RU2749030C1 - Method for determining key characteristics of fragment cloud during ground tests of fragmentary bomb in shield target environment - Google Patents

Method for determining key characteristics of fragment cloud during ground tests of fragmentary bomb in shield target environment Download PDF

Info

Publication number
RU2749030C1
RU2749030C1 RU2020134652A RU2020134652A RU2749030C1 RU 2749030 C1 RU2749030 C1 RU 2749030C1 RU 2020134652 A RU2020134652 A RU 2020134652A RU 2020134652 A RU2020134652 A RU 2020134652A RU 2749030 C1 RU2749030 C1 RU 2749030C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shield
coordinates
coordinate system
holes
oxyz
Prior art date
Application number
RU2020134652A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Владимирович Алексеев
Илья Станиславович Бобров
Василий Фёдорович Рябов
Original Assignee
Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В. Бахирева" (АО ГосНИИмаш")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В. Бахирева" (АО ГосНИИмаш") filed Critical Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В. Бахирева" (АО ГосНИИмаш")
Priority to RU2020134652A priority Critical patent/RU2749030C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749030C1 publication Critical patent/RU2749030C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41JTARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J1/00Targets; Target stands; Target holders
    • F41J1/01Target discs characterised by their material, structure or surface, e.g. clay pigeon targets characterised by their material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B35/00Testing or checking of ammunition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

FIELD: blasting.SUBSTANCE: invention relates to ground tests of fragmentary bomb by blasting in a shield target environment made of sheet material in the form of a flat vertical shield, namely, for experimental determination of the coordinates of holes in the shield and the initial velocities of the damage agents, including the equatorial and meridional angles of their spread. The method consists in the fact that a rectangular coordinate system OXYZ is connected to the shield marked on numbered rectangular cells, the bomb is set with the known coordinates of its center in the coordinate system of the shield, directing the flow of damage agents to the shield. The process of breaking through the shield with damage agents is recorded by a high-speed digital video camera from the side of the marking. After the test, each cell of the shield with holes is photographed with a digital camera. In a computer environment, the coordinates of the four corners of the cells – the reference points – are measured on each photo and the orientation elements of the photos are calculated. On each photo, the coordinates of the geometric centers of the holes are measured and the coordinates of these points are calculated in the coordinate system OXYZ of the shield. On one of the digital shots of a high-speed video camera, the coordinates of any four corners of the cells – reference points – are measured and the orientation elements of the shots are calculated. The coordinates of the geometric centers of the holes from the coordinate system OXYZ of the shield are recalculated into the coordinates on the shots of high-speed video cameras. Specifying the coordinates of the hole in the shot coordinate system, the fragments of shots near this hole are viewed and the time between the start of the countdown and the flash when the shield is broken by the damage agent is fixed. The holes and flashes corresponding to them are identified by the relative position of the flashes on the shot fragments and the relative position of the holes on the fragment of the hole scattering diagram in the shot coordinate system in the vicinity of the same size. Based on the coordinates of the centers of the holes in the coordinate system OXYZ of the shield, the known coordinates of the bomb in the coordinate system OXYZ of the shield and the fixed moments of time, the average velocities and ballistic coefficients of each damage agent are calculated, and from these values the modules of the initial velocities of each damage agent are calculated, as well as the equatorial (θ) and meridional (φ) angles are calculated according to the formulas.EFFECT: increase in the information content of ground tests of fragmentary bombs while increasing the accuracy of measurements of the initial velocities of the damage agents and eliminating the loss or acquisition of false data on the breaking through the shield by the damage agents.1 cl, 6 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к полигонным испытаниям осколочных боевых частей подрывом в щитовой мишенной обстановке.The present invention relates to field tests of fragmentation warheads by detonation in a shield target environment.

Для получения угловых распределений осколков и их скоростей (основных характеристик осколочного поля) в настоящее время наиболее часто применяется метод подрыва в щитовой мишенной обстановке, представляющей собой выполненную в форме полуцилиндра вертикальную стенку, обшитую листовым материалом с нанесенной разметкой в виде контура проекции части сферы, ограниченной двумя меридиональными сечениями, и линиями границ угловых секторов, при пробитии которой осколком образуется пробоина с четкими очертаниями (Авиационные боеприпасы под ред. В.А. Кузнецова. ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1968. 602 с.). Испытываемый боеприпас устанавливается в центре полуцилиндра в горизонтальном или вертикальном положении. В результате опыта подсчетом определяется число осколков, попавших в каждый угловой сектор и общее число осколков, попавших в площадь разметки. После подрыва подсчитываются пробоины в каждом секторе обшивки и, таким образом, определяется распределение осколков по углам разлета. Для определения скоростей осколков с помощью скоростных кинокамер фиксируется время между моментами освещения щита при подрыве и моментом удара осколков о щит. Средняя скорость определяется как расстояние от места расположения боеприпаса до щита деленное на указанное время. Момент прибытия осколков к щиту фиксируется по вспышкам при ударе.To obtain the angular distributions of fragments and their velocities (the main characteristics of the fragmentation field), the method of detonation in a shield target environment is currently most often used, which is a vertical wall made in the form of a half-cylinder, sheathed with sheet material with a marking in the form of a contour of the projection of a part of a sphere limited two meridional sections, and the lines of the boundaries of the corner sectors, when pierced by a splinter, a hole with clear outlines is formed (Aviation ammunition edited by VA Kuznetsov. VVIA named after NE Zhukovsky, 1968. 602 p.). The test ammunition is installed in the center of the half-cylinder in a horizontal or vertical position. As a result of the experiment, the counting determines the number of fragments that fell into each corner sector and the total number of fragments that fell into the marking area. After detonation, the holes in each sector of the skin are counted and, thus, the distribution of the fragments in the angles of expansion is determined. To determine the speed of the fragments using high-speed cameras, the time between the moments of illumination of the shield during detonation and the moment of impact of the fragments on the shield is recorded. Average speed is defined as the distance from the location of the ammunition to the shield divided by the specified time. The moment the fragments arrive at the shield is recorded by flashes upon impact.

