Обоснование и выбор критериев оценки живучести ремонтно-восстановительных органов

Анализ и сравнительную оценку вариантов средств обеспечения живучести (СОЖ) ремонтно-восстановительных органов (РВО) от поражающего действия перспективных боеприпасов (ПД ПБП) осуществим на основе метода оценки эффективности СОЖ РВО от ПД ПБП [1,2,3,4,5,6,7,8].

Исходя из теории систем [7,9] метод оценки эффективности СОЖ РВО от ПД ПБП предполагает:

• 1.    Представление функционирования РВО как сложной системы (СС), при этом, описываемый процесс функционирования РВО должен достаточно хорошо (с требуемым уровнем точности и достоверности) отображать исследуемую сторону – функционирование СОЖ как подсистемы РВО.

• 2.    Выходной процесс СС, т.е. воздействие РВО на внешнюю среду – функционирование РВО в рамках целевого предназначения, то есть производственной мощности РВО.

Функционирование РВО представляется в виде трех основных процессов, протекающих во времени:

процесс воздействия внешней среды – входного процесса СС;

процесс, описывающий внутреннее состояние СС – функционирование РВО и его системы защиты (СЗ);

Исследование описанных процессов, имеющее целью выявление взаимосвязи воздействия внешней среды на РВО и воздействия случайных факторов, присущих самой СС РВО и его исследуемой СОЖ. Результатом данного исследования будет определение производственных мощностей РВО, являющихся результатом его функционирования.

Так как функционирование элементов СОЖ РВО имеет целью снижение уровня боевых повреждений объектов РВО, эффективность элементов СОЖ целесообразно оценивать с помощью критериев, характеризующих изменение уровней свойств защищенности и заметности объектов РВО [8,9,10].

СОЖ РВО может быть оценена критериями. Для защиты подвижных средств технического обслуживания и ремонта (ПСТОР) такими критериями являются: критерий материала преграды, толщина используемых листов(бронели-стов) [4,5,11,12,13,14]; критерий оценки специ- альных средств маскировки, в том числе от высокоточного оружия, критерий оценки обеспе- чения средствами сохранения живучести. [12,15].

Зависимость изменения предельной тол- щиной пробития монолитной преграды BhПРi

^Bh ПР iks = ¹

^Bh ПР iks ^ 1,

^^^^^в

I ПР iks I ПР о

где BhПРi

где

10N2 qsyW^kU hПР = 2дк *фкм (a + bVc)2’    (2)

h _ПР - предельная толщина пробития, мм;

• q – масса осколка, г;

• γ – плотность материала, г/см³;

• V_c   - скорость соударения, м/с;

• g – ускорение силы тяжести, г/см²;

кф   - коэффициент, учитывающий измене ние формы осколка в зависимости от скорости соударения;

а, км, kU, a,b - коэффициенты, завися щие от материала преграды.

к ф ,              V_c <800 М ;

к *ф=                        \оо

1,21 +(кф -1,21)v+ 800

Sп - площадь полной поверхности осколка, (см²);

ка - коэффициент, учитывающий влия- ние угла подхода осколка α на предельную тол- щину пробиваемой преграды;

ка

■S

sm⁶ а, Ui-Ur (sinb а₁)(а₁-а₂) 0,

а_т< а < 90⁰;

а2 < а < ат; (5) а < 90 о, где а - угол подхода осколка к преграде, от- считываемый от плоскости преграды, град;

n, а1,а2,км, a, b - коэффициенты, зави- сящие от материала преграды.

В таблице 1 приведены значения коэффициентов материала преграды n, а_г,а₂, к_м, a, b, которые в дальнейшим будут использоваться в методике оценивания живучести РВО и в методике обоснования ТТТ к СОЖ ПСТОР.

В качестве аналога 227-мм реактивного осколочно-фугасного снаряда армии США взят 220-мм реактивный снаряд применяемый в РСЗО «Ураган», экспериментальные данные по дроблению его оболочки приведены в [1,16,17,18].

