RU2828997C1 - Method of determining actual state of barrel of artillery pieces and device for its implementation - Google Patents
Method of determining actual state of barrel of artillery pieces and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2828997C1 RU2828997C1 RU2023134585A RU2023134585A RU2828997C1 RU 2828997 C1 RU2828997 C1 RU 2828997C1 RU 2023134585 A RU2023134585 A RU 2023134585A RU 2023134585 A RU2023134585 A RU 2023134585A RU 2828997 C1 RU2828997 C1 RU 2828997C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- barrel
- measuring
- diameter
- bore
- measurements
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Заявляемое изобретение относится к области обеспечения боевой подготовки артиллерийского вооружения и направлено на создание эффективного способа измерения и оценки величины износа и состояния элементов конструкции канала ствола артиллерийского орудия и устройства для его реализации. Изобретение также относится к диагностической технике и направлено на расширение функциональных возможностей, повышение точности измерений, оперативности обработки полученной информации при измерениях гладких и нарезных стволов. Оценка износа ствола артиллерийского орудия проводится при проведении баллистической подготовки, технического осмотра или категорирования орудия.The claimed invention relates to the field of ensuring combat training of artillery weapons and is aimed at creating an effective method for measuring and assessing the amount of wear and condition of the elements of the barrel bore of an artillery weapon and a device for implementing it. The invention also relates to diagnostic equipment and is aimed at expanding the functional capabilities, increasing the accuracy of measurements, and the efficiency of processing the information obtained when measuring smooth and rifled barrels. The wear of the barrel of an artillery weapon is assessed during ballistic training, technical inspection, or categorization of the weapon.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время под измерением износа канала ствола понимается, как визуальная оценка состояния поверхности, так и определение комплекса точных размеров его элементов (диаметр по полям и нарезам, ширина полей и нарезов, линейные размеры элементов канала ствола, и глубина повреждений и т.д.) в том числе для категорирования и выбраковки стволов.Currently, measuring bore wear is understood as both a visual assessment of the surface condition and the determination of a set of precise dimensions of its elements (diameter by lands and grooves, width of lands and grooves, linear dimensions of bore elements, and depth of damage, etc.), including for categorization and rejection of barrels.
Одной из задач баллистической подготовки артиллерийских орудий к стрельбе является определение поправки на отклонение начальной скорости снарядов из-за износа канала ствола связанных с образованием на внутренней поверхности каналов трещин, раздутий, забоин, вмятин. Геометрические параметры и состояние поверхности канала ствола оказывают существенное влияние на точность стрельбы артиллерийского орудия, что делает поиск путей аппаратного мониторинга и учета этих параметров при эксплуатации вооружения актуальной задачей. При износе канала ствола орудия увеличивается длина зарядной каморы, изменяются профиль канала ствола, форма и высота нарезов, это приводит к уменьшению начальной скорости снаряда.One of the tasks of ballistic preparation of artillery guns for firing is to determine the correction for the deviation of the initial velocity of the projectiles due to wear of the barrel bore associated with the formation of cracks, swelling, nicks, and dents on the inner surface of the channels. The geometric parameters and surface condition of the barrel bore have a significant impact on the accuracy of firing an artillery gun, which makes the search for ways of hardware monitoring and taking these parameters into account during the operation of weapons an urgent task. When the barrel bore of the gun wears out, the length of the loading chamber increases, the profile of the barrel bore, the shape and height of the rifling change, this leads to a decrease in the initial velocity of the projectile.
На сегодняшний день в практической деятельности используются два способа определения величины падения начальной скорости снаряда вследствие износа канала ствола:Today, in practice, two methods are used to determine the magnitude of the drop in the initial velocity of a projectile due to wear of the barrel bore:
- по удлинению зарядной каморы;- by lengthening the charging chamber;
- по результатам измерения скорости снаряда при выстреле с помощью артиллерийской баллистической станции (АБС).- based on the results of measuring the projectile velocity when fired using an artillery ballistic station (ABS).
В основе способа определения отклонения начальной скорости снаряда по удлинению зарядной каморы положено допущение о существовании определенной зависимости между удлинением зарядной каморы и отклонением начальной скорости снаряда вследствие возрастания износа. Этот способ прост, не требует дорогостоящего оборудования, однако характеризуется низкой достоверностью. Величина срединных ошибок достигает 0,4% для сравнительно новых стволов и 0,7% для стволов со средним и большим настрелом. Заметим, что определение величины падения начальной скорости снаряда со срединной ошибкой 0,6-0,7% приведет к ошибке в дальности стрельбы 152 мм орудия более 100 м.The method for determining the deviation of the initial projectile velocity by the elongation of the loading chamber is based on the assumption of the existence of a certain relationship between the elongation of the loading chamber and the deviation of the initial projectile velocity due to increased wear. This method is simple and does not require expensive equipment, but is characterized by low reliability. The value of the median errors reaches 0.4% for relatively new barrels and 0.7% for barrels with medium and high firing hours. Note that determining the value of the drop in the initial projectile velocity with a median error of 0.6-0.7% will lead to an error in the firing range of a 152 mm gun of more than 100 m.
Определение отклонения начальной скорости снаряда по результатам отстрела при помощи привлекаемой АБС требует организации специальных стрельб, но обеспечивает определение отклонение начальной скорости снаряда со срединной ошибкой 0,15-0,20%. Способ требует больших затрат времени, расхода боеприпасов и определенной организации работ.Determining the deviation of the initial velocity of the projectile based on the results of shooting using the involved ABS requires organizing special shooting, but ensures determining the deviation of the initial velocity of the projectile with a median error of 0.15-0.20%. The method requires a lot of time, ammunition consumption and a certain organization of work.
Перспективным методом существенного снижения ошибки баллистической подготовки без необходимости проведения стрельбы является детальное измерение параметров износа цилиндрической части канала ствола, удлинения зарядной каморы и определение текущих баллистических характеристик ствола с использованием полученных данных по специальной математической модели, приведенной в [В.Е. Слуцкий, А.А. Зайцев, «О методике проведения баллистической подготовки артиллерийских комплексов с использованием оборудования котрольно-проверочной машины», Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, Нижний Новгород, 2014. - № 5 (107), специальный выпуск. - С. 160-165].A promising method for significantly reducing the error in ballistic preparation without the need to conduct firing is a detailed measurement of the wear parameters of the cylindrical part of the barrel bore, the elongation of the loading chamber and the determination of the current ballistic characteristics of the barrel using the data obtained according to a special mathematical model given in [V.E. Slutsky, A.A. Zaitsev, "On the methodology for conducting ballistic preparation of artillery systems using the equipment of a control and testing machine", Proceedings of the Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseev, Nizhny Novgorod, 2014. - No. 5 (107), special issue. - P. 160-165].
Проведение расчетов по этой модели требует, в том числе, использования результатов высокоточных измерений диаметра калиберной (цилиндрической) части ствола и участка каморы, примыкающего к калиберной части, в вертикальной и горизонтальной плоскостях и удлинения зарядной каморы.Carrying out calculations according to this model requires, among other things, the use of the results of high-precision measurements of the diameter of the caliber (cylindrical) part of the barrel and the section of the chamber adjacent to the caliber part, in the vertical and horizontal planes and the extension of the loading chamber.
Еще одной задачей является распределение артиллерийского вооружения по категориям. Она имеет важное значение для учета фактического технического состояния орудий и своевременного восстановления ресурса путем проведения капитального ремонта вооружения. Одним из основных критериев определения категории и выбраковки стволов является техническое состояние, которое характеризуется удлинением зарядной каморы или диаметральным износом канала ствола в определенных сечениях по длине ствола, состоянием полей нарезов, состоянием поверхности зарядной каморы и нарезов, отсутствии сколов полей нарезов, раковин, выпучин на поверхности канала ствола.Another task is to classify artillery weapons. It is important for taking into account the actual technical condition of the guns and timely restoration of the resource by carrying out major repairs of the weapons. One of the main criteria for determining the category and rejecting barrels is the technical condition, which is characterized by the elongation of the loading chamber or diametrical wear of the barrel bore in certain sections along the barrel length, the condition of the rifling fields, the condition of the surface of the loading chamber and rifling, the absence of chips in the rifling fields, cavities, bulges on the surface of the barrel bore.
В настоящее время в артиллерийской практике данная задача решается приборами замера удлинения каморы (ПЗК) для нарезных стволов или измерения износа гладких стволов прибором контроля износа (ПКИ), описание которого приведено в источнике [В.А. Иванов, Ю.Б. Горовой У82 Устройство и эксплуатация артиллерийского вооружения Российской армии: Учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 260 с.]. При этом измерения этими приборами проводятся с казенного среза ствола.At present, in artillery practice, this problem is solved by devices for measuring the elongation of the chamber (PEC) for rifled barrels or by measuring the wear of smooth barrels with a wear control device (WCD), the description of which is given in the source [V.A. Ivanov, Yu.B. Gorovoy U82 The structure and operation of artillery weapons of the Russian army: A tutorial. Tambov: Publishing house of Tambov state technical university, 2005. 260 p.]. In this case, measurements with these devices are carried out from the breech end of the barrel.
Измерение удлинения прибором ПЗК (фиг. 1) основано на продвижении в зарядной каморе калиброванного мерительного кольца 1, закрепленного на трубке 2 с рукояткой досылателя 5, до упора его в конусную часть каморы и замера расстояния от плоскости диска до плоскости зеркала затвора определяемым направляющим диском 3 в этом положении при помощи миллиметровой шкалы, нанесенной на штанге с измерительным устройством 4.The measurement of the elongation by the PZK device (Fig. 1) is based on the movement of a calibrated measuring ring 1 in the loading chamber, secured to a tube 2 with a rammer handle 5, until it stops in the conical part of the chamber and measuring the distance from the plane of the disk to the plane of the breech mirror determined by the guide disk 3 in this position using a millimeter scale applied to the rod with the measuring device 4.
