECZEŃSTWA ISSN 2081-5891 4 (6), 2011, 97-112 Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku * Bogdan MACHOWSKI, Krzysztof MOTYL, Konrad SIENICKI Wydział Mechatroniki, Wojskowa Akademia Techniczna, ul Gen S Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa Streszczenie W artykule przedstawiono analizę wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm niekierowanego wirującego pocisku Efektem działania zakłóceń na torze lotu niekierowanego pocisku jest jego rozrzut w postaci uchylenia w donośności i uchylenia bocznego Wpływ gazodynamicznego mimośrodu ciągu i wiatru na tor lotu wirującego pocisku przeanalizowano przy wykorzystaniu symulacji komputerowej Wyniki analiz i badań przedstawiono w postaci wykresów i tabel Słowa kluczowe: mechanika, pocisk wirujący, modelowanie matematyczne, symulacja komputerowa 1 WSTĘP DuŜą rolę w ugrupowaniu wojsk lądowych odgrywa artyleria rakietowa (rys 1), w szczególności polowe wyrzutnie rakietowe, które przeznaczone są do niszczenia siły Ŝywej i celów powierzchniowych Wspomniane wyrzutnie polowe wyposaŝone są w niekierowane pociski rakietowe charakteryzujące się znacznym rozrzutem wszerz i w donośności i dlatego nie nadają się do niszczenia celów punktowych * Artykuł był prezentowany na VIII Międzynarodowej Konferencji Uzbrojeniowej nt Naukowe aspekty techniki uzbrojenia i bezpieczeństwa, Pułtusk, 6-8 października 2010 r

98 B Machowski, K Motyl, K Sienicki Rys 1 Polowe wyrzutnie rakietowe i niekierowane pociski rakietowe Fig 1 Field rocket launchers and unguided missiles Niekorzystny wpływ rozrzutu pocisków rakietowych minimalizuje się, prowadząc z wyrzutni ogień salwami Oznacza to, Ŝe w krótkim czasie cel powierzchniowy zostaje pokryty duŝą ilością pocisków, co z kolei pociąga za sobą znaczne zuŝycie amunicji Przeniesiona w ten sposób znaczna ilość materiału wybuchowego jest w stanie skutecznie niszczyć cele powierzchniowe W artykule przedstawiono analizę wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm niekierowanego wirującego pocisku Efektem działania zakłóceń na torze lotu niekierowanego pocisku jest jego rozrzut w postaci uchylenia w donośności i uchylenia bocznego W dalszej części artykułu scharakteryzowano typowe zakłócenia działające na niekierowany pocisk rakietowy na jego torze lotu Wpływ gazodynamicznego mimośrodu ciągu i wiatru na tor lotu niekierowanego wirującego pocisku przeanalizowano przy wykorzystaniu symulacji komputerowej Wyniki analiz i badań przedstawiono w formie wykresów i tabel 2 OBIEKT BADAŃ 122 MM WIRUJĄCY NIEKIEROWANY POCISK RAKIETOWY Obiektem badań i analiz jest 122 mm niekierowany wirujący pocisk rakietowy Pociski rakietowe tego typu wystrzeliwane są z 40 prowadnic rurowych zamontowanych na rakietowej wyrzutni polowej BM-21, RM-70 lub WR-40 LANGUSTA (rys 1)

Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku 99 Przewód kaŝdej prowadnicy ma bruzdę, wytłoczoną według linii śrubowej, z którą współpracuje wkręt prowadzący pocisku, podczas ruchu pocisku w prowadnicy W wyniku tego pocisk zaczyna wirować wokół swej osi podłuŝnej, uzyskując odpowiednią prędkość kątową, powodującą zmniejszenie wpływu niektórych zakłóceń działających w czasie lotu na pocisk rakietowy, co w konsekwencji wywołuje zmniejszenie rozrzutu pocisku Rys 2 Przestrzenny tor lotu niekierowanego pocisku Fig 2 Spatial trajectory of unguided missile Przestrzenny tor lotu rozpatrywanego pocisku składa się z dwóch odcinków: aktywnego i pasywnego (rys 2) W punkcie O 0 znajduje się rakietowa wyrzutnia polowa, której prowadnice rurowe skierowane są w kierunku celu pod kątem podniesienia γ 0 Zapłon ładunku napędowego wywołuje wzrost ciśnienia gazów prochowych w komorze spalania, powodując przemieszczenie się pocisku w prowadnicy rurowej Pocisk rakietowy z pracującym silnikiem rakietowym opuszcza prowadnicę rurową z prędkością około 50 m/s i przemieszcza się na odcinku aktywnym w czasie około 2 s do punktu K, w którym następuje koniec pracy silnika Bezpośrednio po wylocie pocisku z prowadnicy, rozkładają się cztery brzechwy Stabilizują one pocisk na torze, wymuszając odpowiedni ruch wirowy w celu zmniejszenia rozrzutu Od punktu K pocisk rakietowy na odcinku pasywnym porusza się torem balistycznym w kierunku celu C