Недостатками данного метода являются:The disadvantages of this method are:

- высокая трудоемкость определения моментов времени вспышек при большом количестве поражающих элементов;- high complexity of determining the moments of time of flares with a large number of damaging elements;

- низкая информативность метода, так как определяют лишь средние начальные скорости поражающих элементов в угловых секторах, при этом меридиональные и экваториальные углы соответствуют центрам этих секторов, что также является лишь осредненной характеристикой осколочного поля боевой части;- low information content of the method, since only the average initial velocities of the striking elements in the angular sectors are determined, while the meridional and equatorial angles correspond to the centers of these sectors, which is also only an average characteristic of the fragmentation field of the warhead;

- не исключены ошибки при подсчете числа осколков, попавших в каждый угловой сектор, т.е. потеря или приобретение ложных данных.- errors are not excluded when calculating the number of fragments hitting each corner sector, i.e. loss or acquisition of false data.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ измерения скорости разлета осколков снаряда (В.А. Одинцов, патент на изобретение RU 2353893 С2, опубликованный 27.04.2009 г.). Способ включает подрыв снаряда на известном расстоянии от металлического щита, измерение времени полета осколков с использованием высокочастотной фотокамеры и расчет скорости осколков. Щит выполнен в виде плоского прямоугольника с нанесенными на него двумя параллельными линиями, расположенными вертикально или горизонтально и образующими границы измерительной базы, ось снаряда располагают параллельно упомянутым линиям, измерительную базу размещают в поле зрения высокочастотной фотокамеры и измеряют время перемещения осколочного фронта вдоль измерительной базы. Моменты прибытия осколков к границам базы измерения определяют, как среднее время прибытия в полосу, расположенную вправо от границы заданного числа осколков, например, десяти. Способ позволяет производить измерение скорости осколков на двух и более измерительных базах.The closest to the claimed technical solution is a method for measuring the speed of dispersal of projectile fragments (VA Odintsov, patent for invention RU 2353893 C2, published 04/27/2009). The method includes detonating a projectile at a known distance from the metal shield, measuring the flight time of the fragments using a high-frequency camera, and calculating the speed of the fragments. The shield is made in the form of a flat rectangle with two parallel lines applied to it, located vertically or horizontally and forming the boundaries of the measuring base, the axis of the projectile is located parallel to the mentioned lines, the measuring base is placed in the field of view of a high-frequency camera and the time of movement of the fragmentation front along the measuring base is measured. The moments of arrival of the fragments to the boundaries of the measurement base are determined as the average time of arrival in the strip located to the right of the boundary of a given number of fragments, for example, ten. The method makes it possible to measure the speed of fragments on two or more measuring bases.

Недостатками данного метода являются:The disadvantages of this method are:

- низкая информативность метода, так как определяют лишь средние начальные скорости поражающих элементов по моментам прибытия осколков к границам базы измерения, которые определяют, как среднее время прибытия в полосу в угловых секторах, при этом меридиональные и экваториальные углы могут быть определены лишь для полос, расположенных вправо от границ заданного числа осколков, что также является лишь осредненной характеристикой осколочного поля боевой части.- low information content of the method, since only the average initial velocities of the striking elements are determined by the moments of arrival of fragments to the boundaries of the measurement base, which determine as the average time of arrival in the strip in the corner sectors, while the meridional and equatorial angles can be determined only for the strips located to the right of the boundaries of a given number of fragments, which is also only an average characteristic of the fragmentation field of the warhead.

Данные недостатки препятствуют получению технического результата, который обеспечивается заявляемым изобретением.These disadvantages prevent obtaining the technical result, which is provided by the claimed invention.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение информативности полигонных испытаний осколочных боевых частей подрывом в мишенной обстановке путем измерения скоростей, экваториальных и меридиональных углов всех поражающих элементов, пробивших щит, при увеличении точности измерений и исключении потери или приобретения ложных данных о пробитии щита поражающими элементами.The task to be solved by the claimed invention is to increase the information content of field tests of fragmentation warheads by detonation in a target environment by measuring the velocities, equatorial and meridional angles of all striking elements that pierced the shield, while increasing the accuracy of measurements and eliminating the loss or acquisition of false data on the penetration of the shield striking elements.

Данная задача решается за счет того, что в заявленном способе определения характеристик осколочного поля при полигонных испытаниях осколочной боевой части в щитовой мишенной обстановке, выполненной из листового материала в виде плоского вертикального щита, включающем подрыв боевой части на известном расстоянии от щита и скоростную видеорегистрацию пробития щита,This problem is solved due to the fact that in the claimed method for determining the characteristics of a fragmentation field during field tests of a fragmentation warhead in a shield target environment made of sheet material in the form of a flat vertical shield, including the detonation of the warhead at a known distance from the shield and high-speed video recording of the shield penetration ,

- щит размечают на прямоугольные пронумерованные клетки известного размера; со щитом связывают прямоугольную систему координат OXYZ;- the board is marked on rectangular numbered cells of a known size; a rectangular coordinate system OXYZ is associated with the shield;

