Рысев Леонид Леонидович : другие произведения.

Шагающие платформы

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
Школа кожевенного мастерства: сумки, ремни своими руками
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Оценка на глазок выдуманых шагоходов. На примерах из БаттлТеха.


   Двуногие шагающие платформы.
  
                                                                                          Перельману посвящается.
  
   (версия от 25 апреля 2010 г.)
  
   Часть 1. Устойчивость двуногих шагающих платформ
  
   Модели шасси для шагающих платформ.
  
   Пусть есть сила F и точка приложения C к модели шагающей платформы. Минимально необходимой будет считаться сила, такая, что приложенная в точку С вызывает опрокидывание, а при произвольном изменении точки приложения опрокидывание будет невозможным. Ставится задача определить нижнюю оценку силы или импульса, которые приведут к опрокидыванию платформы.
   По умолчанию полагается, что шагающая платформа должна быть устойчива при беге, ходьбе и стоянии на месте для всех ожидаемых типов поверхности по которой приходится передвигаться (далее - подстилающей поверхности).
  
   Модели платформ.
  
   Рассмотрим 3 модели шагающих платформ и вопрос устойчивости их под действием опрокидывающей силы. Все три модели обладают рядом общин свойств: высотой, массой, формой ступни, высотой корпуса, длинной ноги, количеством суставов, положением центра масс.
   Модель Femina. При движении вперед за счет работы развитого тазобедренного сустава ставит ноги одну за другой, по прямой линии. Проекция центра масс движется строго по этой же линии. При этом движение вперед отличается великолепной плавностью, практически без подъемов и спусков и без боковых колебаний.
   Модель Mas. При движении вперед за счет работы развитого тазобедренного сустава ставит ноги по обе стороны от условной лини, на которую проецируется центр масс. При этом проекция центра масс проходит по внутренним краям ступней и тоже представляет собой прямую линию. При движении вперед ожидаемы небольшие колебания вверх-вниз и незначительные боковые колебания.
   Модель Deformis. Ввиду недостаточно развитого тазобедренного сустава ограничена в подвижности. В этом суставе возможны исключительно движения вперед-назад, без возможности поворота. При движении вперед возникают значительные колебания, обусловленные тем, что центр масс движется не по прямой линии, а по сложной трехмерной кривой, проекция которой на подстилающую поверхность образует синусоиду. Имеет две вариации Deformis-1 и Deformis-2, которые отличаются строением голеностопного сустава. Deformis-1 имеет как подъем (возможность наклонять ступню веред-назад) так и боковое качание (возможность наклонять ступню вправо-влево). Deformis-2 имеет лишь подъем.
  
   Воздействие толчка.
  
   Рассмотрим воздействие бокового толчка область выше тазобедренного сустава на шагающую модель. Это требование можно сформулировать так: модель должна быть устойчива во время стояния на одной ноге.
  
   Есть два направления толчка: наружу и внутрь, определяемые направлением от ступни на середину платформы. При толчке наружу для опрокидывания достаточно вы вывести проекцию центра масс платформы за пределы площадки опоры(ступни). При толчке внутрь многое зависит от того, как быстро можно приставить ногу для создания дополнительной опоры.
  
   Модель Femina, для опрокидывания наружу нужно наклонить так, чтобы проекция центра масс прошла половину ширины стопы. При толчке внутрь - как минимум полторы ширины стопы. Это обусловлено тем, что великолепная подвижность в суставе позволяет поставить ногу оптимальным способом.
  
   Модель Mas, для опрокидывания наружу нужно наклонить так, чтобы проекция центра масс прошла ширину стопы. При толчке внутрь - как минимум ширину стопы. Это меньше чем у модели Femina ввиду того, что исходное положение проекции центра масс было не на середине стопы, а с краю. Таким образом модель Mas почти одинаково устойчива к толчкам наружу и внутрь.
  
