Испытания САУ

И. В. КОВШОВ, В. В. НОВИКОВ






                ИСПЫТАНИЯ САУ




Учебное пособие


2-е издание, исправленное и дополненное
















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 623.42
ББК 68.515 К56



Рецензенты:
кафедра эксплуатации и технического сервиса в АПК ВолгГАУ (зав. каф. д-р техн. наук, доц.Д. С. Гапич);
главный конструктор по направлению
АО «ФНПЦ „Титан-Баррикады”» канд. техн. наук А. А. Богатов



     Ковшов, И. В.
К56 Испытания САУ : учебное пособие / И. В. Ковшов, В. В. Новиков. - 2-е изд., испр. и доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 196 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-1240-7

          Изложены вопросы, связанные с испытанием самоходных артиллерийских установок (САУ) с целью решения проблемы повышения качества систем ракетно-артиллерийского вооружения в процессе его создания и отработки с использованием существующих и вновь разрабатываемых технологий.
          Для студентов направления подготовки 17.05.02 «Стрелковопушечное, артиллерийское и ракетное оружие» (специализация: «Самоходное артиллерийское и танковое оружие»). Может быть полезно для преподавателей и аспирантов машиностроительных вузов.


                                                                УДК 623.42
                                                                ББК 68.515










ISBN 978-5-9729-1240-7 © Волгоградский государственный технический университет, 2023
                        © Ковшов И. В., Новиков В. В., 2023
                        © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                        © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ ......................................................................5
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРЕДМЕТА И ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К АРТИЛЛЕРИЙСКИМ ОРУДИЯМ ............................7
1.1. Процессы создания и отработки артиллерийского вооружения. Основные термины и определения........................................7
1.2. Задачи повышения качества и алгоритм процесса создания артиллерийскихкомплексов ............................................10
1.3. Основные тактико-технические требования, предъявляемые к артиллерийским орудиям...............................14
    1.3.1. Могущество боевого действия .......................................15
    1.3.2. Маневренность .....................................................25
    1.3.3. Надежность и долговечность ........................................26
    1.3.4. Физиологические нагрузки на орудийный расчет.......................28

ГЛАВА 2. ПРОЦЕСС РАЗРАБОТКИ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ КОМПЛЕКСОВ ........................35
2.1. Этапы разработки артиллерийских комплексов ..............................35
2.2. Анализ проблемных вопросов создания артиллерийских системвпериод2010-2020годов .........................................37
2.3. Алгоритм проектирования артиллерийского орудия ..........................42

ГЛАВА 3. ИСПЫТАНИЯ РАКЕТНО-АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ВООРУЖЕНИЯ.........................47
3.1. Испытания как часть процесса разработки образца .........................47
3.2. Виды испытаний и их классификация .......................................51

ГЛАВА 4. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ..................58
4.1. Элементы теории планирования эксперимента ...............................58
4.2. Основные принципы планирования эксперимента .............................62
4.3. Формирование полных факторных планов ....................................63

ГЛАВА 5. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВАРТИЛЛЕРИЙСКОЙТЕХНИКЕ ..............................................69
5.1. Моделирование как метод исследования при создании артиллерийских систем .69
5.2. Классификация моделей и стендов для отработки конструкции артиллерийского орудия...................................72
5.3. Разработка виртуальных (компьютерных) моделей ...........................73

ГЛАВА 6. ТИПЫ МОДЕЛЕЙ И ТЕОРИЯ ПОДОБИЯ........................................79
6.1. Имитационноемоделирование ...............................................79
6.2. Теорияподобия ...........................................................83


3

    6.2.1. Основные положения теории подобия.................................83
    6.2.2. Баллистическое подобие орудий ....................................94

ГЛАВА 7. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ............................................96
7.1. Разработка физической модели боевой гусеничной машины при выстреле из артиллерийского орудия................................96
7.2. Разработка полномасштабных моделей и полунатурных образцов.............101
7.3. Отработка механизмов орудия на стендах. Искусственный откат ...........104

ГЛАВА 8. ИСПЫТАНИЯ СТРЕЛЬБОЙ ...............................................117
8.1. Состав испытательно-измерительного комплекса...........................117
8.2. Испытания артиллерийских снарядов стрельбой ...........................120
    8.2.1. Кучностьснарядов ................................................120
    8.2.2. Основные факторы, влияющие на кучность снарядов .................122
    8.2.3. Испытания артиллерийских выстрелов ..............................126
8.3. Измерения в практике испытаний артиллерийского и ракетного вооружения .130
    8.3.1. Общие требования по составу и точности баллистических измерений .132
    8.3.2. Точностьизмерений .........................................134
    8.3.3. Требования к измерениям параметров условий стрельбы........137
    8.3.4. Обработка, оформление и оценка результатов измерений на примере испытаний на кучность стрельбой по щиту................138