боевую часть устанавливают с известными координатами ее центра в системе координат щита, направляя поток поражающих элементов на щит;the warhead is installed with the known coordinates of its center in the shield coordinate system, directing the flow of damaging elements onto the shield;

процесс пробития щита поражающими элементами регистрируют скоростной цифровой видеокамерой со стороны разметки;the process of penetrating the shield with striking elements is recorded with a high-speed digital video camera from the side of the marking;

после испытания каждую клетку щита с пробоинами фотографируют цифровым фотоаппаратом; далее все действия проводят в компьютерной среде, а именно: на каждой фотографии измеряют координаты четырех углов клеток - опорных точек - и вычисляют элементы ориентирования фотографий; на каждой фотографии измеряют координаты геометрических центров пробоин и вычисляют координаты этих точек в системе координат щита OXYZ; на одном из цифровых кадров скоростной видеокамеры измеряют координаты любых четырех углов клеток - опорных точек - и вычисляют элементы ориентирования кадров; координаты геометрических центров пробоин из системы координат щита OXYZ пересчитывают в систему координат кадров скоростных видеокамер;after testing, each cell of the shield with holes is photographed with a digital camera; then all actions are carried out in a computer environment, namely: on each photograph, the coordinates of the four corners of the cells - reference points - are measured and the elements of orientation of the photographs are calculated; on each photograph, the coordinates of the geometric centers of the holes are measured and the coordinates of these points are calculated in the OXYZ shield coordinate system; on one of the digital frames of a high-speed video camera, the coordinates of any four corners of the cells - reference points - are measured and the elements of frame orientation are calculated; coordinates of the geometric centers of holes from the OXYZ shield coordinate system are recalculated into the frame coordinate system of high-speed video cameras;

указав координаты пробоины в системе координат кадров, просматривают фрагменты кадров в окрестности этой пробоины и фиксируют время между началом отсчета времени и вспышкой при пробитии щита поражающим элементом, при этом пробоины и соответствующие им вспышки идентифицируют по взаимному расположению вспышек на фрагментах кадров и взаимному расположению пробоин на фрагменте диаграммы рассеивания координат пробоин в системе координат кадров в окрестностях одинакового размера; по координатам центров пробоин в системе координат щита OXYZ, известным координатам боевой части в системе координат щита OXYZ и зафиксированным моментам времени вычисляют средние скорости и баллистические коэффициенты каждого поражающего элемента, а по этим значениям - модули начальных скоростей каждого поражающего элемента, включая экваториальные (θ) и меридиональные (ϕ) углы по формулам:specifying the coordinates of the hole in the frame coordinate system, view fragments of frames in the vicinity of this hole and record the time between the start of time and the flash when the shield is penetrated by the striking element, while the holes and the corresponding flashes are identified by the relative position of the flashes on the fragments of the frames and the relative position of the holes on a fragment of the scattering diagram of the coordinates of holes in the frame coordinate system in the vicinity of the same size; from the coordinates of the centers of holes in the OXYZ shield coordinate system, the known coordinates of the warhead in the OXYZ shield coordinate system and the fixed points in time, the average velocities and ballistic coefficients of each striking element are calculated, and from these values, the modules of the initial velocities of each striking element, including equatorial (θ) and meridional (ϕ) angles by the formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

ϕ=arctg(r/R),ϕ = arctan (r / R),

где X=Хр-Ха; Y=Yp-Ya;

Figure 00000002
Ха, Ya - координаты проекции центра боевой части на щит; Xp, Yp - координаты геометрического центра пробоины в системе координат щита OXYZ; R - модуль Z-координаты центра боевой части в системе координат щита OXYZ, при этом экваториальные углы отсчитывают от вертикальной плоскости симметрии боевой части, проходящей через ее продольную ось в диапазоне от 0 до 360 градусов, меридиональные углы отсчитывают от точки пересечения продольной оси боевой части со щитом, в диапазоне от 0 до 90 градусов.where X = Xp-Xa; Y = Yp-Ya;
Figure 00000002
Ha, Ya - coordinates of the projection of the center of the warhead onto the shield; Xp, Yp - coordinates of the geometric center of the hole in the shield coordinate system OXYZ; R is the module of the Z-coordinate of the center of the warhead in the OXYZ shield coordinate system, while the equatorial angles are counted from the vertical symmetry plane of the warhead passing through its longitudinal axis in the range from 0 to 360 degrees, the meridional angles are counted from the point of intersection of the longitudinal axis of the warhead with a shield, ranging from 0 to 90 degrees.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение информативности полигонных испытаний и увеличение точности измерений начальных скоростей поражающих элементов при исключении потери или приобретения ложных данных о пробитии щита поражающими элементами.The technical result provided by the given set of features is to increase the information content of field tests and increase the accuracy of measurements of the initial velocities of damaging elements while eliminating the loss or acquisition of false data on the penetration of the shield by damaging elements.