100 B Machowski, K Motyl, K Sienicki 3 ANALIZA TYPOWYCH ZAKŁÓCEŃ DZIAŁAJĄCYCH NA POCISK RAKIETOWY Rzeczywiste warunki lotu pocisków odbiegają na ogół od warunków normalnych (tabelarycznych, obliczeniowych, nominalnych) określanych dla idealnej konstrukcji pocisku oraz przyjętych umownych wartości parametrów otoczenia, określonych jako standardowe (normalne) np według Normalnej Atmosfery Artyleryjskiej (NAA) Powoduje to powstanie wypadkowego wektora sił i momentów zakłócających, które są przyczyną zmiany połoŝenia pocisków w przestrzeni w stosunku do toru obliczeniowego (tabelarycznego) Z uwagi na stochastyczny charakter zakłóceń, badania modeli ruchu pocisków rakietowych moŝliwe są tylko przy zastosowaniu stochastycznych metod symulacyjnych, co jest przyczyną odpowiednio długiego czasu badań i nie zawsze zadowalającej dokładności otrzymywanych wyników Pewne uproszczenie, przy stosunkowo niezłych rezultatach, stanowi podejście polegające na opracowaniu typowych modeli zakłóceń dla rozpatrywanych zagadnień i analizie modelu ruchu pocisku z uwzględnieniem zakłóceń traktowanych jako zdeterminowane wielkości fizyczne 31 Klasyfikacja zakłóceń i ich charakterystyka W dostępnej literaturze technicznej z zakresu balistyki zewnętrznej i dynamiki lotu moŝna znaleźć charakterystykę poszczególnych zakłóceń oraz ich wpływu na właściwości dynamiczne pocisków rakietowych na torze lotu Brak jednak jest fachowych opracowań traktujących powyŝsze zagadnienia w sposób kompleksowy Utrudnia to analizę jednoczesnego wpływu wielu zakłóceń na dynamikę pocisku Zakłóceniem nazywamy zaburzenie, nakładające się na sygnał odbierany przez obiekt, wywołane oddziaływaniem innych źródeł energii niŝ źródło informacji Dla potrzeb analizy ruchu rzeczywistych pocisków niekierowanych, zbiór zakłóceń moŝna podzielić na dwie podstawowe grupy: a) zakłócenia struktury pocisku, czyli wielkości fizyczne będące odchyłkami charakterystyk geometrycznych, masowych, spręŝystości, tłumienia, gazodynamicznych i sterowania w odniesieniu do odpowiadających im wielkości uznanych za nominalne (np w odniesieniu do wartości podanych w dokumentacji technicznej pocisku); zakłócenia tego typu moŝna uwzględniać np w postaci asymetrii pocisku: masowo- -bezwładnościowej i aerodynamicznej; b) zakłócenia ośrodka ruchu pocisku będące odchyłkami charakterystyk ośrodka ruchu od ich wielkości przyjętych za nominalne, np wartości parametrów atmosfery (oraz ich zmian) podanych

Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku 101 w Międzynarodowej Atmosferze Wzorcowej (MAW) lub Normalnej Atmosferze Artyleryjskiej (NAA) Rys 3a Przyjęty podział zakłóceń działających na pocisk rakietowy w locie ze względu na miejsce występowania zakłóceń Fig 3a Established division of interferences operating on missile during flight due to location of occurrence