При измерении используется комплект мерительных колец и направляющих дисков, диаметры которых соответствуют разным типам стволов. Перед измерением их необходимо выбрать и собрать ПЗК. Существует несколько комплектов приборов, которые отличаются между собой диаметрами сменных мерительных колец, направляющих дисков и количеством удлинителей штанги. ПЗК не позволяют определить степень износа ствола отдельно в вертикальной, и в горизонтальной плоскостях, а дает некую усредненную картину трансформации профиля канала. С помощью ПЗК практически невозможно фиксировать характеристики так называемого «раздутия» ствола и другие специфические явления, встречаемые в практике технического обслуживания артиллерийских ствольных систем. Таким образом, совершенствование методического аппарата учета фактического износа канала ствола, наталкивается на практике на постепенно устаревающие инструментальные средства ее определения.When measuring, a set of measuring rings and guide disks is used, the diameters of which correspond to different types of barrels. Before measuring, they must be selected and the PZK assembled. There are several sets of devices that differ in the diameters of replaceable measuring rings, guide disks and the number of rod extensions. The PZK does not allow determining the degree of barrel wear separately in the vertical and horizontal planes, but gives a certain average picture of the channel profile transformation. With the help of the PZK, it is almost impossible to record the characteristics of the so-called "swelling" of the barrel and other specific phenomena encountered in the practice of technical maintenance of artillery barrel systems. Thus, the improvement of the methodological apparatus for recording the actual wear of the barrel bore, in practice, encounters gradually obsolete instrumental means of determining it.
В качестве параметра, характеризующего износ гладкостенных стволов выбран диаметральный износ канала ствола. Это объясняется тем, что у гладкостенных стволов уже после нескольких выстрелов происходит значительный разгар зарядной каморы, вследствие чего измерение удлинения зарядной каморы теряет всякий смысл. Кроме того, гладкостенные стволы в основном используются для стрельбы прямой наводкой, а эффективность стрельбы в этом случае зависит от многих факторов, в том числе и от кучности. В свою очередь, кучность зависит от диаметрального износа канала ствола.The diametrical wear of the barrel bore was chosen as the parameter characterizing the wear of smooth-walled barrels. This is explained by the fact that after just a few shots, the smooth-walled barrels experience a significant increase in the loading chamber, as a result of which measuring the elongation of the loading chamber loses all meaning. In addition, smooth-walled barrels are mainly used for direct fire, and the effectiveness of shooting in this case depends on many factors, including accuracy. In turn, accuracy depends on the diametrical wear of the barrel bore.
Измерение диаметрального износа осуществляется с помощью прибора контроля износа (ПКИ), представляющим собой (рисунок в на фиг. 2), по сути, обыкновенный нутромер (измерительную звездку) определяющий величину диаметра по схеме двух или трех точек (рисунок б на фиг. 2), оснащенный длинными соединительными штангами 7, с измерительной системой 6, имеющей два - три колка развернутых в поперечной плоскости ствола под 90° или 120° относительно друг друга. Для выравнивания положения колков измерительной системы 6 имеется центрируюшая система 8. Измерение диаметра проводится с помощью разведения колков измерительной системы 6 до упора в поверхность канала ствола с помощью проворота внутренней трубы штанги ПКИ на концах которой с одной стороны имеется кулачек, а с другой механическое устройство отсчета 9 со шкалой.The measurement of diametrical wear is carried out using a wear control device (WCD), which is (Figure b in Fig. 2), in essence, an ordinary bore gauge (measuring star) determining the diameter value according to a two- or three-point scheme (Figure b in Fig. 2), equipped with long connecting rods 7, with a measuring system 6 having two or three pegs deployed in the transverse plane of the barrel at 90° or 120° relative to each other. To align the position of the pegs of the measuring system 6, there is a centering system 8. The diameter is measured by spreading the pegs of the measuring system 6 until they stop against the surface of the barrel bore by turning the inner pipe of the WCD rod, at the ends of which there is a cam on one side, and on the other a mechanical counting device 9 with a scale.
С помощью ПКИ практически невозможно фиксировать характеристики так называемого «раздутия» ствола и другие специфические явления, встречаемые в практике технического обслуживания артиллерийских ствольных систем.Using the PKI, it is practically impossible to record the characteristics of the so-called “swelling” of the barrel and other specific phenomena encountered in the practice of technical maintenance of artillery barrel systems.
Прибор ПКИ является разновидностью механических измерительных звездочек широко применяемых при производстве труб и стволов (рисунок а на фиг. 2).The PKI device is a type of mechanical measuring stars widely used in the production of pipes and barrels (Figure a in Fig. 2).
Общие недостатки приборов ПЗК и ПКИ:General disadvantages of PZK and PKI devices:
1. Измерения возможно производить только с казенного среза ствола. В условиях стесненного боевого отделения танков и САУ использование приборов сильно затруднено, а с появлением боевых машин с необитаемыми боевыми отделениями применение ПЗК и ПКИ становится невозможным ввиду ограничения пространства внутри башни САО.1. Measurements can only be made from the breech end of the barrel. In the confined conditions of the fighting compartment of tanks and self-propelled guns, the use of devices is greatly complicated, and with the advent of combat vehicles with unmanned fighting compartments, the use of PZK and PKI becomes impossible due to the limited space inside the self-propelled gun turret.
2. Приборы не обеспечивают измерение износа цилиндрической части нарезных стволов.2. The devices do not provide measurement of wear of the cylindrical part of rifled barrels.
3. Приборы не дают информации о состоянии полей нарезов, состоянии поверхности канала ствола, наличия или отсутствия повреждений элементов канала ствола.3. The devices do not provide information about the condition of the rifling fields, the condition of the barrel bore surface, the presence or absence of damage to the elements of the barrel bore.
С целью визуального контроля общей площади каверн внутри канала ствола, наличия трещин, разрушения полей нарезов, степени раздутия ствола, площади поверхности подвергшейся действию омеднения используются оптикоэлектронные приборы (ОЭП) контроля внутренних поверхностей. По принципу действия ОЭП относятся к классу эндоскопов.For the purpose of visual control of the total area of caverns inside the bore, the presence of cracks, the destruction of rifling fields, the degree of barrel swelling, the surface area exposed to copper plating, optical-electronic devices (OED) for monitoring internal surfaces are used. According to the operating principle, OEDs belong to the class of endoscopes.
Например, ОЭП MZ-555 IX11-44 (gun tube inspection system) (фиг. 3) - тело цилиндрической формы, с фотокамерой на торце и на боковой поверхности, внутри которого размещена фотоэлектронная аппаратура камер. Фиксация ОЭП в канале ствола производится за счет раздвижных 12 ножек с катками на концах, расположенных в 2 ряда 2×6. Угол между ножками 60 градусов. За счет равномерного и синхронного их раскрытия происходит центровка (самоцентрирование) ОЭП по оси канала ствола. За счет 12 катков на концах ножек осуществляется движение вдоль канала ствола, а закругленность наружной поверхности катка позволяет использовать прибор как в нарезном, так и в гладком стволе. Камера дает панорамную картину состояния поверхности ствола. Устройство имеет систему искусственного освещения.For example, the MZ-555 IX11-44 OEP (gun tube inspection system) (Fig. 3) is a cylindrical body with a photo camera on the end and on the side surface, inside which the photoelectronic equipment of the cameras is located. The OEP is fixed in the barrel bore by 12 sliding legs with rollers at the ends, located in 2 rows 2x6. The angle between the legs is 60 degrees. Due to their uniform and synchronous opening, the OEP is centered (self-centered) along the barrel bore axis. Due to 12 rollers at the ends of the legs, movement along the barrel bore is carried out, and the roundness of the outer surface of the roller allows using the device both in a rifled and in a smooth bore. The camera gives a panoramic picture of the barrel surface condition. The device has an artificial lighting system.
Некоторые модели ОЭП контроля оснащены лазерными измерителями дальности (глубины), осуществляющими измерение расстояния от казенного (дульного) среза до торцевого среза ОЭП. В зависимости от функциональных возможностей ОЭП возможны два способа доступа к фото и видео информации: прямой доступ в режиме он-лайн и сохранение данных для последующего изучения.Some models of the OEP control are equipped with laser range (depth) meters measuring the distance from the breech (muzzle) cut to the end cut of the OEP. Depending on the functional capabilities of the OEP, there are two ways to access photo and video information: direct access in online mode and saving data for subsequent study.
Все специальные устройства осмотра и промышленные эндоскопы предназначены исключительно для визуального осмотра и не обеспечивают инструментального измерения параметров ствола требуемых для измерения параметров износа и категорирования стволов.All special inspection devices and industrial endoscopes are intended exclusively for visual inspection and do not provide instrumental measurement of barrel parameters required for measuring wear parameters and categorizing barrels.