Сущность изобретения поясняется схемами:The essence of the invention is illustrated by diagrams:

фиг. 1 - схема постановки испытаний осколочной боевой части с торцевым метанием поражающих элементов;fig. 1 is a schematic diagram of testing a fragmentation warhead with end-to-end throwing of striking elements;

фиг. 2 - пример разметки щита;fig. 2 - an example of a shield layout;

фиг. 3 - схема цифровой фотографии одной из клеток щита с пробоинами от поражающих элементов и нанесенным при постановке испытаний номером;fig. 3 - a diagram of a digital photograph of one of the cells of the shield with holes from damaging elements and a number applied during the test;

фиг. 4 - схема диаграммы рассеяния пробоин в системе координат щита OXYZ, рассчитанных по фотографиям клеток щита;fig. 4 is a diagram of the scattering diagram of holes in the OXYZ shield coordinates, calculated from photographs of the shield cells;

фиг. 5 - схема кадра видеокамеры с измеренными четырьмя опорными точками (показаны знаками

Figure 00000003
;fig. 5 is a diagram of a video camera frame with four measured reference points (shown by signs
Figure 00000003
;

фиг. 6 а) - схема фрагмента кадра, на котором появились вспышки от всех пробоин в окрестности указанной пробоины;fig. 6 a) is a diagram of a fragment of a frame on which flashes appeared from all holes in the vicinity of the indicated hole;

фиг. 6 б) - схема фрагмента диаграммы рассеяния пробоин в системе координат кадров в окрестности указанной пробоины, на которой изображен круг с горизонтальной линией, в центре которого находится выделенная пробоина;fig. 6 b) is a diagram of a fragment of a scattering diagram of holes in the frame coordinate system in the vicinity of the indicated hole, which shows a circle with a horizontal line, in the center of which there is a selected hole;

и принятой последовательностью действий при определении характеристик осколочного поля по цифровым фотографиям клеток щита и цифровым кадрам высокоскоростной видеокамеры при полигонных испытаниях осколочных боевых частей в щитовой мишенной обстановке.and the adopted sequence of actions in determining the characteristics of the fragmentation field using digital photographs of the shield cells and digital frames of a high-speed video camera during field tests of fragmentation warheads in a shield target environment.

На фиг. 1 показана схема постановки испытаний осколочной боевой части с торцевым метанием поражающих элементов в щитовой мишенной обстановке. На испытательном полигоне вертикально устанавливают плоский щит (2), размеченный с одной стороны на прямоугольные пронумерованные клетки известного размера. Со щитом связывают прямоугольную систему координат OXYZ. Испытываемую боевую часть (1) устанавливают с известными координатами ее центра в системе координат щита, направляя поток поражающих элементов (4) на центральную часть щита. Со стороны разметки щита устанавливают скоростную цифровую видеокамеру (3).FIG. 1 shows a scheme for setting up tests of a fragmentation warhead with end throwing of striking elements in a shield target environment. A flat board (2) is placed vertically on the test site, marked on one side by rectangular numbered cells of a known size. A rectangular coordinate system OXYZ is associated with the shield. The tested warhead (1) is installed with the known coordinates of its center in the shield coordinate system, directing the flow of damaging elements (4) to the central part of the shield. A high-speed digital video camera (3) is installed on the side of the board marking.

Пример разметки щита показан на схеме фиг. 2. При испытании видеокамера регистрирует вспышки при пробитии щита поражающими элементами, начиная от момента подрыва боевой части - начала отсчета времени движения поражающих элементов. После испытания каждую клетку щита с пробоинами фотографируют цифровым фотоаппаратом.An example of a shield layout is shown in the diagram in Fig. 2. During testing, the video camera registers flashes when the shield is pierced by striking elements, starting from the moment the warhead is detonated - the start of the timing of the movement of the striking elements. After testing, each cell of the shield with holes is photographed with a digital camera.

На фиг. 3 показана схема цифровой фотографии одной из клеток щита с пробоинами от поражающих элементов и нанесенным при постановке испытаний номером.FIG. 3 shows a diagram of a digital photograph of one of the cells of the shield with holes from the damaging elements and the number applied during the test.

Таким образом, исходными данными для определения характеристик осколочного поля испытываемой боевой части являются цифровые фотографии клеток щита и кадры цифровой видеокамеры.Thus, the initial data for determining the characteristics of the fragmentation field of the tested warhead are digital photographs of the shield cells and frames of a digital video camera.

Далее все действия проводят в компьютерной среде.Further, all actions are carried out in a computer environment.

На каждой фотографии клеток щита измеряют координаты четырех углов клеток - опорных точек - в пикселях. Координаты этих точек в системе координат щита OXYZ в метрах известны из постановки испытаний. На фиг. 3 измеренные координаты четырех углов клетки показаны знаками

Figure 00000004
. Углы клетки являются опорными точками. Их координаты в системе координат щита известны из постановки испытаний. Фотограмметрические уравнения связи координат точки в системе координат снимка и в наземной системе координат (Лобанов А.Н. Аналитическая фотограмметрия. М.: Недра, 1972. 224 с.):On each photograph of the cells of the shield, the coordinates of the four corners of the cells - the control points - are measured in pixels. The coordinates of these points in the OXYZ shield coordinate system in meters are known from the test. FIG. 3 measured coordinates of the four corners of the cell are shown by signs
Figure 00000004
... The corners of the cage are anchor points. Their coordinates in the shield coordinate system are known from the test. Photogrammetric equations for the connection of point coordinates in the image coordinate system and in the ground coordinate system (Lobanov A.N. Analytical photogrammetry. M .: Nedra, 1972. 224 p.):

Figure 00000005
Figure 00000005

где х, у - координаты точки в системе координат снимка, пиксели; рх - горизонтальный размер снимка, пиксели; XS, YS, ZS - координаты центра проекций снимка в наземной системе координат, м; sx=0,035 - горизонтальный размер 35-ти миллиметрового снимка, м; f - эквивалентное 35-ти миллиметровому снимку фокусное расстояние объектива съемочной камеры, м; хо, уо - координаты главной точки снимка, пиксели; a1, а2, а3, b1, b2, b3, c1, с2, с3 - безразмерные элементы матрицы преобразования координат точки из системы координат снимка в наземную систему координат с использованием угловых элементов ориентирования снимка α, ω, χ, градусы; ХР, YP, ZP - координаты точки в наземной системе координат, м.where x, y - coordinates of a point in the image coordinate system, pixels; px - horizontal image size, pixels; XS, YS, ZS - coordinates of the center of image projections in the ground coordinate system, m; sx = 0.035 - horizontal size of a 35 mm image, m; f is the focal length of the camera lens equivalent to a 35 mm picture, m; хо, уо - coordinates of the main point of the image, pixels; a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3 - dimensionless elements of the matrix of transformation of point coordinates from the image coordinate system to the ground coordinate system using the image orientation angular elements α, ω, χ, degrees; ХР, YP, ZP - coordinates of a point in the ground coordinate system, m.