   Модель Deformis, для опрокидывания наружу нужно наклонить так, чтобы проекция центра масс прошла от половины до одной ширины стопы. Это основано на том, ось вращения в голеностопе может быть расположена как по центру стопы, так и на ребре. При опрокидывании внутрь ограничения на подвижность в тазобедренном суставе не позволяют оперативно подставить ногу в случае толчка. Это приводит к тому, что устойчивость всей платформы определяется диной пути проекции центра масс в пределах уже стоящей на поверхности опоры - остатком ширины ступни. Установка оси на ребро хоть и выгодна сточки зрения КПД передижения, но провоцирует частые падения платформы. Следовательно, разумным выбором будет установка оси вращения на середину стопы.
  
   Детализация толчка.
  
   Пусть толчок приходит в некоторую точку С на боковой поверхности корпуса, с некоторыми углами к вертикали и горизонтали. При этом модель уже имеет собственный вектор скорости V. Модель будет опрокидываться на бок, и проворачиваться вокруг вертикальной оси проходящей через центр масс. Каждому движению будет противодействовать сила трения. При расчетах нужно не забывать, что каждая компонента силы (или импульса) действует на свой рычаг.
  
   Для того чтобы не учитывать силу трения при переворачивании нужно подобрать углы приложения силы следующим образом. Опишем вокруг платформы параллелепипед так, чтобы его высота, ширина и толщина совпадали с высотой, шириной и толщиной шагающей платформы.
  
   Проводится отрезок, от внешней стороны стопы до ребра верхнего ребра на противоположной стороне платформы. Толчок, опрокидывающий платформу, будем производить перпендикулярно ему. В первом приближении, такое приложение вектора позволит разложить опрокидывающую и поворачивающую силы, действующие на платформу.
  
   Рассмотрим поведение платформ под действием поворачивающей силы. Вне зависимости от типа платформа при толчке сохраняет контакт ступни и поверхности, по которой движется платформа (подстилающей поверхности). Предположим, что приводы ног постоянно надежно фиксируют положение ступни, не позволяя платформе свободно вращаться в голеностопе. Если силы трения не хватит для предотвращения поворота, то учитывая, что есть неплохое сцепление с подстилающей поверхностью, можно парировать поворот усилием в голеностопе.
   При этом надо помнить, что скорость платформы V и скорость, которую платформа приобретет под действием силы - величины векторные. И их сумма по модулю будет меньше суммы модулей скоростей.
   Следовательно, при умеренном толчке, достаточно мощных мышцах и достаточной подвижности в тазобедренном суставе, позволяющей подставлять ногу, скорость платформы V оказывает стабилизирующее(!) воздействие для платформ Femina и Mas.
  
   Стабилизация с помощью гироскопа.
  
   Положим, что на шагающей платформе установлен гироскоп, который можно разгонять и тормозить для того, чтобы сообщать платформе некоторой момент импульса. Такой гироскоп на шагающей платформе нужен по ряду причин.
   1. Если нога платформы не дошла до требуемого положения и действительная вертикаль не совпадает с требуемой для обеспечения уверенного шага.
   2. При сильных и неожиданных порывах ветра.
   3. Мягкая подстилающая поверхность может деформироваться под ступней во время шага, что приводит к отклонению и застреванию платформы в положении неустойчивого равновесия.
   4. Прочие возмущения.
   Таким образом, в расчетах нужно учитывать как наличие гироскопа, так и рассеиваемую им энергию. Но не стоит полагаться исключительно на гироскоп. Причина этого будет показана в части второй.
  
   Расчет на примере.
  
   Рассмотрим пример двуногой шагающей платформы из BattleTech. Судя по описанию, многие шагающие платформы созданы на шасси Deformis-2. Например, платформа UrbanMech (по изображению в TRO3025). Похожее шасси платформы MadCat (http://s59.radikal.ru/i166/1003/20/57eb1c096c52.jpg) относится к типу Deformis-1. При этом в том же TRO3025 есть модель Spider имеющая, судя по изображению, весьма подвижный тазобедренный сустав.
  