ГЛАВА 9. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЦЕССУ ИСПЫТАНИЙ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУЖИЯ НА ПОЛИГОНАХ..........................142
9.1. Перечень требований иправил безопасного проведения испытаний артиллерийского оружия на полигонах ..................................142
9.2. Клеймение, окраска и маркировка артиллерийских боеприпасов, производимых в России................................................167

ГЛАВА 10. КОМПЛЕКСНЫЕ СТЕНДОВЫЕ И ХОДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ........................171
10.1. Комплексные испытания науниверсальных стендах.........................171
10.2. Ходовые испытания. Характеристикадорожных условий ....................178

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ............................................188

ПРИЛОЖЕНИЕ
САУ и буксируемые артиллерийские орудия России и зарубежных стран...........189


4

ВВЕДЕНИЕ


     В связи с необходимостью укрепления обороноспособности страны Президент РФ, Верховный главнокомандующий ВС РФ В. В. Путин поставил задачу предстоящего десятилетия, которая заключается в том, чтобы новая структура Вооружённых Сил смогла опереться на принципиально новую технику - на технику, которая «видит» дальше, стреляет точнее, реагирует быстрее, чем аналогичные системы любого потенциального противника. Для решения этой задачи необходимо техническое перевооружение оборонно-промышленного комплекса (ОПК), ориентированного на реализацию государственной программы вооружения, и дальнейшее развитие стендовой и испытательной базы с целью более глубокого изучения особенностей создания современных артиллерийских комплексов среднего и крупного калибра в их полном жизненном цикле.
     В рамках дисциплины «Испытания САУ» в одноименном учебном пособии изложены вопросы, связанные с испытанием самоходных артиллерийских установок (САУ) с целью решения проблемы повышения качества систем ракетно-артиллерийского вооружения в процессе его создания и отработки с использованием существующих и вновь разрабатываемых технологий.
     Пособие состоит из10 глав.
     В первой главе изложены цели и задачи предмета, основные термины и определения, обобщенный алгоритм процесса принятия технических решений при создании артиллерийского вооружения, а также основные тактико-технические требования, предъявляемые к артиллерийским орудиям.
     Во второй главе описан процесс разработки артиллерийских комплексов, представлен анализ проблемных вопросов создания артиллерийских систем в период 2010-2020 годов и алгоритм проектирования артиллерийского орудия.
     В третьей главе даны общие вопросы испытания ракетноартиллерийского вооружения, в том числе при разработке военного образца, перечислены виды испытаний и их классификация.

5

     В четвертой главе освещены вопросы планирования экспериментов при моделировании, включая элементы теории и основные принципы планирования эксперимента, формирование полных факторных планов.
     В пятой главе описаны методы моделирования процессов в артиллерийской технике, представлена классификация моделей и стендов для отработки конструкции артиллерийского орудия и описаны особенности разработки виртуальных (компьютерных) моделей.
     В шестой главе изложены вопросы, связанные с имитационным моделированием, теорией подобия и баллистическим подобием орудий.
     В седьмой главе освещены вопросы, связанные с разработкой физической модели боевой гусеничной машины при выстреле из артиллерийского орудия, создании полномасштабных моделей и полунатурных образцов, отработкой механизмов орудия и узлов на стендах.
     В восьмой главе представлен состав испытательно-измерительного комплекса, описание испытаний артиллерийских снарядов стрельбой и особенности измерений в практике испытаний артиллерийского и ракетного вооружения.
     В девятой главе перечислены требования и правила процесса испытаний артиллерийского оружия на полигонах и маркировка артиллерийских боеприпасов, производимых в России.
     В десятой главе описаны особенности комплексных испытаний САУ и узлов их ходовой части на универсальных стендах и при ходовых испытаниях на полигонах и танковых трассах.
     В приложении приведены основные характеристики и фотографии САУ и буксируемых артиллерийских орудий России и зарубежных стран 20и21 столетия, в том числе и предложения по развитию артиллерии.