Численно решая систему уравнений (1), вычисляют элементы ориентирования фотографий.By numerically solving the system of equations (1), the elements of photo orientation are calculated.

На каждой фотографии измеряют координаты геометрических центров пробоин в пикселях (на фиг. 3 показаны знаками «+») и по фотограмметрическим уравнениям, обратным уравнениям (1), вычисляют координаты пробоин в системе координат щита OXYZ, при этом Z-координаты пробоин в системе координат щита равны нулю. Таким образом, получают массив координат пробоин в системе координат OXYZ. По этим данным строят точечный график X-Y координат пробоин в системе координат щита OXYZ (диаграмму рассеяния) и рассчитывают плотность распределения поражающих элементов в поле поражения охваченном щитом.On each photograph, the coordinates of the geometric centers of the holes are measured in pixels (in Fig. 3 are shown by the signs "+") and, according to the photogrammetric equations inverse to equations (1), the coordinates of the holes are calculated in the OXYZ shield coordinate system, while the Z-coordinates of the holes in the coordinate system shields are zero. Thus, an array of holes coordinates in the OXYZ coordinate system is obtained. Based on these data, a dot graph of the X-Y coordinates of holes in the shield coordinate system OXYZ (scatter diagram) is plotted and the distribution density of the damaging elements in the field of damage covered by the shield is calculated.

На фиг. 4 показана схема диаграммы рассеяния пробоин в системе координат щита OXYZ, рассчитанных по фотографиям клеток щита, например, для щита размерами 4,5×5 м.FIG. 4 shows a diagram of the scattering diagram of holes in the OXYZ shield coordinate system, calculated from photographs of the shield cells, for example, for a shield with dimensions of 4.5 × 5 m.

На одном из цифровых кадров скоростной видеокамеры измеряют координаты любых четырех углов клеток - опорных точек - в пикселях.On one of the digital frames, a high-speed video camera measures the coordinates of any four corners of the cells - reference points - in pixels.

На фиг. 5 показана схема кадра видеокамеры с измеренными четырьмя опорными точками (показаны знаками

Figure 00000006
). Координаты этих точек в системе координат щита OXYZ в метрах известны из постановки испытаний. Численно решая систему уравнений (1), вычисляют элементы ориентирования кадров.FIG. 5 shows a diagram of a video camera frame with measured four reference points (shown by signs
Figure 00000006
). The coordinates of these points in the OXYZ shield coordinate system in meters are known from the test. By numerically solving the system of equations (1), the elements of frame orientation are calculated.

Координаты геометрических центров пробоин, вычисленные по фотографиям клеток щита, из системы координат щита OXYZ пересчитывают в систему координат кадров OkXkYk скоростных видеокамер по формулам (1). Таким образом, получают массив координат геометрических центров пробоин в системе координат кадров в пикселях: xk, yk. По этим данным строят точечный график (диаграмму рассеивания координат пробоин в системе координат кадров) зависимости (ру-yk) от xk, где ру - вертикальный размер кадра.The coordinates of the geometric centers of the holes, calculated from the photographs of the cells of the shield, from the coordinate system of the shield OXYZ are recalculated into the frame coordinate system OkXkYk of high-speed video cameras according to the formulas (1). Thus, an array of coordinates of the geometric centers of the holes is obtained in the frame coordinate system in pixels: xk, yk. Based on this data, a dot plot (a diagram of the scattering of the coordinates of holes in the frame coordinate system) of the dependence (py-yk) on xk is built, where py is the vertical size of the frame.

Указав координаты пробоины в системе координат кадров, в компьютерной среде выделяют фрагменты кадров и фрагмент точечного графика (диаграммы рассеивания координат пробоин в системе координат кадров) зависимости (ру-yk) от xk в окрестности этой пробоины. Размеры области выделения одинаковы для фрагментов кадров и фрагмента графика. Последовательно просматривают фрагменты кадров в окрестности указанной пробоины и фиксируют время между началом отсчета времени и вспышкой при пробитии щита поражающим элементом. Если на фрагменте n-го от начала отсчета времени кадра появилась вспышка, время между началом отсчета и вспышкой равно n⋅Δt, где Δt - известный период съемки видеокамеры.Having indicated the coordinates of the hole in the frame coordinate system, fragments of frames and a fragment of the dot graph (scattering diagram of the coordinates of holes in the frame coordinate system) of the dependence (py-yk) on xk in the vicinity of this hole are distinguished in the computer environment. The sizes of the selection area are the same for fragments of frames and a fragment of a graph. Fragments of frames in the vicinity of the specified hole are sequentially viewed and the time between the start of the countdown and the flash when the shield is penetrated by the striking element is recorded. If a flash appears on the n-th fragment from the start of the frame time, the time between the start of the frame and the flash is equal to n⋅Δt, where Δt is the known video camera shooting period.