   Рассчитаем платформу UrbanMech.
   Заложимся на такие параметры:
   - высота 7 м
   - ширина 3,5 м
   - длинна ступни 2 м
   - ширина ступни 1 м
   - высота точки приложения силы - 5 м
   - масса 30 т
   - центр масс находится в геометрическом центре описанного параллелепипеда.
   - скорость движения вперед игнорируется.
   - поворот происходит по центру стопы.
  
   Опрокидывающий импульс в зависимости от массы и габаритов. Боковой опрокидывающий импульс рассчитывается через работу.
   OB= sqrt(1^2+7^2)=7,07 м
   OM=OB/2= 3,53 м
   h=3,5 м
   delta h = 3,5*10^-2 м
   E=mgh
   E=m*v*v/2
   m=3*10^4 кг
   g=9,8 м/(сек*сек)
   h= 3,5*10^-2 м
   E = 30.000*9,8*0,035 кг*м*м/(сек*сек)
   E = 10290 кг*м*м/(сек*сек)
   v= 8,28*10^-1 м/сек
   m*v=24847 кг*м/сек
   Поворачивающий импульс рассчитывается сложнее. Зафиксируем известное: угол между векторами импульсов находится из треугольника OBP. alpha = Arcsin(1/7,07); alpha = 8,13 градусов.
   Исходная сила раскладывается на две, которые соотносятся пропорционально длинам рычагов.  Рычаги находим так:
   OB= 7,07 Длину второго рычага примем как половину ширины - 3,5 /2 м.
   F1/7,07=F2/1,75.
   где F1 - сила переворачивающая платформу на бок.
         F2 - сила поворачивающая вокруг вертикальной оси.
   В отличие от переворачивающей силы, сила поворачивающая платформу вокруг своей оси должна превышать силу трения.
   Искомая компонента силы в точке С может быть найдена из таких соображений:
   F2=(F4+F3)
   F4 - сила равная силе трения при вращении вокруг центра масс с противоположным знаком, F3 - остаток.  Таким образом,  F4 - та сила, что не совершает работы.
   F1/7,07=(F4+F3)/1,75.
   где F1 - сила переворачивающая платформу на бок.
   F4 находим из прижимающей силы равной по модулю весу платформы и  коэффициента трения. Поскольку данных о коэффициенте  трения скольжения у нас нет, но можно предположить, что он не лучше скольжения металла по металлу - 0,2, но не хуже чем резина по гравию - 0,5. Действительный расчет должен включать в себя учет разрушения подстилающей поверхности, образование выбоины и скачкообразный рост силы трения(!).
   Пока же ограничимся заниженным значением 0,2.
   F4=3*10^4*2*10^-1 кг*м/(сек*сек) =6 000  кг*м/(сек*сек)
   Силу можно найти из формулы:
   E=A=F*D, где D - путь пройденный телом под воздействием силы.
   Поскольку путь D не прямой и сила прилагается в разных точках разная, то в расчет будут взяты: спрямленный путь и проекция силы на горизонтальную плоскость. Путь равен 1,75 м. Смещающая компонента силы будет равна Fpr = F*cos(alpha).
   F1=10290 кг*м*м/(сек*сек)/1,75 м = 5880 кг*м/(сек*сек)
   5880/7,07=(6 000+ F3)/ 1,75
   Из чего F3 = -4544 < 0 (!!) Получается, что сила трения съедает всю дополнительную силу, а значит и работу. Из чего следует, что эту компоненту импульса можно игнорировать.
   Итого, фиксируется значение опрокидывающего импульса в 22980 кг*м/сек.
  
   Усложнение модели, ведение в расчет атмосферы.
  