Наиболее близким прототипом заявляемого устройства УИПОС является устройство B285 LBG laser Barrel Gage, предложенного Австрийской фирмой High Pressure Instrumentation (фиг. 4). Устройство состоит из двух направляющих рычажных центрирующих устройств с роликами 2, вращающегося лазерного датчика 3 для построения профиля и последующего определения диаметра, а также размеров элементов канала ствола, привода для вращения лазерного датчика 4 и направляющего штыря для фиксации положения устройства в нарезном стволе относительно одного из нарезов. Устройство имеет следующие недостатки:The closest prototype of the claimed UIPOS device is the B285 LBG laser Barrel Gage device proposed by the Austrian company High Pressure Instrumentation (Fig. 4). The device consists of two guide lever centering devices with rollers 2, a rotating laser sensor 3 for constructing a profile and subsequent determination of the diameter, as well as the dimensions of the barrel bore elements, a drive for rotating the laser sensor 4 and a guide pin for fixing the position of the device in a rifled barrel relative to one of the grooves. The device has the following disadvantages:
- использован один датчик для большого диапазона измеряемых диаметров, что привело к недостаточной точности измерений;- one sensor was used for a large range of measured diameters, which led to insufficient measurement accuracy;
- имеет значительную длину центрирующего аппарата, что исключает измерение диаметра на начальном участке дульного конца ствола, в котором, как раз и происходит значительный износ;- has a significant length of the centering device, which eliminates the measurement of the diameter at the initial section of the muzzle end of the barrel, where significant wear occurs;
- не позволяет проводить измерение диаметра в конусной части каморы ствола;- does not allow measuring the diameter in the conical part of the barrel chamber;
- отсутствует автоматизация определения положения устройства по глубине (отсутствует дальномер) в канале ствола;- there is no automation for determining the position of the device by depth (there is no rangefinder) in the barrel bore;
- отсутствуют средства измерения наклона устройства в стволе относительно вертикали, что делает невозможным использование устройства в гладком стволе;- there are no means for measuring the tilt of the device in the barrel relative to the vertical, which makes it impossible to use the device in a smooth barrel;
- функции визуального осмотра с помощью видеокамеры реализована опционально в виде дополнительного устройства;- the visual inspection function using a video camera is optionally implemented as an additional device;
- большие габариты лазерного датчика не позволяют использовать устройство в стволах калибров менее 100 мм;- the large dimensions of the laser sensor do not allow the device to be used in barrels with calibers less than 100 mm;
- устройство не выпускается серийно и существовало только в виде демонстрационного образца.- the device is not mass-produced and existed only as a demonstration model.
Таким образом, совершенствование технического и методического аппарата измерения фактического износа канала ствола, наталкивается на практике на устаревшие средства и способы измерения и критерии оценки.Thus, the improvement of the technical and methodological apparatus for measuring the actual wear of the barrel bore, in practice, comes up against outdated means and methods of measurement and evaluation criteria.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
В связи с вышеизложенным, для решения задачи баллистической подготовки без необходимости проведения стрельбы и автоматизации операции категорирования стволов артиллерийских орудий возникает задача разработки эффективного автоматизированного способа измерений параметров канала ствола и получения исходных данных для оценки текущих баллистических характеристик и категории ствола артиллерийского орудия, выявления закономерностей состояния канала ствола артиллерийского орудия, связанного с износом ствола от количества выстрелов, а также средств инструментального автоматизированного высокоточного измерения параметров износа и определения фактического состояния элементов канала ствола. При этом измерения должны производится со стороны дульного среза, без демонтажа ствола или разборки части боевого отделения.In connection with the above, in order to solve the problem of ballistic preparation without the need to conduct firing and automate the operation of categorizing artillery gun barrels, there is a problem of developing an effective automated method for measuring the parameters of the barrel bore and obtaining initial data for assessing the current ballistic characteristics and category of the artillery gun barrel, identifying patterns in the state of the artillery gun barrel bore associated with barrel wear from the number of shots, as well as means for instrumental automated high-precision measurement of wear parameters and determining the actual state of the elements of the barrel bore. In this case, measurements should be made from the muzzle side, without dismantling the barrel or disassembling part of the fighting compartment.
Техническим результатом при осуществлении данного способа является получение исходных данных для оценки текущих баллистических характеристик и категории ствола артиллерийского орудия, прогнозирование остаточного ресурса, возможность принятия решения о проведении его дальнейшей эксплуатации или организации соответствующего вида ремонта.The technical result of implementing this method is obtaining initial data for assessing the current ballistic characteristics and category of the barrel of an artillery weapon, predicting the remaining life, and the possibility of making a decision on its further operation or organizing the appropriate type of repair.
Предлагается способ измерения параметров и осмотра канала ствола с помощью специально разработанного устройства обеспечивающий измерение удлинения зарядной каморы, диаметра цилиндрической части канала ствола, в том числе по полям и нарезам, ширины полей и нарезов, формы полей нарезов, а также визуальный осмотр состояния канала ствола при использовании устройства с дульной части орудия с целью получения совокупности исходных данных необходимых для решения задачи баллистической подготовки артиллерийской системы и автоматизированного определения категории ствола содержащий четыре этапа измерений и этап проведения расчетов и формирования отчета.A method is proposed for measuring the parameters and inspecting the barrel bore using a specially developed device that ensures measurement of the elongation of the loading chamber, the diameter of the cylindrical part of the barrel bore, including along the lands and grooves, the width of the lands and grooves, the shape of the lands of the grooves, as well as a visual inspection of the condition of the barrel bore when using the device from the muzzle of the gun in order to obtain a set of initial data necessary for solving the problem of ballistic preparation of the artillery system and automated determination of the barrel category, containing four stages of measurements and a stage of calculations and report generation.
Сущность предложенного способа заключается в следующем:The essence of the proposed method is as follows:
- измерение устройством измерения с лазерным дальномером реальной полной истиной длины ствола от дульного среза до зеркала затвора с учетом технологического допуска от чертежного размера цилиндрической части канала ствола, для чего закрывается затвор орудия, устройство измерения разворачивается дальномером в сторону затвора, опирается задним срезом на дульный срез ствола и производится измерение полной истиной длины ствола от дульного среза до зеркала затвора на первом этапе измерений, а при отличии истинной измеренной длины от чертежного размера в дальнейшем используется истинная измеренная длина цилиндрической части ствола,- measurement by a measuring device with a laser rangefinder of the real full true length of the barrel from the muzzle to the breech face, taking into account the technological tolerance from the drawing size of the cylindrical part of the barrel bore, for which the gun breech is closed, the measuring device is turned by the rangefinder towards the breech, rests with its rear end on the muzzle of the barrel and the full true length of the barrel from the muzzle to the breech face is measured at the first stage of measurements, and if the true measured length differs from the drawing size, the true measured length of the cylindrical part of the barrel is used in the future,
- после чего устройство измерения извлекается, разворачивается и крепится к штанге для продвижения устройства в канале ствола при производстве измерения, устройство устанавливается в канале ствола таким образом, чтобы датчик измерения диаметра располагался на расстоянии 100 мм от дульного среза, включается вращающийся лазерный сканер для производства измерения профиля внутренней поверхности ствола и измерения диаметра цилиндрической части канала ствола. На дульный срез ствола устанавливается отражатель луча дальномера устройства для обеспечения позиционирования устройства внутри канала ствола по его длине. Затем производятся измерения диаметра и профиля канала ствола в сечениях, расположенных с шагом 150 мм, до достижения сечения, расположенного на удалении, определяемым разницей между чертежной длиной цилиндрической части канала ствола и расстоянием равным пяти (шести) калибрам, в соответствии с типом ствола на втором этапе,- after which the measuring device is removed, turned and attached to the rod for moving the device in the barrel bore during measurement, the device is installed in the barrel bore so that the diameter measurement sensor is located at a distance of 100 mm from the muzzle, a rotating laser scanner is turned on to measure the profile of the inner surface of the barrel and measure the diameter of the cylindrical part of the barrel bore. A reflector of the rangefinder beam of the device is installed on the muzzle of the barrel to ensure positioning of the device inside the barrel bore along its length. Then, measurements of the diameter and profile of the barrel bore are made in sections located at a step of 150 mm, until reaching a section located at a distance determined by the difference between the drawing length of the cylindrical part of the barrel bore and a distance equal to five (six) calibers, in accordance with the type of barrel at the second stage,
- измерение диаметра цилиндрической части канала ствола от последнего сечения, определенного на втором этапе - с шагом 50 мм, до получения результата измерения диаметра по полям равного диаметру мерительного диска ПЗК регламентированного для этого типа ствола (калибровочного кольца ПКИ для гладких стволов) минус 1,0 мм, на третьем этапе,- measuring the diameter of the cylindrical part of the barrel bore from the last section determined at the second stage - with a step of 50 mm, until obtaining the result of measuring the diameter by fields equal to the diameter of the measuring disk PZK regulated for this type of barrel (calibration ring PKI for smooth barrels) minus 1.0 mm, at the third stage,
- дальнейшие измерения диаметра проводятся от сечения, определенного на третьем этапе - с шагом 3 мм до получения значения измеренного диаметра равного диаметру мерительного диска ПЗК регламентированного для этого типа ствола (калибровочного кольца ПКИ для гладких стволов) ±0,2 мм на четвертом этапе,- further measurements of the diameter are carried out from the section determined at the third stage - with a step of 3 mm until the measured diameter value is obtained equal to the diameter of the measuring disk of the PZK regulated for this type of barrel (calibration ring PKI for smooth barrels) ±0.2 mm at the fourth stage,
- проведение расчета удлинения зарядной каморы на основании дальности до этого сечения, как разность между полной истинной длиной ствола измеренной по первому этапу и дальности от дульного среза до сечения в котором был измерен диаметр равный диаметру регламентированного мерительного диска ПЗК (калибра ПКИ) измеренной в процессе измерений по четвертому этапу, формирование отчета о проведенных измерениях геометрических размеров и конфигураций канала ствола по всем этапам измерений, оценка полученных результатов и оформление отчета в электронном и (при необходимости) печатном виде, прогнозирование остаточного ресурса ствола артиллерийского орудия,- calculation of the elongation of the loading chamber based on the distance to this section, as the difference between the full true length of the barrel measured in the first stage and the distance from the muzzle to the section in which the diameter was measured equal to the diameter of the regulated measuring disk of the PZK (PKI caliber) measured during the measurements in the fourth stage, formation of a report on the measurements of the geometric dimensions and configurations of the barrel bore for all stages of measurements, evaluation of the results obtained and preparation of the report in electronic and (if necessary) printed form, forecasting the residual life of the barrel of an artillery gun,
- с целью визуальной оценки состояния поверхности элементов канала ствола дополнительно проводится осмотр с помощью видеокамеры. Осмотр проводится перемещением камеры вдоль оси канала ствола с остановками, с шагом 100 мм, и при необходимости с фото фиксацией результатов (при наличии дефектов),- for the purpose of visually assessing the surface condition of the barrel bore elements, an additional inspection is carried out using a video camera. The inspection is carried out by moving the camera along the barrel bore axis with stops, in 100 mm increments, and, if necessary, with photo recording of the results (if there are defects),
- установление вида технического состояния артиллерийского орудия и принятия решения о проведении его дальнейшей эксплуатации или организации соответствующего вида ремонта.- establishing the type of technical condition of an artillery weapon and making a decision on its further operation or organizing the appropriate type of repair.