6

ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРЕДМЕТА И ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К АРТИЛЛЕРИЙСКИМ ОРУДИЯМ


    1.1. Процессы создания и отработки артиллерийского вооружения. Основные термины и определения

    В настоящее время в условиях резкого сокращения финансирования и сроков проведения опытно-конструкторской работ на предприятиях ОПК России остро стоит проблема повышения качества создания и модернизации образцов вооружения и военной техники. Эта ситуация усугубляется еще и тем, что в прошедшие 15-20 лет практически прервались преемственность и развитие отечественной артиллерийской инженерной школы. Потеря поколения привела к тому, что почти некому связать фундаментальную и обстоятельную традицию отечественной инженерной школы оборонной промышленности с внезапно открывшейся высокоскоростной гонкой современных технологий. При этом заменить инженера, обладающего внутренним пониманием процесса, даже самые мощные компьютерные программы до сих пор не в состоянии, так как они не могут смоделировать многие по-настоящему тонкие физические эффекты. Но и игнорировать системы компьютерного проектирования и анализа уже невозможно. Трёхмерное моделирование, тем более в умелых руках, - это ключ к созданию конкурентоспособного наукоемкого продукта.
    Все научное познание базируется на методе моделирования, теоретической базой которого являются теория отражения и теория подобия. Подобие - это взаимно однозначное соответствие между двумя объектами, при котором известны функции перехода от параметров одного объекта к параметрам другого, а математические описания этих объектов могут быть преобразованы в тождественные.
    Поэтому предметом дисциплины «Испытания САУ» является изучение методов моделирования, стендовой и натурной отработки специальных систем, узлов, аппаратуры и всего артиллерийского (ракетного) комплекса в целом на всех стадиях его жизненного цикла. Объединение со

7

временных технологий и отработанных, проверенных временем методов создания артиллерийских систем, позволяет повысить эффективность и качество техники при резко снизившемся уровне финансирования, выделяемых на ее создание.
     Цель настоящего курса состоит в изучении методологии конструкторской отработки сложных технических систем на примере артиллерийских орудий, которые будут рассматриваться в составе обобщенной структуры - комплексной модели, представляющей собой совокупность математических, физических, полунатурных, компьютерных моделей и стендового оборудования, предназначенных для получения информации и принятия научно обоснованных технических решений.
     При изучении курса принимаются следующие сокращенные термины и определения:
     АПК - автоматизация поискового конструирования - система автоматизации процессов проектирования и конструирования сложных технических объектов;
     АСУ - автоматизированная система управления;
     АРМ - автоматизированное рабочее место - рабочее место оператора системы вооружения, оснащенное средствами вычислительной техники и визуализации для управления процессами подготовки и ведения боевых действий;
     АРИЗ - алгоритм решения изобретательских задач - последовательное выявление и устранение противоречий при проектировании с помощью приемов, изложенных в виде последовательных процедур;
     БТТ - бронетанковая техника;
     ВБР - вероятность безотказной работы;
     ВВТ - вооружение и военная техника;
     ВТАБ - высокоточный артиллерийский боеприпас;
     ВТО - высокоточное оружие - система вооружения;
     ИМ - имитационное моделирование;
     КАВ БМ - комплекс артиллерийского вооружения боевой машины;
     КАУ - корабельная артиллерийская установка;
     КВО - комплекс высокоточного оружия - совокупность средств и систем (разведки и целеуказания, управления и подготовки стрельбы, огневых средств и т. п.), объединенных информационно и технически в

8

единую систему и достаточных для наиболее эффективного выполнения боевой задачи в заданный период времени и имеющих наиболее высокий показатель по критерию «эффективность-стоимость»;
     CAD, САПР - система автоматизированного проектирования (Computer-aided Design);
     CAE - система инженерного анализа и симуляции физических процессов (Computer-aided Engineering);
     PLM - управление жизненным циклом продукта (Product Lifecycle Management);
     ММ3 - модульные метательные заряды;
     МТТ - медико-технические требования;
     НИР - научно-исследовательская работа;
     НИОКР - комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ;
     НТД - нормативно-техническая документация;
     НТС - научно-технический совет;
     ОКР - опытно-конструкторская работа (аванпроект, техническое предложение, эскизный проект, технический проект...);
     ОПК - оборонно-промышленный комплекс;
     ОТТ - оперативно-тактические требования;
     ПД - проектная документация;
     РКД - рабочая конструкторская документация;
     РС3О - реактивная система залпового огня;
     САО - самоходное артиллерийское орудие;
     САУ - самоходная артиллерийская установка;
     СПУ - самоходная пусковая установка;
     ССН - структурная схема надежности;
     СУ - система управления;
     Т3М - транспортно-заряжающая машина;
     TCP - технические средства разведки;
     ТТ3 - тактико-техническое задание;
     ТТХ - тактико-техническое характеристики;
     УВ - управляемое вооружение (комплекс вооружения, обеспечивающий изменение траектории полета боеприпаса для исключения или значительного снижения вероятности промаха);
     ЭД - эксплуатационная документация.