   Предыдущее значение получено для прямоугольной платформы в вакууме. Действительно, в расчетах нигде не фигурируют: ни длинна ступни, ни парусность платформы.
   Вначале добавим ветер. Пусть платформа рассчитана на уверенное передвижение при скоростях ветра до 20 м/сек.
   Начнем с того предположения, что шагающая платформа обеспечивает максимальную парусность. Это достигается поворотом верхней части платформы перпендикулярно к потоку воздуха.
   Согласно (http://rosinmn.ru/vetro/teorija_parusa/teorija_parusa.htm) сила паруса равна: Fp=1/2*c*roh*S*v^2, где с - безразмерный коэффициент парусности, roh - плотность воздуха, S - площадь паруса, v - скорость ветра.
   Поскольку будем считать, что платформа совершила поворот корпуса, то площадь равна произведению высоты на ширину(!) и на коэффициент заполнения. S = 7*3,5*1/2=12,25. Roh = 1,22 кг/м*м*м. Коэффициент парусности равен 1,33 для больших парусов и 1,13 для маленьких. Будем считать, что силуэт платформы состоит из набора маленьких парусов.
   Fp=1/2*1,13*1,22*12,25*20*20 кг*м/(сек*сек) = 3377,57 кг*м/(сек*сек)
   Эта сила действует во время всего опрокидывания, во время прохождения центром масс всего пути в 1/2 ширину стопы. Это составит работу А=1688,785 кг*м*м /(сек*сек). Ее нужно вычесть из работы, которую ранее расходовали на опрокидывание платформы.
   Перерасчет даст Е=(10290-1689) кг*м*м /(сек*сек). Из чего v = 7,57^-1 м/с; m*v= 22716 кг*м /сек.
  
   В действительности нужно получить иное значение импульса. В верхней точке траектории сила, с которой платформа сопротивляется переворачиванию стремится к нулю, а сила ветра остается неизменной. Это приводит к гарантированному переворачиванию. Для правильного расчета нужно найти угол, при котором сила ветра сравняется с силой, с которой платформа сопротивляется переворачиванию. Поскольку сила сопротивления действует по дуге, имеет переменный модуль, то ее можно найти как:
   Fсопр = Fверт * sin (alpha), где alpha - угол отклонения от вертикали, Fверт - сила которая нужна для подъема платформы на высоту в 3,5*10 ^-2 м.
   Fверт = 3*10^4*9,8 кг*м/(сек*сек).
   Alpha = Arcsin(3*10^4*9,8 / 3377,57) = Arcsin(1,15*10^-4) = 0,66 градуса.
  
   Теперь путь, который не нужно проходить получается умножением проекции всего пути на полученный синус. А высота подъема исчисляется как разность старой высоты и новой, умноженной на косинус.
   delta h = ((7,07*cos(0,66) - 7)/2) = 3,47*10^-2
   E = 3*10^4*9,8*3,47*10^-2 - 1689+1689*sin(0,66) = 10202-1689+19 = 8532. Из чего v = 7,54^-1 м/с; m*v= 22620 кг*м /сек.
  
   Усложнение модели, угол отклонения от вертикали.
  
   Дальнейшее усложнение зависит от группы факторов, которые имеют разную природу, но приводят к сходному эффекту. Качество подстилающей поверхности, рельеф и навыки пилота определяют то, с какой точностью платформа приходит на ногу и соответственно к тому, насколько сильно отклоняется от вертикали ось, проходящая через центр масс и середину стопы. Чем выше скорость движения платформы, тем больше ожидаемое отклонение от вертикали. Чем больше среднее отклонение, тем меньший средний импульс нужен для опрокидывания платформы.
  
   Точная оценка этих параметров требует сложных натурных экспериментов или построения полной модели платформы и среды. Грубая оценка, полученная за пару минут хождения по комнате с отвесом дала среднее значение, на глазок равное 4 градуса. Значение 0,66 градуса полученное для ветра будем считать включенным. Применяется расчет аналогичный расчету поправки для ветра.
   delta h = ((7,07*cos(4) - 7)/2) = 2,63*10^-2
   E = 3*10^4*9,8*2,62*10^-2 - 1689 + 1689*sin(4) = 6161. Из чего v = 6,4^-1 м/с; m*v= 19200 кг*м /сек.
  
   Часть 2. Гироскопы на шагающих платформах.
  
   Произведем качественный анализ структуры и устройства гироскопа, а также способов его применения.
  