На фрагментах последовательных кадров могут появляться вспышки и от других поражающих элементов. Кроме того, при скоростной съемке на последовательных кадрах некоторых камер цветовые яркости пикселей могут меняться. Это «мерцание» пикселей исследователь может принять за вспышки при пробитии щита поражающими элементами («ложное» пробитие) или наоборот, принять вспышку за «мерцание». Поэтому, для исключения потери или приобретения ложных данных о пробитии щита поражающими элементами указанную пробоину и соответствующую ей вспышку идентифицируют по взаимному расположению вспышек на фрагментах кадров и пробоин на фрагменте диаграммы рассеивания координат пробоин в системе координат кадров. Для этого, одновременно с просмотром фрагментов кадров, просматривают фрагмент диаграммы рассеивания координат пробоин в системе координат кадров.Fragments of sequential frames may also contain flashes from other destructive elements. In addition, with high-speed shooting on sequential frames of some cameras, the color brightness of the pixels may change. The researcher can take this “flickering” of pixels for flashes when the shield is penetrated by striking elements (“false” penetration), or vice versa, take the flash for “flickering”. Therefore, in order to eliminate the loss or acquisition of false data on the penetration of the shield by striking elements, the specified hole and the corresponding flash are identified by the relative position of flashes on fragments of frames and holes on a fragment of the scattering diagram of the coordinates of holes in the frame coordinate system. For this, simultaneously with viewing the frame fragments, a fragment of the scattering diagram of the coordinates of holes in the frame coordinates is viewed.

На схеме фрагмента диаграммы рассеивания координат пробоин в системе координат кадров фиг. 6б) изображен круг с горизонтальной линией, в центре которого находится выделенная пробоина. Этот круг - элемент дизайна компьютерного обеспечения. Также на этом фрагменте видны близлежащие пробоины, оказавшиеся на фрагменте диаграммы рассеивания. Просматривая фрагменты кадров в сторону увеличения времени, находят тот, на котором появились все вспышки, соответствующие пробоинам фрагмента диаграммы рассеивания координат пробоин в системе координат кадров.In the diagram of a fragment of the diagram of the scattering of coordinates of holes in the frame coordinate system of FIG. 6b) shows a circle with a horizontal line, in the center of which there is a highlighted hole. This circle is a design element of the computer software. Also, in this fragment, one can see the nearby holes, which turned out to be in the fragment of the scattering diagram. Looking through the fragments of the frames in the direction of increasing the time, they find the one on which all the flashes appeared, corresponding to the holes in the fragment of the scattering diagram of the coordinates of holes in the frame coordinate system.

На фиг. 6а) показана схема фрагмента того кадра, на котором появились вспышки от всех пробоин, появившихся в этом фрагменте. Для облегчения идентификации в центре фрагмента кадра изображен круг того же масштаба, что и круг на фрагменте диаграммы рассеивания координат пробоин в системе координат кадров.FIG. 6a) shows a diagram of a fragment of the frame in which flashes appeared from all holes that appeared in this fragment. To facilitate identification, a circle is depicted in the center of the frame fragment of the same scale as the circle in the fragment of the scattering diagram of the coordinates of holes in the frame coordinate system.

Из фиг. 6 ясно, что выделенная пробоина находится в центре фрагмента кадра. Таким образом, идентифицируют выделенную пробоину и соответствующую ей вспышку. Просматривая фрагменты кадров в сторону уменьшения времени, если это необходимо, находят тот кадр, на котором появилась вспышка, соответствующая выделенной пробоине и фиксируют время между началом отсчета времени и вспышкой при ударе поражающего элемента о щит. Процедуру проводят для каждой пробоины.From FIG. 6, it is clear that the highlighted hole is in the center of the frame fragment. Thus, the identified hole and the corresponding flash are identified. Looking through the fragments of the frames in the direction of decreasing the time, if necessary, they find the frame on which the flash appeared corresponding to the selected hole and fix the time between the start of the countdown and the flash when the striking element strikes the shield. The procedure is carried out for each hole.

По координатам центров пробоин в системе координат щита OXYZ, известным координатам боевой части в системе координат щита OXYZ и зафиксированным моментам времени вычисляют средние скорости и баллистические коэффициенты каждого поражающего элемента, а по этим значениям - модули начальных скоростей каждого поражающего элемента, включая экваториальные и меридиональные углы, определяющие направления полета поражающих элементов, по формулам:The coordinates of the centers of holes in the OXYZ shield coordinate system, the known coordinates of the warhead in the OXYZ shield coordinate system and the fixed points in time are used to calculate the average velocities and ballistic coefficients of each striking element, and from these values, the modules of the initial velocities of each striking element, including the equatorial and meridian angles determining the direction of flight of the striking elements, according to the formulas:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где X=Хр-Ха; Y=Yp-Ya;

Figure 00000009
Ха, Ya - координаты проекции центра боевой части на щит; Xp, Yp - координаты геометрических центров пробоин в системе координат щита; R - модуль Z-координаты центра боевой части, при этом экваториальные углы отсчитывают от вертикальной плоскости симметрии боевой части, проходящей через ее продольную ось в диапазоне от 0 до 360 градусов, меридиональные углы отсчитывают от точки пересечения продольной оси боевой части со щитом, в диапазоне от 0 до 90 градусов.where X = Xp-Xa; Y = Yp-Ya;
Figure 00000009
Ha, Ya - coordinates of the projection of the center of the warhead onto the shield; Xp, Yp - coordinates of the geometric centers of the holes in the shield coordinate system; R - module Z-coordinates of the center of the warhead, while the equatorial angles are counted from the vertical plane of symmetry of the warhead passing through its longitudinal axis in the range from 0 to 360 degrees, meridian angles are counted from the point of intersection of the longitudinal axis of the warhead with the shield, in the range from 0 to 90 degrees.