Первый этап (см. фиг. 10) необходим для учета полной истиной длины ствола с учетом технологических допусков на изготовление ствола и дульного тормоза (при его наличии). Разница может составлять до ±5 мм. Отсутствие определения и учета истиной длины ствола может привести к существенной ошибке измерения удлинения зарядной каморы.The first stage (see Fig. 10) is necessary to take into account the full true length of the barrel, taking into account the manufacturing tolerances for the barrel and muzzle brake (if any). The difference can be up to ±5 mm. Failure to determine and take into account the true length of the barrel can lead to a significant measurement error in the elongation of the loading chamber.
Второй и третий этапы дают информацию о диаметре цилиндрической части канала ствола по полям и нарезам, о форме нарезов, степени их разрушения (при наличии таковой), размыве, сколах, трещинах и т.п.The second and third stages provide information about the diameter of the cylindrical part of the barrel bore along the lands and grooves, the shape of the grooves, the degree of their destruction (if any), erosion, chips, cracks, etc.
На этих этапах объектами измерений являются следующие параметры:At these stages, the following parameters are objects of measurement:
- диаметр по полям для нарезных стволов или калибр для гладких в мм;- diameter by fields for rifled barrels or caliber for smooth barrels in mm;
- диаметр по нарезам для нарезных стволов в мм;- diameter of the grooves for rifled barrels in mm;
- ширина нарезов в мм;- groove width in mm;
- форма нарезов, визуализируется с помощью графической диаграммы;- the shape of the grooves is visualized using a graphic diagram;
- дальность от дульного среза до плоскости сечения, в котором проводится измерения выше указанных параметров в мм.- the distance from the muzzle to the plane of the section in which the measurements of the above parameters are taken in mm.
Третий этап, кроме выше перечисленного определяет участок, начиная с которого требуется более частое измерение с целью наиболее точного определения участка ствола в котором его диаметр равен мерительному диску ПЗК (калибровочного кольца ПКИ для гладких стволов).The third stage, in addition to the above, determines the section from which more frequent measurements are required in order to most accurately determine the section of the barrel in which its diameter is equal to the measuring disk PZK (calibration ring PKI for smooth barrels).
На четвертом этапе производится точное определение дальности до сечения определяющего удлинение зарядной каморы измеряемого ствола в мм. На этом этапе объектом измерения является длина зарядной каморы ствола орудия от зеркала затвора до контрольного сечения определяемого регламентированным диаметром измерительного диска ПЗК или калибра ПКИ.At the fourth stage, the precise determination of the distance to the section determining the elongation of the loading chamber of the measured barrel in mm is performed. At this stage, the object of measurement is the length of the loading chamber of the gun barrel from the breech mirror to the control section determined by the regulated diameter of the measuring disk of the PZK or the caliber of the PKI.
По результатам проведенных измерений формируется отчет о проведенных измерениях, где в табличной форме отражаются сведения геометрических размеров и конфигураций канала ствола по всем этапам измерений, в цифровой и графической форме по всем сечениям, проводится прогнозирование остаточного ресурса ствола артиллерийского орудия (при наличии сведений о количестве произведенных выстрелов).Based on the results of the measurements, a report on the measurements taken is generated, where information on the geometric dimensions and configurations of the barrel bore for all stages of measurements is reflected in tabular form, in digital and graphic form for all sections, and a forecast of the remaining life of the artillery gun barrel is made (if information on the number of shots fired is available).
В ПО внешнего компьютера прописана последовательность выполнения измерений на каждом этапе и присутствует список операций измерений и технического обслуживания, реализована функция сравнения полученных результатов с нормативными значениями нормативной документации на ствол орудия, с возможностью изменения нормативных значений и визуализацию выполняемых операций и результатов измерений.The external computer software contains a sequence of measurements at each stage and a list of measurement and maintenance operations, a function for comparing the obtained results with the standard values of the standard documentation for the gun barrel, with the ability to change the standard values and visualize the operations performed and the measurement results.
С целью визуальной оценки состояния поверхности элементов канала ствола дополнительно проводится осмотр с помощью видеокамеры. Осмотр проводится перемещением камеры вдоль оси канала ствола с остановками, с шагом 100 мм, и при необходимости с фото фиксацией результатов (при наличии дефектов), а при обнаружении срывов и выколов полей нарезов, вмятин или выбоин внутренней поверхности канала ствола, проводятся дополнительные измерения диаметра канала ствола в сечениях содержащих дефекты с целью определения размеров дефектов и соответствия их допустимым пределам, установленным нормативно-технической документацией.In order to visually assess the condition of the surface of the barrel bore elements, an inspection is additionally carried out using a video camera. The inspection is carried out by moving the camera along the axis of the barrel bore with stops, with a step of 100 mm, and, if necessary, with photo recording of the results (if there are defects), and if tearing and gouging out of the rifling fields, dents or potholes of the inner surface of the barrel bore are detected, additional measurements of the diameter of the barrel bore in sections containing defects are carried out in order to determine the size of the defects and their compliance with the permissible limits established by the regulatory and technical documentation.
По результатам осмотра не допускается наличие:Based on the inspection results, the presence of:
- выпучин канала ствола;- bulges of the barrel channel;
- выколов полей более чем двух нарезов на участке свыше одной трети длины канала ствола;- gouging out of fields of more than two grooves in a section exceeding one third of the length of the barrel bore;
- выколов полей нарезов в дульной части канала ствола более чем у половины полей нарезов;- gouging of the rifling fields in the muzzle part of the barrel bore in more than half of the rifling fields;
- забоин, вмятин или раковин в каморе, препятствующих досыланию гильзы и поддона (выстрела) при заряжании и экстракции гильзы (поддона) после выстрела, если нельзя ее устранить силами ремонтных органов.- nicks, dents or cavities in the chamber that prevent the cartridge case and pallet (shot) from being fed in during loading and the cartridge case (pallet) being extracted after firing, if it cannot be eliminated by repair agencies.
При обнаружении срывов и выколов полей нарезов, вмятин или выбоин внутренней поверхности канала ствола, проводятся измерения диаметра канала ствола в сечениях содержащих дефекты с целью определения размеров дефектов и соответствия их допустимым пределам, установленным нормативно-технической документацией.When breaks and gouges in the rifling fields, dents or dents in the inner surface of the barrel bore are detected, measurements are taken of the diameter of the barrel bore in sections containing defects in order to determine the size of the defects and their compliance with the permissible limits established by regulatory and technical documentation.
Заявляемый способ обеспечивает выдачу исчерпывающего объема данных и информации для реализации расчета баллистических характеристик ствола и его автоматизированного категорирования, принятия решения о проведении его дальнейшей эксплуатации или организации соответствующего вида ремонта.The claimed method provides the issuance of a comprehensive volume of data and information for the implementation of the calculation of the ballistic characteristics of the barrel and its automated categorization, making a decision on its further operation or organizing the appropriate type of repair.
Для реализации предлагаемого способа разработано устройство измерения параметров и осмотра канала ствола (УИПОС) на основе вращающегося бесконтактного лазерного сканирующего устройства, совмещенного в одном корпусе с видеокамерой высокого разрешения и дальномером для позиционирования в контрольных сечениях по длине ствола.To implement the proposed method, a device for measuring parameters and inspecting the barrel bore (UIPOS) was developed based on a rotating contactless laser scanning device, combined in one housing with a high-resolution video camera and a range finder for positioning in control sections along the length of the barrel.
Измерения диаметра канала ствола проводятся, как по нарезам, так и по полям нарезов, одновременно с определением ширины и профиля всех нарезов в одном поперечном сечении ствола за два оборота сканера. УИПОС позволяет проводить визуальную и инструментальную оценку размеров и глубины дефектов, обнаруженных внутри канала ствола.The bore diameter measurements are performed both by the grooves and by the groove fields, simultaneously with the determination of the width and profile of all grooves in one cross-section of the barrel in two scanner rotations. UIPOS allows for visual and instrumental assessment of the dimensions and depth of defects detected inside the bore.