   Пусть есть некоторый гироскоп с как минимум 3 маховиками. Предположим, маховиков всего лишь 3. Тогда если толчок в одну сторону парируется торможением гироскопа, то толчок в другую должен парироваться разгоном гироскопа. Как вино из расчетов в первой части время разгона составляет порядка 0,5 сек.
  
   Пусть мы не ограничены мощностью привода, что разгоняет гироскоп. Тогда в вышеупомянутом случае нужно удвоить значение момента импульса, что при неизменной массе маховика потребует учетверения запасенной энергии. Или троекратного увеличения мощности привода. Если же держать маховик покоящимся и разгонять его лишь в момент толчка, то это выглядит намного выгоднее с точки зрения массы привода.
  
   Если же есть ограничения на мощность привода, то имеет смысл разделить маховик на 2 части, вращающиеся на одной оси в противоположные стороны. Конечно, это потребует увеличения запаса энергии при том же значении момента импульса. Но время разгона будет уже не 0,5 сек., а паузой равной как минимум времени работы автомата заряжания. По умолчанию это значение будем считать равным 10 сек. Уменьшение массы маховика в два раза и увеличение времени в 20 раз даст возможность снизить мощность привода в 10 раз. Такой подход требует отдельного устройства для запасания и утилизации тепловой энергии.
   Будем предполагать, что есть некоторая эффективная трансмиссия, это позволит избежать необходимости установки 3 независимых приводов, по одному на каждую ось.
  
   Как бы там не было, есть еще ряд зависимостей между свойствами гироскопа.
  
   Маховик должен быть по возможности размещен на одной оси с центром масс. Такое размещение позволяет выбрать для шагающей платформы минимальное значение момента импульса. Следовательно, для оптимального размещения нужно установить маховики так:
   - маховик, качающий вокруг вертикальной оси - поднят из центра масс вверх или опущен вниз,
   - маховик, качающий вперед-назад - смещается вправо или влево,
   - маховик, качающий вправо-влево - остается в центре масс.
   Такая компоновка хорошо вписывается в торс шагающей платформы.
  
   Между компонентами момента инерции маховика и структурными компонентами гироскопа наблюдаются такие связи:
   - площадь корпуса гироскопа пропорциональна квадрату радиуса маховика,
   - площадь гермокорпуса маховика прямо пропорциональна квадрату радиуса маховика.
   - масса трансмиссии или тормозной системы обратно пропорциональна массе и квадрату радиуса маховика (выводится через утилизируемую энергию).
   - масса двухосевого карданова подвеса или устройства аналогичного назначения прямо пропорциональна массе и радиусу маховика.
  
   Моменты инерции платформы и маховика можно найти по следующим формулам.
   Маховик в виде пустотелого цилиндра: I=m*r*r.
   Маховик в виде сплошного цилиндра: I=1/2*m*r*r.
   Момент инерции всей платформы посчитаем как у параллелепипеда I= 1/12*m*(l^2+ k^2). Величины l и k каждый раз берутся из разных проекций.
  
   Рассчитаем величины на примере все той же платформы UrbanMech.
   - высота 7 м
   - ширина 3,5 м
   - длинна ступни 2 м
   - ширина ступни 1 м
   - высота точки приложения силы - 5 м
   - масса 30 т
   - центр масс находится в геометрическом центре описанного параллелепипеда.
   - наличествует трехосевой гироскоп общей массой 1 т.
  
   Используя компоновку гироскопа можно сказать, что половина ширины маховика (вправо-влево) и ширина маховика (вперед-назад) занимают половину ширины платформы. Отобрав по 25 см. с каждой стороны на броню, несущий каркас и корпус гироскопа получим, что диаметр маховика составляет 3/2/ (1,5) = 1 м. Радиус равен 0,5 м.
   При плотности около 16 т./м.куб. можно получить маховик в виде низкого пустотелого цилиндра. Такая конфигурация намного предпочтительнее в плане расходования массы, нежели сплошной цилиндр.
  