Вероятность поражения объекта ремонта самопицеливающимся боевым элементом (СПБЭ, управляемый боеприпас УБП) противника Р_ПР определяется вероятностью обнаружения и захвата заданного объекта датчиком УБП Р_обн, условной вероятностью попадания УБП в цель при ее захвате Р_ПР и вероятностью поражения цели УБП при попадании в ее контур образца ВВТ РПор:

^РПР ■ ^Робн^РПР^РПор■ ⁽⁶⁾

Таблица 1 - Значения коэффициентов материала преграды п, а₁, а₂, км, a, b

Материал преграды	м, кгм/см2	a	n	b×10-4 c/м	X1, град.	X2, град.	Диапазон применимости по скорости, м/с
Дюралюминий Д16T	120	0,51	3	5,9	15	10	0
Дюралюминий Д16T	120	0.33	2	5.65	15	10	0
Сталь мягкая	250	0.5	1	8.0	20	15	0

Эффективность средств снижения заметности (ССЗ) целесообразно оценивать коэффициентом, показывающим, во сколько раз были снижены критерии, характеризующие заметность объекта ПСТОР k-го типа, находящегося в

r-м состоянии при попадании в зону поиска технического средства разведки (ТСР) j-го типа Kjed, а также по снижению вероятности обнаружения объекта РВО средствами разведки.

Пусть вероятность обнаружения объекта РВО k-го типа в r-м состоянии (при развертывании на СППМ, выполнении поставленных задач r =1,4). При попадании в зону поиска ТСР j-го типа без учета воздействия искусственных защитных факторов определяется как р4_кг с учетом воздействия защитных факторов можно определить по зависимости [3,19].

РТС = Pjkr п. ■ :(1 - qfrKkfr), (7) где    Ogr - вероятность действия f -го защит ного фактора при пребывании объекта ВВТ в r-

где    Ic (Iф) - сила излучения цели (фона) в спектральном диапазоне работы датчика (ГСН) (ВЛ = Л2 - Л1);

BI_max- максимальная контрастная сила излучения ложной цели, при которой она воспринимается боевым элементом) БЭ как действительный объект;

АЕ0 - пороговое значение облученности датчика (ГСН), позволяющее выделить цель на фоне местности;

i_a1,₂, iМ₁,₂ - коэффициенты уменьшения средней температуры цели средствами сниже-

м состоянии;

K_kg_r - коэффициент снижения вероятности обнаружения объекта в r-м состоянии ТСР j-

ния заметности;

k₁2 - дальность от БЭ до цели;

Тф, Т_с - средняя радиационная температура цели и фона, соответственно;

Еф, Е_с - коэффициенты излучения цели и фона, соответственно;

5ф, S_с - площади цели и фона, попадающие в поле зрения датчика (ГСН) БЭ;

Α – угол отклонения оси датчика (ГСН)

го типа;

f – число рассматриваемых защитных факторов.

В инфракрасном и радиолокационном спектрах эффективность функционирования ССЗ, кроме того, можно учитывать по снижению вероятности обнаружения объекта ВВТ датчиками головки самонаведения (ГСН) СПБЭ. Вероятность обнаружения объекта РВО инфракрасным (ИК) датчиком (ГСН) можно опреде-

от вертикали;

С₁, С₂ - первая и вторая постоянные в формуле           Планка           (С₁ =

3,7415.10"¹⁶Вт.м²; С₂ = 1,4388.10N²м.К);

1 x t²

Ф(х) = ^2sJ₀ e~Wt - интеграл вероятностей.

В работах [16,17,18] отражен механизм повреждения живой силы поражающими элементами (ПЭ) различной природы. Изучение

лить:

ИК рОБН

(0,5 + Ф(q) при Д1₁₁₂< BImax

I 0 при BI_r,₂ > BImax

вышеуказанных трудов показало, что для сравнения повреждающего действия ПЭ, а также прогнозирования их травматического действия используется несколько показателей, среди ко-

_ 0,54BIV2  „ q B Е.d^  4

^BЕ 1,2 = ^(Iс - ^Iф^)la1,2lМ1,2

Ie,ф (A2) = E_c,фS_c,ф

^X2 cos a J 21

^c1 dX

торых определяющими являются:

• -    кинетическая энергия ПЭ, Е_ПЭ, Дж;

• -    удельная кинетическая энергия, Е_УД, Дж/см²;

• -    удельный импульс, Худ, г-м/см²-с.