102 B Machowski, K Motyl, K Sienicki Rys 3b Przyjęty podział zakłóceń działających na pocisk rakietowy w locie ze względu na sposób zmiany zakłóceń Fig 3b Established division of interferences operating on missile during flight due to way to change interferences

Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku 103 Rys 3c Przyjęty podział zakłóceń działających na pocisk rakietowy w locie ze względu na wraŝliwość na zakłócenia Fig 3c Established division of interferences operating on missile during flight due to sensitivity of interferences Podczas rozwiązywania zagadnień z zakresu dynamiki lotu niekierowanych pocisków rakietowych, w celu ułatwienia identyfikacji zakłóceń działających na rozpatrywany pocisk w locie, istotne zakłócenia (z punktu widzenia rozpatrywanego zagadnienia) moŝemy sklasyfikować według kryteriów uwzględniających przede wszystkim (rys 3): miejsce występowania zakłóceń; charakter zmiany zakłóceń w czasie lub w funkcji wybranych elementów przyjętego modelu fizycznego pocisku; wraŝliwość (podatność) pocisku na zakłócenia Odpowiednie struktury przedstawiono na rysunkach 3a, 3b i 3c Ze względu na bogactwo zjawisk fizycznych wpływających na powstawanie zakłóceń, ograniczono zakres rozpatrywanego tematu jedynie do podania najistotniejszych cech poszczególnych grup zakłóceń w celu dokonania wyboru reprezentatywnych modeli zakłóceń

104 B Machowski, K Motyl, K Sienicki 32 Stosowane modele zakłóceń działających na pocisk rakietowy w locie Podczas analizy właściwości dynamicznych w ruchu rzeczywistym (zakłóconym) pocisków rakietowych, istotnym zagadnieniem jest przyjęcie właściwego modelu matematycznego zakłóceń Podczas badań właściwości dynamicznych obiektów metodą symulacji komputerowej, moŝna stosować następujące modele zakłóceń: a) zakłócenia typu skoku jednostkowego (rys 4); b) zakłócenia liniowo narastające w czasie (rys 5); c) zakłócenia typu impulsowego (rys 6); d) zakłócenia typu rozkładu Rayleigha (rys 7) 2 18 16 2 18 16 14 14 12 12 z(t) 1 z(t) 1 08 08 06 06 04 04 02 02 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rys 4 Schemat działania zakłócenia typu skokowego jednostkowego Fig 4 Scheme of action of step type interference t [s] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rys 5 Schemat działania zakłócenia typu zmiennego w czasie Fig 5 Scheme of action of variable in time interference t [s] 3 27 24 05 045 04 współczynnik 0,5 współczynnik 1 współczynnik 2 21 035 z(t) 18 15 z(t) 03 025 12 02 09 015 06 01 03 005 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t [s] Rys 6 Schemat działania zakłócenia typu impulsowego Fig 6 Scheme of action of impulse type interference 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rys 7 Przebieg zakłóceń odpowiadający rozkładowi Rayleigha Fig 7 Chart of interferences corresponding of Rayleigh distribution t [s]

Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku 105 Ad a) zakłócenia typu skoku jednostkowego Model matematyczny tego typu zakłóceń przedstawia się w postaci: z( t) = 1( t) z (1) gdzie: z 0 amplituda zakłóceń Tego typu model matematyczny zakłócenia moŝe być zastosowany do opisu wszelkich zakłóceń wynikających z błędów konstrukcyjnych, działania wiatru o stałej sile i kierunku, odchyłek od Międzynarodowej Atmosfery Wzorcowej, gwałtownych zmian masy obiektu, błędów przygotowania danych do strzelania Ad b) zakłócenia liniowo narastające w czasie Model matematyczny tego typu zakłóceń przedstawia się w postaci: 0 z( t) = z0 1( t) t (2) Modelem tego typu moŝna opisywać zakłócenia wolnozmienne, np zmianę charakterystyk masowych rakiety wywołaną pracą silnika, zmianę przyspieszenia siły cięŝkości z wysokością lotu Ad c) zakłócenia typu impulsowego Tego typu modelem matematycznym moŝna opisywać zakłócenia uwzględnione np podczas analizy wpływu jednorazowych impulsów sterujących na właściwości dynamiczne lotu pocisku, drgań prowadnicy rurowej na zmianę parametrów początkowych ruchu pocisku Opisuje je model matematyczny: k 1 0 t i ) i= 1 { 1( t n T) [ t ( n T + ]} z ( t) = z (3) gdzie: k liczba impulsów zakłócających; t i czas trwania impulsu; T okres powtarzania impulsu; z 0 amplituda siły zakłócającej Ad d) zakłócenia typu rozkładu Rayleigha Model matematyczny tego typu zakłóceń przedstawia się w postaci: 2 t t z( t) = exp( ) (4) 2 δ 2 2δ Zmieniając wartość współczynnika δ (0,5; 1; 2), moŝna modelować zakłócenia pochodzące np od porywu wiatru