Универсальность устройства измерения заключается в возможности измерения диаметра нарезных и гладких стволов любого калибра в диапазоне от 100 до 155 мм одним и тем же измерительным зондом, при замене только центрирующих колков на соответствующий размер.The versatility of the measuring device lies in the ability to measure the diameter of rifled and smooth barrels of any caliber in the range from 100 to 155 mm with the same measuring probe, by replacing only the centering pins with the appropriate size.
Объектом измерения устройства является внутренняя поверхность цилиндрического участка канала нарезных и гладких стволов, а также внутренняя поверхность конусного участка зарядной каморы для калибров 100, 120, 122, 125, 152 и 155 мм.The object of measurement of the device is the inner surface of the cylindrical section of the bore of rifled and smooth barrels, as well as the inner surface of the conical section of the loading chamber for calibers of 100, 120, 122, 125, 152 and 155 mm.
Функции устройства:Device functions:
- автоматическое бесконтактное измерение диаметра, эллиптичности канала ствола по нарезам и по полям нарезов;- automatic contactless measurement of the diameter, ellipticity of the barrel bore along the rifling and along the rifling lands;
- автоматическое бесконтактное измерение ширины и положения нарезов;- automatic non-contact measurement of the width and position of the grooves;
- автоматическое измерение угла наклона нарезов;- automatic measurement of the rifling angle;
- автоматическое бесконтактное измерение расстояния плоскости измерения диаметра от дульного среза ствола;- automatic contactless measurement of the distance of the diameter measurement plane from the muzzle end of the barrel;
- автоматическое определение положения измерительного модуля по отношению к горизонту;- automatic determination of the position of the measuring module in relation to the horizon;
- видеоконтроль поверхности канала ствола, с возможностью выделения и масштабирования произвольно выбранного участка. УИПОС обеспечивает передачу изображения на экран компьютера;- video monitoring of the barrel bore surface, with the ability to select and scale an arbitrarily selected section. UIPOS provides image transmission to the computer screen;
- подсветка поверхности канала ствола с возможностью ручной регулировки яркости по трем направлениям.- illumination of the barrel bore surface with the ability to manually adjust brightness in three directions.
УИПОС имеет встроенные системы диагностики связи с измерительным модулем и работы датчиков.UIPOS has built-in diagnostic systems for communication with the measuring module and sensor operation.
УИПОС обеспечивает регистрацию результатов измерений параметров ствола, фото и видеоизображений во внешний компьютер или сеть.UIPOS ensures registration of the results of measurements of barrel parameters, photo and video images to an external computer or network.
В состав УИПОС входя: измерительный зонд, блок коммутации, блок питания, отражатель луча дальномера, утяжелитель, калибровочный стенд, набор сменных опор, штанга, комплект соединительных кабелей, программное обеспечение.The UIPOS includes: a measuring probe, a switching unit, a power supply, a rangefinder beam reflector, a weight, a calibration stand, a set of replaceable supports, a rod, a set of connecting cables, and software.
Для проведения измерений или осмотра измерительный зонд устанавливают в канал ствола. На дульном срезе располагают отражатель луча дальномера. Связь внешнего компьютера с зондом и его питание осуществляется по кабелю, через блок коммутации. Управление процессом измерения, позиционирования, осмотра и регистрации измерений производится с помощью специального программного обеспечения. Диаметр и профиль поверхности измеряется путем сканирования поверхности канала ствола вращающимся лазерным сканером зонда.To carry out measurements or inspection, the measuring probe is installed in the barrel bore. A rangefinder beam reflector is placed on the muzzle. The external computer communicates with the probe and powers it via a cable, through a switching unit. The process of measurement, positioning, inspection and recording of measurements is controlled using special software. The diameter and profile of the surface are measured by scanning the surface of the barrel bore with a rotating laser scanner of the probe.
В состав измерительного зонда входят: вращающийся лазерный сканер профиля внутренней поверхности ствола, электропривод вращения сканера, датчик температуры, модуль светодиодной подсветки, камера видеоконтроля, лазерный дальномер, контроллер управления и сбора данных, набор опорных элементов центровки зонда.The measuring probe includes: a rotating laser scanner of the barrel's inner surface profile, an electric drive for scanner rotation, a temperature sensor, a LED illumination module, a video monitoring camera, a laser rangefinder, a control and data collection controller, and a set of probe centering support elements.
В системе видеоконтроля зонда применена видеокамера высокого разрешения с расширенным динамическим диапазоном и специальным объективом для получения панорамного изображения. Программное обеспечение позволяет преобразовывать «купольное» панорамное изображение в неискаженное плоское с возможностью виртуального вращения камеры. Для освещения внутренней поверхности канала ствола используется трехканальная система светодиодной подсветки. За счет индивидуальной настройки яркости каждого канала совместно с технологией широкого динамического диапазона камеры можно добиться высокого качества изображения с учетом переотражений в нарезах канала ствола.The video control system of the probe uses a high-resolution video camera with an extended dynamic range and a special lens to obtain a panoramic image. The software allows you to transform the "dome" panoramic image into an undistorted flat image with the ability to virtually rotate the camera. A three-channel LED backlight system is used to illuminate the inner surface of the barrel bore. Due to the individual brightness adjustment of each channel, together with the wide dynamic range technology of the camera, it is possible to achieve high image quality taking into account reflections in the rifling of the barrel bore.
Обмен контроллера зонда с компьютером производится по проводной линии Ethernet.The probe controller communicates with the computer via a wired Ethernet line.
Зонд внутри ствола перемещают вручную с помощью составной штанги.The probe inside the barrel is moved manually using a composite rod.
Лазерный дальномер предназначен для определения положения зонда в стволе относительно дульного среза.The laser rangefinder is designed to determine the position of the probe in the barrel relative to the muzzle.
Блок коммутации предназначен для объединения Ethernet линий системы видеоконтроля и контроллера зонда, а также формирования питающих напряжений.The switching unit is designed to combine the Ethernet lines of the video monitoring system and the probe controller, as well as to generate supply voltages.
Краткое описание фигурBrief description of the figures
Заявляемый способ и устройство для его реализации иллюстрируется фигурами, представленными на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.The claimed method and device for its implementation are illustrated by the figures presented in Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.
На фиг. 1 представлена схема измерения удлинения каморы с помощью ПЗК.Fig. 1 shows a diagram of measuring the chamber elongation using a PZK.
На фиг. 2 представлена схема измерения удлинения каморы с помощью измерительных трехточечных звездок и примеры устройств, где:Fig. 2 shows a diagram of measuring the chamber elongation using measuring three-point stars and examples of devices where:
а - звездки с диаметром до 45 мм;a - stars with a diameter of up to 45 mm;
б - измерительная система;b - measuring system;
в - звездка для контроля износа ствола крупного калибра.in - star for monitoring wear of large-caliber barrels.
На фиг. 3 представлено устройство осмотра MZ-555 IX11-44.Fig. 3 shows the inspection device MZ-555 IX11-44.
На фиг. 4 представлен прототип B285 LBG.Fig. 4 shows the B285 LBG prototype.
На фиг. 5 представлен зонд устройства измерения, вид сбоку.Fig. 5 shows the measuring device probe, side view.
На фиг. 6 представлен зонд устройства измерения, общий вид сзади.Fig. 6 shows the measuring device probe, general rear view.
На фиг. 7 представлен зонд устройства измерения, общий вид спереди.Fig. 7 shows the measuring device probe, general front view.
На фиг. 8 представлено размещение устройства измерения в стволе при измерениях (часть ствола условно не показана).Fig. 8 shows the placement of the measuring device in the barrel during measurements (part of the barrel is not shown).
На фиг. 9 представлена функциональная схема устройства измерения.Fig. 9 shows the functional diagram of the measuring device.
На фиг. 10 представлена схема размерных цепей при измерении, гдеFig. 10 shows a diagram of dimensional chains during measurement, where
Г - полная длина ствола;G - full barrel length;
Д - диаметр канала ствола;D - diameter of the barrel bore;
Е - длина зарядной каморы;E - length of the loading chamber;
Ж - удлинение зарядной каморы;Ж - extension of the charging chamber;
И -длина цилиндрической части ствола;I - the length of the cylindrical part of the barrel;
На фиг. 11 представлено главное окно ПО УИПОС.Fig. 11 shows the main window of the UIPOS software.
На фиг. 12 представлено окно ПО УИПОС «Архив протоколов».Fig. 12 shows the UIPOS software window “Protocol archive”.
На фиг. 13 представлено окно ПО УИПОС при видеоосмотре.Fig. 13 shows the UIPOS software window during video inspection.
На фиг. приняты следующие обозначения:In Fig. the following notations are used:
1 - мерительное кольцо;1 - measuring ring;
2 - трубка;2 - tube;
3 - направляющий диск;3 - guide disk;
4 - штанга с измерительным устройством;4 - rod with measuring device;
5 - досылатель;5 - rammer;
6 - измерительная система;6 - measuring system;
7 - соединительные штанги;7 - connecting rods;
8 - центрирующая система;8 - centering system;
9 - механическое устройство отсчета;9 - mechanical counting device;
10 - корпус центрирующей системы;10 - centering system housing;
11 - опорный рычаг центрирующей системы;11 - support lever of the centering system;
12 - измерительная система;12 - measuring system;
13 - узел стыковки;13 - docking unit;
14 - измерительный зонд;14 - measuring probe;
15 - блок видеоконтроля;15 - video control unit;
16 - лазерный сканер;16 - laser scanner;
17 - блок электроники;17 - electronics unit;
18 - лазерный дальномер18 - laser rangefinder
19 - лазерный датчик;19 - laser sensor;
20 - лазерный датчик;20 - laser sensor;
21 - система подсветки;21 - lighting system;
22 - видеокамера;22 - video camera;
23 - защитные накладки;23 - protective pads;
24 - сменные опоры;24 - replaceable supports;
25 - пружинные опоры;25 - spring supports;
26 - утяжелитель;26 - weighting agent;
27 - разъем кабеля связи;27 - communication cable connector;
28 - штанга;28 - barbell;
29 - блок коммутации;29 - switching unit;
30 - отражатель;30 - reflector;
31 - магнитный держатель;31 - magnetic holder;
32 - кабель связи (К1);32 - communication cable (K1);
33 - кабель сетевого питания (К2);33 - network power cable (K2);
34 - кабель передачи данных (К3);34 - data transmission cable (K3);
35 - щиток 24В;35 - 24V shield;
36 - блок питания (БП);36 - power supply unit (PSU);
37 - блок управления защищенный (БУЗ);37 - protected control unit (PCU);
38 - внешний модуль;38 - external module;
39 - затвор;39 - shutter;
40 - ствол;40 - barrel;
41 - дульный тормоз.41 - muzzle brake.