X⁵

C2

/Kc XT

^СЗ С, Ф¹

Удельную кинетическую можно определить по формуле:

^тоск SOCK

ПОР   29^sМИД

энергию

где    т_оск - масса осколка;

S_оск – скорость осколка;

• V – ускорение свободного падения;

s_МИД – площадь миделя (пробоины) осколка.

Авторы работ [16,17,18,19] приводят значения основных параметров ПЭ, при которых происходит поражение живой силы. Данные приведены в таблице 2.

Исследования, проведенные в Военномедицинской академии [20,21]              г.

Санкт-Петербург позволили выявить границу жизненно-важных органов (ЖВО) человека. Установлено, что средняя площадь составляет 27% от общей площади тела.

В таблице 3. приведены данные для расчета потери скорости ПЭ при пробитии обмундирования c учетом поперечной нагрузки, B q

В = ^ОСК            (10)

^sМИД

Таблица 2 – Виды повреждений частей тела и тканевых структур, приводящие к поражению личного состава, связанные с уровнем энергетических параметров ПЭ

Вид ПЭ; масса, г	Параметры ПЭ	Средние значения и доверительные интервалы параметров ПЭ
		Рана кожи и подкожной клетчатки	Данные с учетом пробития зимнего обмундирования
			Внедрение в мягкие ткани на глубину 8 см	Проникающее ранение черепа и головного мозга	Проникающее ранение груди с повреждением ребер	Ранение бедра с односторонним переломом кости
Ст. осколок; 0,13	VОСК ЕОСК ЕУД	225±23,5 3,3±1,7 27,4±11,3	885,2±32,1 62,7±4,4 482,2±25,2	969,9±13,4 75,3±2,1 578,0±17,0	978,3±24,1 76,6±4,1 588,9±29,8	998,9±30,1 94,8±7,5 729,2±61,1
Ст. осколок; 0,25-0,35	VОСК ЕОСК ЕУД	228,6±23,5 7,8±0,8 32,7±2,3	673,0±13,6 67,9±2,1 283,1±11,0	612,7±17,6 56,3±1,3 234,6±6,3	623,4±23,8 58,3±5,1 242,9±26,1	661,7±16,9 65,7±4,4 345,7±27,7
Ст. осколок; 0,5	VОСК ЕОСК ЕУД	158,7±19,5 6,3±1,7 22,5±3,4	485,7±11,3 59,2±3,0 211,5±9,1	415,6±19,2 43,1±4,0 143,5±13,3	433,3±24,1 46,9±5,3 156,5±8,2	500,2±13,5 62,5±4,6 208,5±9,9

Таблица 3 – Потери скорости поражающих элементов при пробитии обмундирования c учетом поперечной нагрузки

Вид ПЭ	Зависимость для определения потери скорости ПЭ на пробитие обмундирования
	летнее	зимнее
Стальной осколок	∆V = 48/q	∆V = 133/q
Дюралевый осколок	∆V = 38/q	∆V = 104/q

В работах [16,17,18] рассмотрено поражение живой силы с различной степенью тяжести по гипотезам поражения в зависимости от поражающего действия осколка с показателем x′УД, г·м/с x УД = qOCKSock• (11)

Гипотезы поражения и соответствующие им значения x ′_УД приведены в таблицах 4 и 5.

В качестве защиты номеров расчета могут быть использованы боевые защитные комплекты типа 6Б15 и 6Б25 (ВС РФ), а также ряд противоосколочных и дифференцированных бронежилетов. Их характеристики приведены в приложении.

В общем случае эффективность функционирования элемента СОЖ РВО может быть оценена снижением уровня коэффициента сохранения боеспособности РВО: (производственных мощностей)

c^Э

Bcс^Эб3 = 1 - ^с_Э^б3, (12) cсб.

BcсЭб3 → 1 , где cсЭб3, cсЭб. – коэффициенты сохранения боеспособности РВО при установке на его объекты i –го элемента СОЖ и базового варианта ПСТОР соответственно.

Таким образом, сформированы основные критерии оценки эффективности элементов СОЖ РВО, характеризующие изменение уровней свойств защищенности и заметности объектов РВО, а также живучести ПСТОР. ПЭ СОЖ РВО сведены в табл.6. Обоснованы основные зависимости для моделирования их функционирования.