106 B Machowski, K Motyl, K Sienicki 4 KOMPUTEROWA SYMULACJA WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNYCH WIRUJĄCEGO POCISKU RAKIETOWEGO NA TORZE LOTU W WARUNKACH WYSTĘPUJĄCYCH ZAKŁÓCEŃ W wyniku przeprowadzonej symulacji komputerowej opracowanej w pakiecie MATLAB-SIMULINK oraz MATHCAD wyznaczono podstawowe parametry dynamiczne i kinematyczne na nominalnym (niezakłóconym) torze lotu 122 mm wirującego pocisku Tabela 1 Zestawienie wartości liczbowych podstawowych parametrów pocisku Table 1 Summary of the basic parameters numerical values of the missile Lp Dane wejściowe do symulacji komputerowej Wartości liczbowe Wybrane parametry geometryczne pocisku i nastaw do strzelania 1 Masa pocisku z paliwem rakietowym [kg] 66,28 2 Masa paliwa [kg] 22,5 3 Długość pocisku [m] 286 4 Powierzchnia charakterystyczna [m 2 ] 0,0117 5 Osiowy moment bezwładności J x [kg m 2 ] 0,123 6 Równikowy moment bezwładności J y i J z [kg m 2 ] 45,171 7 Kąt skosu stateczników [ ] 3 8 Czas pracy silnika [s] 1,88 9 Ciąg silnika [kn] 22 W tabeli 1 zamieszczono wartości wybranych parametrów geometrycznych i masowo-bezwładnościowych rozpatrywanego pocisku, stanowiące dane wejściowe do symulacyjnego programu komputerowego Symulację komputerową przeprowadzono dla następujących nastaw do strzelania: prędkość początkowa pocisku V 0 = 50 [m/s] i kąt podniesienia lufy na stanowisku ogniowym γ 0 = 50 41 Wpływ mimośrodu ciągu na tor lotu wirującego pocisku Analizę wpływu gazodynamicznego mimośrodu ciągu silnika na tor lotu pocisku przeprowadzono przy zastosowaniu symulacji komputerowej opracowanej w pakiecie MATLAB-SIMULINK wykorzystującej algorytm zbudowany na podstawie modelu fizycznego i modelu matematycznego wirującego pocisku

Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku 107 Szczególną uwagę zwrócono na analizę aktywnego odcinka toru lotu, na którym pocisk rakietowy napędzany jest silnikiem rakietowym Badania symulacyjne w tym etapie pracy dotyczyły wyznaczenia wpływu kątowego odchylenia ciągu F (mimośrodu kątowego γ p1 ) na rozrzut niekierowanego pocisku Rys 8 Zmiana odchylenia toru lotu pocisku w funkcji czasu w zaleŝności od γ p1 Fig 8 Change of flight path deviations as a function of time depending on γ p1 Rys 9 Fragment końcowego odcinka toru lotu pocisku w płaszczyźnie pionowej w zaleŝności od γ p1 Fig 9 Part of the flight path on the vertical plane depending on γ p1