   Моменты инерции всей платформы посчитаем как у параллелепипеда массой 30 т.
   I1= 1/12*m*(l^2+ k^2) = 1/12*30000*(3,5*3,5+7*7) =  153125 кг*м*м.
   I2= 1/12*m*(l^2+ k^2) = 1/12*30000*(3,5*3,5+2*2) =  40625 кг*м*м.
   I3= 1/12*m*(l^2+ k^2) = 1/12*30000*(2*2+7*7) =  132500 кг*м*м.
   Третий маховик, тот, что вращает вокруг вертикальной оси, нужен, когда платформа уже упала, чтобы помочь встать. Соответственно поделим массу маховиков в соотношении моментов инерции между маховиками. 1 = 61,25 X +53 X +16,25 X. X = 2/261. Наибольший интерес вызывает маховик вперед-назад. Его массу можно определить как 4,06*10^-1 массы всех маховиков.
  
   Пусть существует привод, развивающий достаточную мощность, чтобы можно было обойтись без системы теплоотвода и торможения. Пусть масса подвеса, корпусов, привода и всего остального составит 400 кг. Такое значение выглядит возможным, при условии применения легированного титана, высокотемпературных сверхпроводников и других сверхвысокотехологичных изысков.
   Тогда момент инерции маховика составит: I=m*r*r, m=243 кг. r=0,5 кг. I=60,9 кг*м*м. В то же время I3 = 132500 кг*м*м. При равном моменте импульса это даст соотношение угловых скоростей как 1 к 2176.
   Пусть для стабилизации нужна энергия равная 6161 Дж. Угловая скорость платформы составит: 3,05*10^-1 радиан/сек. Угловая скорость маховика составит 663,68 радиан/сек. Энергия на маховике составит 13,41 МДж!
   Для сравнения:
   - в пересчете на алюмотол 2,57 кг.
   - для БТ определена условная единица энергии равная 100 Мдж/15 = 6,66 МДж, тогда энергия на маховике составит 2 таких единицы.
  
   В реалистичном расчете нужно учесть, что:
   - импульс толчка может прийти в положении платформы с отклонением выше среднего, сразу после погашенного маховиком импульса выстрела, что потребует еще более высоких энергий, до 8 условных единиц,
   - в действительности даже сверхпроводники не спасут положение, виду слишком высокой массы.
  
   Для сравнения, реально существующий сверхпроводниковый 36,5 МВт привод от American Superconductor весит 69 тонн. Пусть есть возможность считать, что сверхпроводники будущего позволят уменьшить вес аналогичной установки еще в 5 раз. Это предположение исходит из того, что обычная современная установка такой мощности весит более 200 т. Пусть есть возможность запасать тепло в конструкции гироскопа и выводить его отдельным независимым устройством. Пусть применяется метод торможения, вместо метода разгона. Тогда масса привода составит 69*0,1*0,2 т. = 1,38 т. Что намного больше всей массы конструкции (1 т.).
  
   Адекватная компенсация толчков внешних сил работой маховика - нереальна.
  
   Часть 3. Стрельба с двуногих шагающих платформ
  
   Как видно из расчетов сделанных в первой части значение опрокидывающего импульса весьма велико. (Для сравнения: импульс снаряда из пушки 2а26 равен 18*905=16290 кг*м /сек.) В то же время если допустить компенсацию отдачи лишь с помощью устойчивости, то близкое совпадение по времени выстрела с платформы и попадания в платформу приведет к падению и серьезным повреждениям, даже без пробития брони. Рассчитаем способы, позволяющие поставить на платформу орудие со значительным импульсом, но без потери устойчивости.
  
   Пусть есть противооткатное устройство, что рассеивает максимальное количество тепла, расходуя на это энергию отката. Или запасают эту энергию в виде электричества, опять таки расходуя на это энергию отката.
   A = F*D = E, где F - сила трения (или ее аналог), D - длина пути отката. Обычно можно показать зависимость силы трения от скорости движения откатника. При этом, чем меньше скорость, тем меньше сила трения, при неизменном коэффициенте трения. Будем считать, что существует такое устройство откатника, что позволяет создавать одну и ту же силу трения при убывающей(!) скорости подвижной части.
  