На фиг. 1 представлена схема измерения удлинения каморы с помощью прибора замера длины зарядной каморы (ПЗК) до стрельбы или после стрельбы у остывщих орудий. Прибор предназначен для измерения длины (контроля удлинения) зарядной каморы, в процессе эксплуатации артиллерийских орудий, с целью определения износа стволов и определения поправки на падение начальной скорости снарядов. Результаты измерений длины зарядной каморы используются при категорировании стволов.Fig. 1 shows a diagram of the chamber elongation measurement using a chamber length measurement device (CLMD) before firing or after firing on cooled guns. The device is designed to measure the length (elongation control) of the chamber during the operation of artillery guns in order to determine barrel wear and determine the correction for the drop in muzzle velocity of the projectiles. The results of chamber length measurements are used in barrel categorization.
В прибор замера длины зарядной каморы входит мерительное кольцо 1, трубка 2, направляющий диск 3 для центрирования ПЗК в каморе после снятия затвора, штанга с измерительным устройством 4 и досылатель 5 для продвижения мерительного кольца 1 на трубке 2. Мерительное кольцо 1 и направляющий диск 3 сменные, для каждого калибра и системы орудия.The device for measuring the length of the loading chamber includes a measuring ring 1, a tube 2, a guide disk 3 for centering the PZK in the chamber after removing the breech, a rod with a measuring device 4 and a rammer 5 for advancing the measuring ring 1 on the tube 2. The measuring ring 1 and the guide disk 3 are replaceable for each caliber and gun system.
Измерение длины зарядной каморы проводится путем измерения расстояния по измерительной шкале на штанге с измерительным устройством 4 от плоскости казенного среза ствола до плоскости калиброванного мерительного кольца 1, устанавливаемого до упора в заходный конус каморы.The length of the loading chamber is measured by measuring the distance along the measuring scale on the rod with measuring device 4 from the plane of the breech face of the barrel to the plane of the calibrated measuring ring 1, installed until it stops in the entry cone of the chamber.
Длину зарядной каморы ствола орудия измеряют при горизонтальном положении ствола.The length of the gun barrel loading chamber is measured with the barrel in a horizontal position.
На фиг. 2 представлена схема измерения удлинения каморы с помощью измерительных трехточечных звездок и примеры устройств. Измерение диаметрального износа осуществляется с помощью прибора контроля износа (ПКИ), представляющим собой (рисунок в на фиг. 2), по сути, обыкновенный нутромер (измерительную звездку) определяющий величину диаметра по схеме трех точек (рисунок б на фиг. 2), оснащенный длинными соединительными штангами 7, с измерительной системой 6, имеющей три колка развернутых в поперечной плоскости ствола под 120° относительно друг друга. Для выравнивания положения колков измерительной системы 6 имеется центрируюшая система 8. Измерение диаметра проводится с помощью разведения колков измерительной системы 6 до упора в поверхность канала ствола с помощью проворота внутренней трубы штанги ПКИ на концах которой с одной стороны имеется кулачек, а с другой механическое устройство отсчета 9 со шкалой.Fig. 2 shows a diagram of measuring the chamber extension using three-point measuring stars and examples of devices. The measurement of diametrical wear is carried out using a wear control device (WCD), which is (Figure b in Fig. 2), in essence, an ordinary bore gauge (measuring star) determining the diameter value according to a three-point diagram (Figure b in Fig. 2), equipped with long connecting rods 7, with a measuring system 6 having three pegs deployed in the transverse plane of the barrel at 120° relative to each other. To align the position of the pegs of the measuring system 6, there is a centering system 8. The diameter is measured by spreading the pegs of the measuring system 6 until they stop against the surface of the barrel bore by turning the inner tube of the WCD rod, at the ends of which there is a cam on one side, and on the other a mechanical counting device 9 with a scale.
Одним из средств контроля износа стволов являются измерительные электромеханические звездки (см. рисунок а на фиг. 2), в которых ранее известный принцип действия нутромера соединяется с современными средствами автоматического центрирования прибора, съема информации, и ее отображения. Измерительные звездки представляют собой вид нутромеров, контроль внутреннего диаметра в которых осуществляется выдвижной измеренной системой, основанной на двух-, трех- и четырех точной измерительной базе. Как правило, это линейка, равносторонний треугольник и квадрат. На рисунке б (фиг. 2) представлена структурная схема звездки, измерительная система которой основана на принципе линейки (расстояние между точками А и В и С рисунок б на фиг. 2).One of the means of monitoring barrel wear is measuring electromechanical stars (see figureAin Fig. 2), in which the previously known principle of operation of the bore gauge is combined with modern means of automatic centering of the device, data retrieval, and its display. Measuring stars are a type of bore gauge, the control of the internal diameter in which is carried out by a retractable measuring system based on a two-, three-, and four-precision measuring base. As a rule, this is a ruler, an equilateral triangle, and a square. Figure b (Fig. 2) shows a structural diagram of a star, the measuring system of which is based on the principle of a ruler (distance between points A and B and C figurebin Fig. 2).
На фиг. 3 представлено устройство осмотра MZ-555 IX11-44. Устройство имеет цилиндрический оптикоэлектронный прибор (ОЭП) и 12 ножек, расположенных в 2 ряда 2×6. Угол между ножками 60 градусов. За счет равномерного и синхронного их раскрытия происходит центровка (самоцентрирование) ОЭП по оси канала ствола. За счет 12 катков осуществляется движение вдоль канала ствола, а закругленность катка позволяет использовать устройство как в нарезном, так и в гладком стволе. Камера дает панорамную картину состояния поверхности ствола. Устройство имеет систему искусственного освещения. В зависимости от функциональных возможностей ОЭП возможны два способа доступа к фото и видео информации: прямой доступ в режиме он-лайн и сохранение данных для последующего изучения.Fig. 3 shows the MZ-555 IX11-44 inspection device. The device has a cylindrical optoelectronic device (OED) and 12 legs arranged in 2 rows 2x6. The angle between the legs is 60 degrees. Due to their uniform and synchronous opening, the OED is centered (self-centered) along the barrel bore axis. Due to 12 rollers, movement along the barrel bore is achieved, and the roundness of the roller allows the device to be used in both rifled and smooth barrels. The camera provides a panoramic picture of the barrel surface condition. The device has an artificial lighting system. Depending on the functionality of the OED, there are two ways to access photo and video information: direct access in online mode and saving data for subsequent study.
На фиг. 4 представлен прототип B285 LBG. Устройство состоит из двух направляющих рычажных центрирующих устройств с роликами 11, вращающегося лазерного датчика 12 для построения профиля и последующего определения диаметра, а также размеров элементов канала ствола, привода для вращения лазерного датчика 10 и направляющего штыря с узлом стыковки 13, для фиксации положения устройства в нарезном стволе относительно одного из нарезов.Fig. 4 shows the prototype B285 LBG. The device consists of two guide lever centering devices with rollers 11, a rotating laser sensor 12 for constructing a profile and subsequent determination of the diameter, as well as the dimensions of the elements of the barrel bore, a drive for rotating the laser sensor 10 and a guide pin with a docking unit 13, for fixing the position of the device in the rifled barrel relative to one of the grooves.
На фиг. 5, 6, 7 представлен измерительный зонд 14 устройства измерения. Устройство измерения параметров и осмотра канала ствола (далее - устройство измерения) состоит из: измерительного зонда 14, блока видеоконтроля 15, лазерного сканера 16, блока электроники 17, лазерного дальномера 18, два лазерных датчика 19, 20, для измерения диаметра и профиля канала ствола, системы подсветки 21, в составе разнонаправленных светодиодов, видеокамеры 22, защитных накладок 23, сменных опор 24, пружинных опор 25, утяжелителя 26, разъема кабеля связи 27.Fig. 5, 6, 7 shows the measuring probe 14 of the measuring device. The device for measuring the parameters and inspecting the barrel bore (hereinafter referred to as the measuring device) consists of: the measuring probe 14, the video control unit 15, the laser scanner 16, the electronics unit 17, the laser rangefinder 18, two laser sensors 19, 20 for measuring the diameter and profile of the barrel bore, the illumination system 21 consisting of multidirectional LEDs, the video camera 22, the protective pads 23, the replaceable supports 24, the spring supports 25, the weight 26, the communication cable connector 27.