108 B Machowski, K Motyl, K Sienicki Rys 10 Balistyczny tor lotu pocisku w przestrzeni w zaleŝności od γ p1 Fig 10 Ballistic missile trajectory in space depending on γ p1 Obliczenia, przy wykorzystaniu opracowanego programu symulacyjnego, przeprowadzono dla parametrów wejściowych zamieszczonych w tabeli 1 Niektóre wyniki uzyskane w trakcie przeprowadzonych symulacji komputerowych przedstawiono w formie wykresów na rysunkach 8-10 42 Wpływ wiatru na tor lotu niekierowanego pocisku Analizę wpływu wiatru przeprowadzono przy wykorzystaniu symulacji komputerowej opracowanej w pakiecie MATHCAD, powstałej przy wykorzystaniu algorytmu zbudowanego na podstawie modelu fizycznego i matematycznego wirującego pocisku Podczas badania parametrów przyjęto, Ŝe wyjściowym punktem symulacji jest prędkość początkowa pocisku w chwili jego wylotu z prowadnicy rurowej, pominięto zaś zjawiska zachodzące w czasie ruchu pocisku w prowadnicy wyrzutni W pierwszej części badań symulacyjnych przeanalizowano wpływ wiatru na parametry lotu wirującego pocisku Eksperyment symulacyjny przeprowadzono dla dwóch przypadków występowania wiatru: działanie tzw podmuchu wiatru podłuŝnego i bocznego od chwili t 1 = 10 s do t 2 = 15 s o wartości 5 m/s i 20 m/s; działanie wiatru ciągłego podłuŝnego i bocznego o wartości 5 m/s i 20 m/s

Z [m] Z [m] Y [m] Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku 109 1 10 4 8000 6000 4000 0 4000 6000 8000 1 10 4 12 10 4 14 10 4 16 10 4 18 10 4 2 10 4 22 10 4 24 10 4 V=20m/s V=5m/s X [m] Rys 11 Wpływ podmuchu wiatru podłuŝnego na donośność pocisku Fig 11 Influence of longitudinal wind blast on the missile range Y [m] 10 20 30 40 50 0 4000 6000 8000 1 10 4 12 10 4 14 10 4 16 10 4 18 10 4 2 10 4 22 10 4 24 10 4 V=20m/s V=5m/s X [m] Rys 12 Wpływ podmuchu wiatru podłuŝnego na odchylenie boczne pocisku Fig 12 Influence of longitudinal wind blast on the missile lateral deflection 1 10 4 8000 50 0 4000 6000 8000 1 10 4 12 10 4 14 10 4 16 10 4 18 10 4 2 10 4 22 10 4 24 10 4 6000 4000 0 4000 6000 8000 1 10 4 12 10 4 14 10 4 16 10 4 18 10 4 2 10 4 22 10 4 24 10 4 100 150 200 250 V=20m/s V=5m/s Rys 13 Wpływ podmuchu wiatru bocznego na donośność pocisku Fig 13 Influence of lateral wind blast on the missile range X [m] V=20m/s V=5m/s Rys 14 Wpływ podmuchu wiatru bocznego na odchylenie boczne pocisku X [m] Fig 14 Influence of lateral wind blast on the missile lateral deflection 1 104 8000 0 4000 6000 8000 1 104 12 104 14 104 16 104 Z [m] 6000 4000 10 20 Y [m] 0 4000 6000 8000 1 104 12 104 14 104 16 104 V=20m/s V=5m/s Rys 15 Wpływ podłuŝnego wiatru ciągłego podłuŝnego na donośność pocisku Fig 15 Influence of longitudinal continuous wind on the missile range X [m] 30 X [m] Rys 16 Wpływ podłuŝnego wiatru ciągłego na odchylenie boczne pocisku Fig 16 Influence of longitudinal continuous wind on the missile lateral deflection