Использование предлагаемого способа позволит проводить измерения координат, скоростей экваториальных и меридиональных углов разлета всех поражающих элементов, попавших в щит мишенной обстановки, при увеличении точности измерений начальных скоростей поражающих элементов и исключении потери или приобретения ложных данных о пробитии щита поражающими элементами, что повышает информативность полигонных испытаний осколочных боевых частей.The use of the proposed method will make it possible to measure coordinates, velocities of equatorial and meridional angles of spread of all damaging elements that hit the target environment shield, while increasing the accuracy of measurements of the initial velocities of damaging elements and eliminating the loss or acquisition of false data on the penetration of the shield by projectile elements, which increases the information content of field tests fragmentation warheads.

Claims (4)

Способ определения основных характеристик осколочного поля при полигонных испытаниях осколочной боевой части в щитовой мишенной обстановке, выполненной из листового материала в виде плоского вертикального щита, включающий подрыв боевой части на известном расстоянии от щита и скоростную видеорегистрацию пробития щита, отличающийся тем, что щит размечают на прямоугольные пронумерованные клетки известного размера; со щитом связывают прямоугольную систему координат OXYZ; боевую часть устанавливают с известными координатами ее центра в системе координат щита, направляя поток поражающих элементов на щит; процесс пробития щита поражающими элементами регистрируют скоростной цифровой видеокамерой со стороны разметки; после испытания каждую клетку щита с пробоинами фотографируют цифровым фотоаппаратом; далее все действия проводят в компьютерной среде, а именно: на каждой фотографии измеряют координаты четырех углов клеток - опорных точек - и вычисляют элементы ориентирования фотографий; на каждой фотографии измеряют координаты геометрических центров пробоин и вычисляют координаты этих точек в системе координат щита OXYZ; на одном из цифровых кадров скоростной видеокамеры измеряют координаты любых четырех углов клеток - опорных точек - и вычисляют элементы ориентирования кадров; координаты геометрических центров пробоин из системы координат щита OXYZ пересчитывают в систему координат кадров скоростных видеокамер; указав координаты пробоины в системе координат кадров, просматривают фрагменты кадров в окрестности этой пробоины и фиксируют время между началом отсчета времени и вспышкой при пробитии щита поражающим элементом, при этом пробоины и соответствующие им вспышки идентифицируют по взаимному расположению вспышек на фрагментах кадров и взаимному расположению пробоин на фрагменте диаграммы рассеяния пробоин в системе координат кадров в окрестностях одинакового размера; по координатам центров пробоин в системе координат щита OXYZ, известным координатам боевой части в системе координат щита OXYZ и зафиксированным моментам времени вычисляют средние скорости и баллистические коэффициенты каждого поражающего элемента, а по этим значениям - модули начальных скоростей каждого поражающего элемента, включая экваториальные (θ) и меридиональные (ϕ) углы по формуламA method for determining the main characteristics of a fragmentation field during field tests of a fragmentation warhead in a shield target environment made of sheet material in the form of a flat vertical shield, including the detonation of the warhead at a known distance from the shield and high-speed video recording of the shield penetration, characterized in that the shield is marked on rectangular numbered cells of known size; a rectangular coordinate system OXYZ is associated with the shield; the warhead is installed with the known coordinates of its center in the shield coordinate system, directing the flow of damaging elements onto the shield; the process of penetrating the shield with striking elements is recorded with a high-speed digital video camera from the side of the marking; after testing, each cell of the shield with holes is photographed with a digital camera; then all actions are carried out in a computer environment, namely: on each photograph, the coordinates of the four corners of the cells - reference points - are measured and the elements of orientation of the photographs are calculated; on each photograph, the coordinates of the geometric centers of the holes are measured and the coordinates of these points are calculated in the OXYZ shield coordinate system; on one of the digital frames of a high-speed video camera, the coordinates of any four corners of the cells - reference points - are measured and the elements of frame orientation are calculated; coordinates of the geometric centers of holes from the OXYZ shield coordinate system are recalculated into the frame coordinate system of high-speed video cameras; specifying the coordinates of the hole in the frame coordinate system, view fragments of frames in the vicinity of this hole and record the time between the start of time and the flash when the shield is penetrated by the striking element, while the holes and the corresponding flashes are identified by the relative position of the flashes on the fragments of the frames and the relative position of the holes on a fragment of the scattering diagram of holes in the frame coordinate system in the vicinity of the same size; from the coordinates of the centers of holes in the OXYZ shield coordinate system, the known coordinates of the warhead in the OXYZ shield coordinate system and the fixed points in time, the average velocities and ballistic coefficients of each striking element are calculated, and from these values, the modules of the initial velocities of each striking element, including equatorial (θ) and meridional (ϕ) angles by the formulas
Figure 00000010
Figure 00000010
ϕ=arctg(r/R),ϕ = arctan (r / R), где X=Хр-Ха; Y=Yp-Ya;
Figure 00000011
Ха, Ya - координаты проекции центра боевой части на щит; Хр, Yp - координаты геометрического центра пробоины в системе координат щита OXYZ; R - модуль Z-координаты центра боевой части в системе координат щита OXYZ, при этом экваториальные углы отсчитывают от вертикальной плоскости симметрии боевой части, проходящей через ее продольную ось в диапазоне от 0 до 360 градусов, меридиональные углы отсчитывают от точки пересечения продольной оси боевой части со щитом в диапазоне от 0 до 90 градусов.
where X = Xp-Xa; Y = Yp-Ya;
Figure 00000011
Ha, Ya - coordinates of the projection of the center of the warhead onto the shield; Хр, Yp - coordinates of the geometric center of the hole in the shield coordinate system OXYZ; R is the module of the Z-coordinate of the center of the warhead in the OXYZ shield coordinate system, while the equatorial angles are counted from the vertical symmetry plane of the warhead passing through its longitudinal axis in the range from 0 to 360 degrees, the meridional angles are counted from the point of intersection of the longitudinal axis of the warhead with a shield ranging from 0 to 90 degrees.
RU2020134652A 2020-10-21 2020-10-21 Method for determining key characteristics of fragment cloud during ground tests of fragmentary bomb in shield target environment RU2749030C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134652A RU2749030C1 (en) 2020-10-21 2020-10-21 Method for determining key characteristics of fragment cloud during ground tests of fragmentary bomb in shield target environment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134652A RU2749030C1 (en) 2020-10-21 2020-10-21 Method for determining key characteristics of fragment cloud during ground tests of fragmentary bomb in shield target environment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749030C1 true RU2749030C1 (en) 2021-06-03