Таблица 4 – Гипотезы поражения личного состава

Индекс, № гипотезы	Характер предельных повреждений на биообъекте	Воздействие по реальной ЖС	Вероятность вывода из строя ЖС
1.	Ссадины или размозжение подкожно-жировой клетчатки	Безопасное (исключая глаз)	0,01
2.	Пробитие кожного и подкожного слоев (без повреждения кости)	Безопасное для жизни	0,1
3.	Линейные переломы (трещины) костей или внедрение в верхнюю костную пластину	Выводящее из строя	0,5
4.	Сквозные переломы или отколы костей без вхождения в полость	Опасное для жизни	0,9
5.	Все повреждения с вхождением ПЭ в полость за костной основой биообъекта	Летальное	1,0

Таблица 5 – Действие стальных остроугольных осколков (запреградные осколки) по номерам расчета

Индекс, № гипотезы	Вероятность поражения л/с	Значение X УДд	Откуда получено
а) по НР в летней форме одежды
не менее 5-й	1,0	→ ∞	экстраполяция
4-я – 5-я	0,9	215±15	экспериментально
3-я	0,5	170±15	экспериментально
1-я – 2-я	0,1	85±10	экспериментально
Индекс, № гипотезы	Вероятность поражения НР	значение Y'УД	Откуда получено
не более 1-й	0	→ 0	экстраполяция
б) по НР в зимней форме одежды
не менее 5-й	1,0	>290±20	экстраполяция
4-я – 5-я	0,9	290±20	экспериментально
3-я	0,5	250±15	экспериментально
1-я – 2-я	0,1	215±15	экспериментально
не более 1-й	0	→ 0	экстраполяция

Таблица 6 – Критерии оценки живучести РВО

Общие, основные на изменении уровней свойств:
критерий материала преграды, толщина используемых ли-стов(бронелистов)	критерий оценки специальных средств маскировки, в том числе от высокоточного оружия		критерий оценки обеспечения средствами сохранения живучести
hnPiks Ah прtks = 1- -П^, hПР 0	ИК !ОБН = (0,5 + Ф (q) при Ак,г<А1тах 1    0       при Д11>2 > А1тах		Э АКсбt = 1- Ксб 0
Частные:
	0 Рт.'/'...) pl q-..K-.J. /=3	SНУР (R,P) = (2,  при  R > 3,8м  и  Р >1,8кг. с/см2 = < 3,  при  R < 3.8м  и  Р >2,3кг. с/см2 (4,  при  R < 3,4м  и  Р >3,1 кг. с/смм^

В данной таблице:

Ahпр3<_s - Критерий изменения предельной толщиной пробития монолитной преграды ∆h_ПРiks , при поражении БП s-го вида объекта ПСТОР k-го типа в случае установки i-го варианта СОЖ;

Р^И_ОБ^К_Н – Критерий вероятности обнаружения объекта РВО инфракрасным (ИК) датчиком (ГСН);

АКЭбз - Критерий сохранения боеспособности РВО;

Р^С - Критерий вероятности обнаружения объекта РВО при попадании в зону поиска ТСР с учетом воздействия защитных факторов.

Вероятность поражения ударной волной

НР 5НУР(R, Р) аппроксимирована зависимостью:

5НУР (R, Р)

(2, при

• 3,    при

• 4,    при

R

R

R

> 3,8м

< 3.8м

< 3,4м

и Р > 1,8кг. с/см²

и Р > 2,3кг.с/см², (13)

и Р >3,1 кг. с/см²

где 2,3,4 – соответствующая доктрина пора- жения личного состава:

• 1    – легкая тяжесть поражения (боеспособен);

• 2    – средняя тяжесть поражения (переломы, контузии);

• 3    – тяжелая тяжесть поражения (кровотеч., сильные переломы);

• 4    – крайне тяжелая тяжесть поражения (гибель);

R – расстояние от точки подрыва осколочно-фугасных боеприпасов;

P – давление фронта ударной волны.

Вероятность поражения членов импульсным акустическим шумом 5'НАР(R, i) аппроксимирована зависимость:

0, при Р< 0,9кПа 5Ар(Р,i>7мс) = h                   , (14)

НР              1, при Р > 0,9кПа где {0,1} – индикатор поражения членов экипажа соответственно не поражён (боеспособен), поражен (не боеспособен);

P – величина звукового давления;

i - длительность импульса акустического шума.