110 B Machowski, K Motyl, K Sienicki 1 104 8000 6000 4000 Z [m] 0 4000 6000 8000 1 104 12 104 14 104 16 104 18 104 2 104 22 104 24 104 500 1000 Y [m] 1500 0 4000 6000 8000 1 104 12 104 14 104 16 104 18 104 2 104 22 104 24 104 V=20m/s V=5m/s Rys 17 Wpływ bocznego wiatru ciągłego na donośność pocisku Fig 17 Influence of lateral continuous wind on the missile range X [m] Rys 18 Wpływ bocznego wiatru ciągłego na odchylenie boczne pocisku Fig 18 Influence of lateral continuous wind on the missile lateral deflection X [m] Symulację komputerową przeprowadzono dla następujących nastaw do strzelania: prędkość początkowa pocisku V 0 = 50 m/s i kąt podniesienia lufy na stanowisku ogniowym γ 0 = 50º Wyniki uzyskane w trakcie przeprowadzonej symulacji komputerowej dla analizowanych przypadków występowania wiatru przedstawiono w formie wykresów na rysunkach 11-18 5 PODSUMOWANIE Na podstawie analizy wyników uzyskanych w trakcie przeprowadzonych komputerowych badań symulacyjnych oraz dostępnych danych literaturowych moŝna sformułować następujące wnioski: 1 Rzeczywiste warunki lotu pocisku odbiegają od warunków normalnych (tabelarycznych, obliczeniowych, nominalnych) określanych dla idealnej konstrukcji pocisku oraz przyjętych umownych wartości parametrów ośrodka ruchu według atmosfery wzorcowej Odchyłki parametrów toru lotu rzeczywistego od obliczeniowego są zwykle spowodowane zakłóceniami struktury pocisku i ośrodka ruchu pocisku 2 Przeprowadzone badania symulacyjne wykazały, Ŝe występowanie gazodynamicznego mimośrodu ciągu silnika niekorzystnie wpływa na parametry toru lotu pocisku (szczególnie znaczny rozrzut wszerz) oraz na dynamiczne parametry lotu rozpatrywanego pocisku Badania symulacyjne wykazały, Ŝe w przypadku pocisku niewirującego z występującym mimośrodem ciągu w płaszczyźnie poziomej rozrzut wszerz jest znacznie większy (7-krotnie) niŝ w przypadku pocisku wirującego 3 Drugim znaczącym zakłóceniem oddziałującym na tor lotu pocisku jest wiatr i jego porywy Rozpatrzone przypadki dotyczyły działania wiatru o stałej prędkości i kierunku, co zasadniczo upraszcza rozwaŝania, gdyŝ nie uwzględnia się wtedy dodatkowych zjawisk, jakie

Analiza wpływu zakłóceń na tor lotu 122 mm wirującego pocisku 111 pojawiają się przy wietrze wiejącym ze zmienną prędkością i charakteryzującym się róŝnorodnymi porywami 4 Porywy wiatru moŝna traktować jako impulsowe zmiany warunków opływu, a więc obok rozpatrywanych sił momentów powstających pod wpływem wiatru o stałej prędkości naleŝałoby uwzględnić dodatkowo ich przyrosty powodowane zmiennością wiatru Działanie tych przypadkowych sił i momentów, których znak ulegałby bardzo szybkim zmianom, powodowałby powstawanie głównie wahań pocisku na torze, a tym samym wpływałby na zmianę jej właściwości stabilizacyjnych Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2009-2011 jako projekt badawczy rozwojowy nr OR00003208 LITERATURA [1] Gacek J, Balistyka zewnętrzna, cz I, Modelowanie zjawisk balistyki zewnętrznej i dynamiki lotu, Warszawa, 1997 [2] Gacek J, Balistyka zewnętrzna, cz II, Analiza dynamicznych właściwości obiektów w locie, Warszawa, 1998 [3] Lebiediew AA, Czernobrowkin ŁS, Dinamika poljota Maszinstrojenije, Moskwa, 1973 [4] Motyl K, Analiza dynamiki lotu przestrzennego wirującego pocisku moździerzowego sterowanego gazodynamicznie, Rozprawa doktorska, Warszawa, 2002 [5] Polska Norma PN-83, Mechanika lotu samolotów i szybowców [6] Torecki S, Silniki rakietowe, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1984 The Analysis of Trajectory of 122 mm Rotary Missile under the Influence of Interferences Bogdan MACHOWSKI, Krzysztof MOTYL, Konrad SIENICKI Abstract In this paper the analysis of influence on trajectory of 122 mm unguided rotary missile has been presented Results of interferences that act during the flight of unguided missile are his dispersion in the form of range and lateral deflections The influence of deviation of thrust has been researched by means of computer simulation Results of analysis and research work have been presented in the form of graphs and charts Keywords: mechanics, rotary missile, mathematical modelling, computer simulation

112 B Machowski, K Motyl, K Sienicki