   Чтобы платформа не начала опрокидываться, надо чтобы сила трения была меньше силы, с которой платформа сопротивляется переворачиванию.
   Угол между горизонталью и силой равен углу полученному ранее, в Ч1, когда определяли оптимальный угол подбрасывания. Он равен 8,1 градуса. Прилагаемая сила проходит угол от 8,1 до 0 градусов. Следовательно, от 8,1 нужно отнять средний угол отклонения от вертикали, равный 4 градусам.
  
   Fсопр = Fверт * sin (alpha), где alpha - результирующий угол.
   Fверт = 3*10^4*9,8 кг*м/(сек*сек).
   alpha = 4.1 градуса.
   Fсопр = 21021 кг*м/(сек*сек).
   От нее нужно отнять ожидаемую силу ветра, из Ч1. Fветра= 3377,57 кг*м/(сек*сек).
   Результат будет таков: Fрез = 17643 кг*м/(сек*сек).
   Работа этой силы никоим образом не расходует запас устойчивости платформы. Более того, будем считать, что перенос веса с ноги на ногу производится так, что не увеличивает угла отклонения. Тогда можно полагать, что сила сопротивления переворачиванию не уменьшается.
  
   Современные танковые орудия имеют длину отката порядка 30-40 см. Пусть на шагающей платформе стоит орудие с ходом отката в 1,5 метра и некоторой массой откатываемой части.
  
   В первом варианте 1 метр идет на откат с трением, оставшиеся 0,5 метра - для обеспечения обычного отката и наката. (Как известно, обычные противооткатные устройства рассчитаны в первую очередь для уменьшения силы и мощности отката.)
   Тогда A = F*D = E, E= 17643 кг*м*м /(сек*сек). Если вес откатываемой части составит 2 т. Из чего v1 = 4,2 м/с; m1*v1= 8400 кг*м /сек.
   Если вес откатываемой части составит 4 т. Тогда v2 = 2,97 м/с; m2*v2= 11880 кг*м /сек.
   Наконец, если вес откатываемой части составит 8 т. v3 = 2,1 м/с; m3*v3= 16800 кг*м /сек.
   Больший вес откатываемой части вызывает значительные сомнения.
   Отдельный откат на 0,5 метра нужен для того, чтобы сила, действующая на платформу во время выстрела, не приводила к разрушениям. Это же позволит добавить к импульсу, погашаемому трением, часть или весь импульс, компенсируемый устойчивостью платформы. К сожалению, такой способ увеличивает риск падения платформы при попаданиях. Что в свою очередь увеличивает вероятность серьезного ремонта ходовой и всего выступающего оборудования даже без пробитий брони.
   Второй вариант предполагает, что все 1,5 метра уйдут на откат с трением. Если вес откатываемой части составит 8 т., то E= 3/2*17643 кг*м*м /(сек*сек), v4 = 2,57 м/с; m3*v4= 20560 кг*м /сек. Сравнив это с значением 19200 кг*м /сек получим, что такая пара чисел весьма похожа на правду. При такой комбинации факторов опрокинуть платформу можно будет лишь в случае попадания из предельного по характеристикам орудия с небольшого расстояния. Иначе трение о воздух уменьшит скорость снаряда, а значит и импульс.
  
   Максимальный темп стрельбы определяется частотой шагов. Для уверенной постановки ноги требуется сделать два шага. Полагая, что платформа может совершать 2 шага в секунду, то минимальный промежуток между залпами составит 1 сек. Этот промежуток намного меньше времени работы современных автоматов заряжания. Следовательно, огневая производительность шагающей платформы будет определяться автоматом заряжания.
  
   Орудия БТ делятся на классы. Самые тяжелые (АС/20) должны иметь скорость снаряда порядка 300-400 м/сек., если исходить из прицельной дальности по мишени типа шагающая платформа. Взяв вариант с импульсом 20560 кг*м/сек. и скорость 400 м/сек. получим массу снаряда в 51,4 кг. Импульс пороховых газов игнорируется, будем считать, что он полностью гасится дульным тормозом.
  
  
 Ваша оценка:

Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"