Аннотация
Введение 5
Глава 1 Исследование классической схемы метания 7
1.1 Актуальные вопросы систем метания 7
1.2 Описание классической схемы метания 8
1.3 Исследование процесса горения пороха 20
Глава 2 Разработка и программная реализация математической модели классической схемы в рамках термодинамического подхода 38
2.1 Основная задача внутренней баллистики 38
2.2 Программная реализация модели 44
2.3 Анализ результатов 48
Заключение 52
Список используемой литературы и используемых источников 54
Приложение А Программа расчета баллистических параметров на C++ 56
В настоящее время актуальным применением моделей внутренней баллистики является создание и апробация методов моделирования быстропротекающих процессов, проходящих при выстреле. Эта задача тесно связана с управлением протекания внутренних процессов при выстреле.
Актуальной может быть и задача на основе нульмерной постановки при использовании термодинамического подхода. В этом приближении может проводиться исследование, например, процесса горения порохов сложной формы, с которым приходится сталкиваться при моделировании систем классической схемы выстрела.
Использование предлагаемого подхода математического моделирования артиллерийского выстрела позволит более достоверно рассчитать параметры исследуемой баллистической системы, чтобы выяснить, каким образом обеспечить наилучшее функционирование баллистической системы для достижения заданной дульной скорости при заданных ограничениях по максимальным допустимым давлениям в баллистической системе. Таким образом, при наличии и использовании разработанного алгоритм, а также производительных современных вычислительных систем, исследователи получают способ, позволяющий адекватно описывать процессы, происходящие при использовании прогрессивных порохов в классических системах при использовании традиционной схемы метания.
Объект исследования - баллистические процессы на основе термодинамического подхода, происходящие во время функционирования систем классической схемы метания.
Предмет исследования - результаты, получаемые в случае применения прогрессивно горящих зерненых порохов при решении прямой задачи внутренней баллистики для систем классической схемы метания.
Цель работы - постановка задачи определения баллистических параметров на основе термодинамического подхода для классической схемы метания при использовании прогрессивных порохов и её решение методом Рунге - Кутты.
Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи.
- исследовать классическую схему метания, используемую в баллистических системах;
- выполнить постановку задачи определения баллистических параметров систем на основе термодинамического подхода в случае применения прогрессивно горящих зерненых порохов;
- разработать математическую модель классической схемы метания в рамках термодинамического подхода и выполнить ее программную реализацию.
Методы исследования - математическое моделирование, классическая схема метания, метод Рунге - Кутты.
Практическая значимость бакалаврской работы заключается в разработке программы, реализующей математическую модель классической схемы метания в рамках термодинамического подхода.
Данная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка используемой литературы.
Первая главе работы посвящена анализу классической схемы метания.
Вторая глава работы посвящена разработке и программной реализации математической модели классической схемы метания в рамках термодинамического подхода.
В заключении описываются результаты выполнения выпускной квалификационной работы.
Бакалаврская работа состоит из 58 страниц текста, 15 рисунков, 1 таблиц и 22 источника.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы на тему «Моделирование работы баллистической системы при использовании составов прогрессивной формы» была рассмотрена классическая схема метания, используемая в баллистических системах.
Изучен геометрический закон газообразования, используемый для определения газоприхода от порохов при различных геометрических параметрам.
Предложен подход для учета газообразования при горении порохов прогрессивной формы.
Рассмотрены особенности горение пороха, в том числе вопросы кинетики горения пороха.
Рассмотрен вопрос определения закона горения пороха в широком интервале изменения давления.
Рассмотрена математическая модель классической схемы метания в рамках термодинамического похода.
Приведена постановка ОЗВБ в случае использования порохов прогрессивной формы.
Написана программа решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутты.
Протестирована программа метода Рунге-Кутты на аналитическом решении дифференциального уравнения первого порядка.
Представлена схема решения системы трех обыкновенных дифференциальных уравнений в постановке ОЗВБ в рамках термодинамического похода.
Решена ОЗВБ в рамках термодинамического похода для обычных порохов.
Решена ОЗВБ в рамках термодинамического похода для прогрессивных порохов.
Проведено сравнение полученных результатов для различных порохов и выявлено, что при одинаковых максимальных давлениях использование прогрессивных порохов позволяет повысить скорость метаемого элемента.
Во время проведения исследований были изучены материалы, связанные с математическими расчетами, проводимыми с использованием метода Рунге - Кутты, обладающего четвёртым порядком точности на гладких решениях и рассматриваемого как эталонный.
При расчете параметров классической системы, при этом, была решена система 3-х дифференциальных уравнений с соответствующими начальными и граничными условиями, включая и соответствующие алгебраические уравнения.
Для решения ОЗВБ разработана программа расчета баллистических параметров систем при использовании порохов, в том числе, и прогрессивной формы.