Вращающийся лазерный сканер 16 с электропривод вращения и два лазерных датчика19 и 20 предназначены для измерения диаметра и профиля канала ствола каждый из которых откалиброван на свой диапазон измерений. В системе видеоконтроля применена видеокамера 22 высокого разрешения с расширенным динамическим диапазоном и специальным объективом для получения панорамного изображения. Программное обеспечение позволяет преобразовывать «купольное» панорамное изображение в неискаженное плоское с возможностью виртуального вращения камеры.The rotating laser scanner 16 with an electric rotation drive and two laser sensors 19 and 20 are designed to measure the diameter and profile of the barrel channel, each of which is calibrated for its own measurement range. The video monitoring system uses a high-resolution video camera 22 with an extended dynamic range and a special lens to obtain a panoramic image. The software allows you to transform the "dome" panoramic image into an undistorted flat one with the ability to virtually rotate the camera.
На фиг. 8 представлено размещение устройства измерения в стволе при измерениях (часть ствола условно не показана). Для проведения измерений или осмотра измерительный зонд 14 устанавливают в канал ствола, к центральной торцевой части измерительного зонда 14, крепится штанга 28, к разъему кабеля связи 27 крепится кабель связи (К1) 32. В задней части измерительного зонда 14 расположен лазерный дальномер 18. Лазерный дальномер 18 измерительного зонда 14 предназначен для определения положения измерительной плоскости датчиков зонда в стволе относительно дульного среза. Для определения положение измерительного зонда 14 относительно дульного среза используется отражатель 30 луча лазерного дальномера 18, закрепляемый магнитным держателем 31 на торце дульного тормоза 41 ствола 40. К блоку коммутации 29 подключаются кабеля: связи (К1) 32, сетевого питания (К2) 33, передачи данных (К3) 34, которые в соответствии с функциональной схемой устройства измерения, приведенной на фиг. 9, подключаются к щитку 24В- 35 и блок управления защищенный (БУЗ) 37 выполненный в виде переносного промышленного компьютера с защитой от воды и пыли по стандартам IP65 - 67. Блок управления защищенный (БУЗ) 37 подключаются электрическими проводами к блоку питания (БП) 36, который подключается к щитку 24 В - поз. 35.Fig. 8 shows the placement of the measuring device in the barrel during measurements (part of the barrel is not shown). To carry out measurements or inspection, the measuring probe 14 is installed in the barrel bore, a rod 28 is attached to the central end portion of the measuring probe 14, and a communication cable (K1) 32 is attached to the connector of the communication cable 27. A laser rangefinder 18 is located in the rear portion of the measuring probe 14. The laser rangefinder 18 of the measuring probe 14 is intended to determine the position of the measuring plane of the probe sensors in the barrel relative to the muzzle end. To determine the position of the measuring probe 14 relative to the muzzle end, a reflector 30 of the beam of the laser rangefinder 18 is used, which is secured by a magnetic holder 31 on the end of the muzzle brake 41 of the barrel 40. The following cables are connected to the switching unit 29: communication (K1) 32, network power (K2) 33, data transmission (K3) 34, which, in accordance with the functional diagram of the measuring device shown in Fig. 9, are connected to the 24V shield 35 and the protected control unit (PUZ) 37 made in the form of a portable industrial computer with protection against water and dust according to IP65 - 67 standards. The protected control unit (PUZ) 37 is connected by electric wires to the power supply unit (PU) 36, which is connected to the 24 V shield - pos. 35.
В комплект соединительных кабелей входят:The connecting cable set includes:
- кабель связи (K1) 32 (для подключения измерительного зонда 14 к блоку коммутации 29);- communication cable (K1) 32 (for connecting the measuring probe 14 to the switching unit 29);
- кабель сетевого питания (K2) 33 (для подключения блока коммутации 29 к щитку 24 В - поз. 35 для подключения к источнику постоянного тока с напряжением 27В);- network power cable (K2) 33 (for connecting switching unit 29 to the 24 V panel - pos. 35 for connection to a DC source with a voltage of 27 V);
- кабель передачи данных (K3) 34 (для подключения блока управления защищенного (БУЗ) 37 к блоку коммутации 29).- data transmission cable (K3) 34 (for connecting the protected control unit (PCU) 37 to the switching unit 29).
Блок питания (БП) 36 позволяет преобразовывать переменное напряжение 220В в стабилизированное напряжение 27 В и предназначен для подключения УИПОС к сети ~220В 50 Гц при работе в заводских или лабораторных условиях.Power supply unit (PSU) 36 allows converting alternating voltage of 220V into stabilized voltage of 27V and is intended for connecting UIPOS to a network of ~220V 50Hz when working in factory or laboratory conditions.
К блоку управления защищенному (БУЗ) 37 подключается внешний модуль 38 с печатающим устройством для вывода на печать протоколов операций и измерений.An external module 38 with a printing device for printing operation and measurement protocols is connected to the protected control unit (BUZ) 37.
Утяжелитель 26 обеспечивает правильное позиционирование (исключение «провисания») измерительного зонда 14 устройства при измерении диаметра контрольного сечения в заходном конусе каморы, крепится к заднему торцу измерительного зонда 14 четырьмя специальными винтами. На корпусе утяжелителя имеются отверстия для крепления сменных опор 24.Weighting element 26 ensures correct positioning (prevention of "sagging") of measuring probe 14 of the device when measuring the diameter of the control section in the lead-in cone of the chamber, is attached to the rear end of measuring probe 14 with four special screws. There are holes on the body of the weighting element for attaching replaceable supports 24.
Калибровочный стенд (условно не показан) предназначен для автоматической калибровки устройства и проверки точности измерения диаметра при изменении внешних погодных условий.The calibration stand (not shown) is designed for automatic calibration of the device and checking the accuracy of diameter measurements when external weather conditions change.
Состав калибровочного стенда: кольцо-калибр, ложемент.The composition of the calibration stand: ring gauge, support.
Кольцо-калибр используется для калибровки и проверки точности измерений датчиками вращающегося лазерного сканера. Диаметр внутренней поверхности кольца изменяется ступенчато, участки диаметров 100, 105, 120, 125, 152, 155, 159 мм охватывают весь рабочий диапазон сканера.The ring gauge is used to calibrate and check the accuracy of measurements by the sensors of a rotating laser scanner. The diameter of the inner surface of the ring changes stepwise, sections with diameters of 100, 105, 120, 125, 152, 155, 159 mm cover the entire working range of the scanner.
Для базирования измерительного зонда относительно кольца-калибра служит ложемент, состоящий из двух призм. Базирование производится по корпусу с лазерными датчиками 19 и 20 для исключения необходимости смены опор зонда.A bed consisting of two prisms serves to base the measuring probe relative to the ring-caliber. The base is made on the body with laser sensors 19 and 20 to eliminate the need to change the probe supports.
Устройство измерения имеет встроенные системы диагностики связи с измерительным зондом 14, работы лазерных датчиков 19, 20, обеспечивает регистрацию и хранение результатов измерений параметров ствола, фото и видеоизображений в базе данных программного обеспечения устройства (ПО) на внешнем модуле 38. Обеспечивается возможность передачи данных измерений в электронном виде на внешний модуль 38 или программные модули.The measuring device has built-in diagnostic systems for communication with the measuring probe 14, operation of laser sensors 19, 20, provides registration and storage of results of measurements of barrel parameters, photo and video images in the database of the device software (SW) on the external module 38. It is possible to transmit measurement data in electronic form to the external module 38 or software modules.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
УИПОС имеет встроенные системы диагностики связи с измерительным зондом 14 устройства и работы датчиков 19, 20, обеспечивает регистрацию и хранение результатов измерений параметров ствола, фото и видеоизображений в базе данных программного обеспечения устройства (ПО). Обеспечивается возможность передачи данных измерений в электронном виде на внешние устройства 38 или программные модули. В качестве внешнего модуля 38 может использоваться печатающее устройство с установленным ПО или дополнительный видеомонитор.The UIPOS has built-in diagnostic systems for communication with the measuring probe 14 of the device and the operation of sensors 19, 20, ensures registration and storage of the results of measurements of the parameters of the shaft, photo and video images in the database of the software of the device (SW). It is possible to transmit measurement data in electronic form to external devices 38 or software modules. A printing device with installed software or an additional video monitor can be used as an external module 38.
Для реализации способа измерения параметров и осмотра канала ствола 40 артиллерийских орудий обеспечивающего измерение с высокой точностью удлинения зарядной каморы, диаметра цилиндрической части канала ствола 40, в том числе по полям и нарезам, ширины полей и нарезов, формы полей нарезов, а также визуальный осмотр состояния канала ствола 40 с целью получения совокупности исходных данных необходимых для решения задачи баллистической подготовки артиллерийской системы без проведения стрельбы и автоматизированного определения категории ствола используют универсальное устройство измерения параметров и осмотра канала ствола (УИПОС) установленное в канал ствола 40 и подключенное по схеме, приведенной на фиг. 9 к источнику электроснабжения, включающий четыре этапа измерений и визуальный контроль:In order to implement the method for measuring the parameters and inspecting the bore of the barrel 40 of artillery guns, ensuring the measurement with high accuracy of the elongation of the loading chamber, the diameter of the cylindrical part of the bore 40, including along the lands and grooves, the width of the lands and grooves, the shape of the lands of the grooves, as well as a visual inspection of the condition of the bore 40 in order to obtain a set of initial data necessary for solving the problem of ballistic preparation of the artillery system without firing and automated determination of the barrel category, a universal device for measuring the parameters and inspecting the bore (UIPOS) is used, installed in the bore 40 and connected according to the diagram shown in Fig. 9 to a power supply source, including four stages of measurements and visual control:
1. Измерение лазерным дальномером 18 устройства измерения реальной полной истиной длины Г ствола 40 от среза дульного тормоза 41 до зеркала затвора 39 с учетом технологического допуска от чертежного размера цилиндрической части И канала ствола 40 (см. фиг. 8). Для измерения реальной полной истиной длины Г ствола 40 - закрывается затвор 39 орудия, измерительный зонд 14 разворачивается лазерным дальномером 18 в сторону затвора 39, опирается задним срезом на срез дульного тормоза 41 ствола 40 и производится измерение полной истиной длины Г ствола 40 от среза дульного тормоза 41 до зеркала затвора 39 на первом этапе измерений, а при отличии истинной измеренной длины Г от чертежного размера в дальнейшем при расчетах используется истинная длина Г цилиндрической части ствола 40.1. Measuring the real full true length G of the barrel 40 from the cutoff of the muzzle brake 41 to the breech face 39 by means of the laser rangefinder 18 of the measuring device, taking into account the technological tolerance from the drawing size of the cylindrical part I of the bore of the barrel 40 (see Fig. 8). To measure the real full true length G of the barrel 40, the breech face 39 of the gun is closed, the measuring probe 14 is turned by the laser rangefinder 18 towards the breech face 39, rests with its rear cut on the cutoff of the muzzle brake 41 of the barrel 40 and the real full length G of the barrel 40 is measured from the cutoff of the muzzle brake 41 to the breech face 39 at the first stage of the measurements, and if the real measured length G differs from the drawing size, the real length G of the cylindrical part of the barrel 40 is used in the subsequent calculations.