Family

ID=76301488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134652A RU2749030C1 (en) 2020-10-21 2020-10-21 Method for determining key characteristics of fragment cloud during ground tests of fragmentary bomb in shield target environment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749030C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788241C1 (en) * 2022-07-26 2023-01-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") Method for evaluating the penetrating effect of fragments of an axisymmetric fragmentation munition with an axisymmetric fragment scattering field

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2353893C2 (en) * 2007-03-09 2009-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана" (ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э.Баумана") Method of measuring separation velocity of shell splinters (odintsov's method)
RU2518678C1 (en) * 2013-03-26 2014-06-10 Сергей Михайлович Мужичек Method of determining characteristics of fragmentation field of ammunition and device for its implementation
KR102136264B1 (en) * 2019-05-14 2020-07-21 국방과학연구소 Fragmentation data acquistion technique and system based on deep learning

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2353893C2 (en) * 2007-03-09 2009-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана" (ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э.Баумана") Method of measuring separation velocity of shell splinters (odintsov's method)
RU2518678C1 (en) * 2013-03-26 2014-06-10 Сергей Михайлович Мужичек Method of determining characteristics of fragmentation field of ammunition and device for its implementation
KR102136264B1 (en) * 2019-05-14 2020-07-21 국방과학연구소 Fragmentation data acquistion technique and system based on deep learning

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KR 2136264 B1 (21.07.2020. *
Авиационные боеприпасы под ред. В.А. Кузнецова. ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1968, 602 с. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788241C1 (en) * 2022-07-26 2023-01-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") Method for evaluating the penetrating effect of fragments of an axisymmetric fragmentation munition with an axisymmetric fragment scattering field
RU2809643C1 (en) * 2022-10-06 2023-12-14 Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В. Бахирева" (АО "ГосНИИмаш") Method for recording velocities of striking elements for axisymmetric fragmentation ammunition and stand for its implementation
RU2806011C1 (en) * 2023-01-11 2023-10-25 Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В. Бахирева" (АО "ГосНИИмаш") Method for determining initial velocity modules of striking elements in low-velocity fragmentation fields when testing ammunition in panel target environment
RU2809031C1 (en) * 2023-05-11 2023-12-06 Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В. Бахирева" (АО "ГосНИИмаш") Stand for recording velocities of striking elements for axisymmetric fragmentation ammunition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2353893C2 (en) Method of measuring separation velocity of shell splinters (odintsov's method)
CN105716524B (en) A kind of laser multiple target standing target measurement device and measurement method
CN105785064B (en) A kind of the Projectile velocity measurements device and its measurement method of any direction incidence
CN108008349B (en) Method for positioning explosive core
Decker et al. Measurement of bullet impact conditions using automated in-flight photography system
US10612891B1 (en) Automated ammunition photogrammetry system
CN110145970B (en) Fragment or shot scattering characteristic testing device
RU2749030C1 (en) Method for determining key characteristics of fragment cloud during ground tests of fragmentary bomb in shield target environment
RU2604909C1 (en) Method for assessment of firing efficiency of combat remote controlled module located on mobile object
CN115661209B (en) Method and system for measuring damage elements of explosion power field based on event camera
RU2570025C1 (en) Determination of blast coordinates and projectile energy characteristics at tests
RU2806011C1 (en) Method for determining initial velocity modules of striking elements in low-velocity fragmentation fields when testing ammunition in panel target environment
RU2294526C1 (en) Method for determination of proximity fuse-range at tests of guided missile
RU2809643C1 (en) Method for recording velocities of striking elements for axisymmetric fragmentation ammunition and stand for its implementation
Gerasimov et al. Background oriented schlieren method as an optical method to study shock waves
CN111829403B (en) Experimental observation method for explosive forming projectile transient damage process
RU2231738C2 (en) Method for determination of exterior ballistic characteristics of flight of bullets and projectiles
RU2149340C1 (en) Method for determination of miss in fire by burst by tracer antiaircraft shells
RU2562871C1 (en) Targets layout for testing ammunition with circular fragmentation field
RU2809031C1 (en) Stand for recording velocities of striking elements for axisymmetric fragmentation ammunition
RU2627346C1 (en) Parameters determination method of splinter battlefield three-d distributed elements
CN114324817B (en) Unmanned aerial vehicle-based explosive TNT equivalent measurement system and measurement method
RU2783083C2 (en) Method for remote measurement of spatial and time characteristics of aerosol screens
RU2752131C1 (en) Measuring and recording complex for determining intraballistic and trajectory parameters of projectile
RU2784843C1 (en) Method for testing axisymmetric fragmentation ammunition with nonaxisymmetric fragment expansion field