9

     1.2. Задачи повышения качества и алгоритм процесса создания артиллерийских комплексов

     Одними из основных задач для повышения качества создания и модернизации образцов вооружения являются:
     -  наращивание научно-технического и производственно-технологического потенциалов в интересах создания перспективных образцов вооружения;
     -  техническое перевооружение научно-производственной базы, ориентированное прежде всего на реализацию государственной программы вооружения, развитие стендовой и испытательной базы;
     -  повышение квалификации кадрового потенциала, включающее совершенствование системы подготовки (переподготовки) кадров, стимулирование привлечения высококвалифицированных специалистов в ОПК.
     В исследованиях и разработках последних лет по созданию и практическому использованию таких систем можно выделить два подхода. Один из них - АРИЗ, другой - АПК.
     АРИЗ предусматривает последовательное выявление и устранение противоречий трех типов (административного, технического, физического) с помощью приемов, изложенных в виде последовательных процедур.
     АПК предусматривает:
     -  представление одного или нескольких технических решений, известных к моменту постановки ТТЗ по данному классу технических систем, в виде графа типа «и - или - дерево» с использованием процедур его расширения;
     -  получение расширенного множества новых технических решений путем построения на дереве альтернативных ветвей;
     -  выбор оптимального варианта нового технического решения.
    Отсюда следует обобщенный алгоритм решения конструкторских и изобретательских задач при создании артиллерийской техники:

10

     1)      предварительная постановка задачи и формулирование административного противоречия;
     2)      составление полного списка требований к новому техническому решению;
     3)     изучение аналогов по данному классу технических систем;
     4)      построение общего иерархического «и - или - дерева» и его расширение с использованием процедур АРИЗ и фонда эвристических приемов;
     5)      составление расширенного множества новых технических решений и выбор наиболее оптимального из них.
     При разработке комплекса требований к перспективным образцам вооружения, т. е. в процессе разработки и согласования ТТЗ, центральными задачами являются формирование множества альтернативных вариантов, их оценка и отбор. В подавляющем большинстве случаев варианты технических решений характеризуются многими параметрами и при всестороннем анализе требуют решения многокритериальной задачи. Такие задачи в настоящее время решаются с применением экспертно-прогнозирующих систем, которые должны обеспечивать оценку вариантов развития вооружения в условиях неопределенности.
     В качестве основных в рассматриваемом классе задач выступают следующие неопределенности информации:
     - о проводимых исследованиях в области развития ВВТ;
     - о возможных исходах проводимых исследований;
     - о конкретных местах использования разрабатываемых образцов и конкретных особенностях состава ВВТ, используемых в данной обстановке противником.
     Все это приводит к необходимости оценки предлагаемых к разработке образцов вооружения в условиях недостоверной информации, что требует установления не только системы детерминированных предпочтений при оценке вариантов, но и введения функции риска выбора. При этом наиболее значимой является подсистема формирования критерия оценки и отбора вариантов. Такая подсистема обеспечивает с привлечением экспертов (группы или лица, принимающего решение) получение системы предпочтений в многокритериальной постановке (функции цен

11

ности) с учетом возможного риска за последствия принятого решения. Полученное решающее предпочтение (техническое решение) является основой для последующей оценки результатов имитационного моделирования, итогом которого является тактико-техническое задание на разработку образца вооружения.
     С учетом оптимизации полученных в результате процедур поискового проектирования с применением комплекса методов моделирования обобщенный алгоритм процесса принятия технических решений при создании объекта военной техники может быть уточнен представленной на рис. 1.1 логической схемой.
     Такая логическая модель может быть положена в основу системы автоматизированного проектирования. Задача оценки свойств, определяющих эффективность и в особенности боевого применения, формально может быть представлена в виде:
Y = arg max W(x),                  (1.1)
x G X
где T- обобщенный показатель боевой эффективности;
     W-критерий эффективности;
     x - множество представляемых для оценки образцов.

     В этой логической модели часто реализуется принцип декомпозиции процесса разработки - направленный поиск параметров конструкции узлов и систем на всех уровнях, оперируя лишь ограниченной информацией. При этом проектирование артиллерийского орудия - это итеративный процесс, позволяющий постепенным улучшением первоначального варианта конструктивно-компоновочного решения (чаще опытным путём) подойти к варианту, удовлетворяющему заданным требованиям:
я{ X е П nj ₌1 Aₜ\fₖ (x) > aₖ },      (1.2)
где X-элементы технических решений;
     Ai - технические решения, удовлетворяющие i-му ограничению;
     fk (x) - заданные в ТТЗ и принятой концепции проектирования критерии;
     ak- допустимые по n ограничениям технические решения.

12