2. Для измерения профиля внутренней поверхности ствола 40 и измерения диаметра Д цилиндрической части канала ствола 40 измерительный зонд 14 устройства, разворачивается головной частью в сторону затвора 39, крепится к штанге 28, устанавливается в канал ствола и продвигается в канале ствола 40 для производства измерений. Сначала измерительный зонд 14 устанавливается в дульную часть ствола 40 на расстояние 100 мм от среза дульного тормоза 41, включается вращающийся лазерный сканер 16 для производства измерений, и производятся последовательные измерения в сечениях расположенных с шагом 150 мм, до достижения сечения, расположенного на удалении, определяемым разницей между чертежной длиной цилиндрической части канала ствола 40 и расстоянием равным пяти (шести) калибрам, в соответствии с типом ствола 40 на втором этапе. При продвижении измерительного зонда 14, отсчет расстояний производится с помощью встроенного лазерного дальномера 18 устройства и отражателя 30 луча лазерного дальномера 18, крепящегося на срезе дульного тормоза 41 ствола 40.2. In order to measure the profile of the inner surface of the barrel 40 and to measure the diameter D of the cylindrical part of the bore of the barrel 40, the measuring probe 14 of the device is turned with its head part towards the bolt 39, is attached to the rod 28, is installed in the bore of the barrel and is advanced in the bore of the barrel 40 to perform measurements. First, the measuring probe 14 is installed in the muzzle part of the barrel 40 at a distance of 100 mm from the cut of the muzzle brake 41, the rotating laser scanner 16 is turned on to perform measurements, and successive measurements are performed in sections located with a step of 150 mm, until a section is reached located at a distance determined by the difference between the drawing length of the cylindrical part of the bore of the barrel 40 and a distance equal to five (six) calibers, in accordance with the type of barrel 40 at the second stage. When the measuring probe 14 is advanced, the distances are measured using the built-in laser rangefinder 18 of the device and the reflector 30 of the beam of the laser rangefinder 18, which is attached to the cut of the muzzle brake 41 of the barrel 40.
3. Производится последовательное измерение диаметра Д цилиндрической части канала ствола 40 от последнего сечения, определенного на втором этапе - с шагом 50 мм, до получения результата измерения диаметра по полям равного диаметру мерительного диска ПЗК регламентированного для этого типа ствола 40 (калибровочного кольца ПКИ для гладких стволов) минус 1,0 мм, на третьем этапе.3. The diameter D of the cylindrical part of the barrel bore 40 is measured sequentially from the last section determined at the second stage - with a step of 50 mm, until the result of the diameter measurement by fields is obtained equal to the diameter of the measuring disk PZK regulated for this type of barrel 40 (calibration ring PKI for smooth bores) minus 1.0 mm, at the third stage.
4. Дальнейшие измерения диаметра проводятся от сечения, определенного на третьем этапе - с шагом 3 мм до получения значения измеренного диаметра равного диаметру мерительного диска ПЗК регламентированного для этого типа ствола 40 (калибровочного кольца ПКИ для гладких стволов) ±0,2 мм на четвертом этапе.4. Further measurements of the diameter are carried out from the section determined at the third stage - with a step of 3 mm until the measured diameter is equal to the diameter of the measuring disk of the PZK regulated for this type of barrel 40 (calibration ring PKI for smooth barrels) ±0.2 mm at the fourth stage.
С целью визуальной оценки состояния поверхности элементов канала ствола 40 дополнительно проводится осмотр с помощью видеокамеры 22. Осмотр проводится перемещением камеры 22 вдоль оси канала ствола 40 с остановками, с шагом 100 мм, и при необходимости с фото фиксацией результатов (при наличии дефектов), а при обнаружении срывов и выколов полей нарезов, вмятин или выбоин внутренней поверхности канала ствола 40, проводятся дополнительные измерения, в соответствии со вторым и третьим этапом, но с меньшим шагом, диаметра канала ствола 40 в сечениях содержащих дефекты с целью определения размеров дефектов и соответствия их допустимым пределам, установленным нормативно-технической документацией.In order to visually assess the condition of the surface of the elements of the bore 40, an additional inspection is carried out using a video camera 22. The inspection is carried out by moving the camera 22 along the axis of the bore 40 with stops, with a step of 100 mm, and, if necessary, with photo recording of the results (if there are defects), and if tearing and chipping of the rifling fields, dents or potholes of the inner surface of the bore 40 are detected, additional measurements are carried out, in accordance with the second and third stages, but with a smaller step, of the diameter of the bore 40 in sections containing defects in order to determine the sizes of the defects and their compliance with the permissible limits established by the regulatory and technical documentation.
(к пункту 2 формулы) Для решения задачи баллистической подготовки, по окончании измерений проводится расчет удлинения зарядной каморы как разность между полной истинной длиной ствола 40 измеренной по первому этапу и дальности от среза дульного тормоза 41 до сечения в котором был измерен диаметр равный диаметру регламентированного мерительного диска ПЗК (калибра ПКИ) измеренной в процессе измерений по четвертому этапу, и чертежной длины зарядной каморы, формирование отчета о проведенных измерениях геометрических размеров и конфигураций канала ствола 40 по всем этапам измерений, оценка полученных результатов и оформление отчета в электронном и (при необходимости) печатном виде, прогнозирование остаточного ресурса ствола 40 артиллерийского орудия, установление технического состояния артиллерийского орудия, принятие решения о проведении его дальнейшей эксплуатации или организации соответствующего вида ремонта.(to point 2 of the formula) To solve the problem of ballistic preparation, upon completion of the measurements, the elongation of the loading chamber is calculated as the difference between the full true length of the barrel 40 measured in the first stage and the distance from the cut of the muzzle brake 41 to the section in which the diameter was measured, equal to the diameter of the regulated measuring disk PZK (PKI caliber) measured in the process of measurements in the fourth stage, and the drawing length of the loading chamber, the formation of a report on the measurements carried out of the geometric dimensions and configurations of the bore 40 for all stages of measurements, the assessment of the obtained results and the preparation of a report in electronic and (if necessary) printed form, forecasting the residual life of the barrel 40 of the artillery piece, establishing the technical condition of the artillery piece, making a decision on its further operation or organizing the appropriate type of repair.
(к пункту 3 формулы.) Измерения параметров и осмотр канала ствола 40 проводят с дульной части орудия с помощью измерительного зонда 14 универсального устройства измерения параметров и осмотра канала ствола (УИПОС), который устанавливают в канал ствола и с помощью штанги 28 продвигают в канале ствола 40. В измерительном зонде 14 между блоками видеоконтроля 15 и блоком электроники 17 вращается цилиндрический корпус сканирующего устройства с лазерным сканером 16 и с двумя лазерными датчиками 19, 20, расположенными в плоскости перпендикулярной оси канала ствола 40.(to point 3 of the formula.) Measurements of the parameters and inspection of the bore 40 are carried out from the muzzle of the gun using the measuring probe 14 of the universal device for measuring the parameters and inspection of the bore (UIPOS), which is installed in the bore and advanced in the bore 40 using the rod 28. In the measuring probe 14, between the video control units 15 and the electronics unit 17, the cylindrical body of the scanning device with a laser scanner 16 and with two laser sensors 19, 20, located in a plane perpendicular to the axis of the bore 40, rotates.
Процесс измерения совмещается с видеосъемкой с помощью широкоугольной видеокамеры 22 высокого разрешения с системой подсветки 21 поверхности канала ствола с возможностью ручной регулировки яркости по трем направлениям. Светодиоды каждого канала имеют различный угол наклона по отношению к поверхности ствола. За счет индивидуальной настройки яркости каждого канала совместно с технологией широкого динамического диапазона видеокамеры 22 можно добиться высокого качества изображения с учетом переотражений в нарезах канала ствола.The measurement process is combined with video filming using a wide-angle high-resolution video camera 22 with a backlight system 21 of the barrel bore surface with the ability to manually adjust the brightness in three directions. The LEDs of each channel have a different angle of inclination relative to the barrel surface. Due to the individual brightness adjustment of each channel together with the wide dynamic range technology of the video camera 22, it is possible to achieve high image quality taking into account reflections in the rifling of the barrel bore.
Для измерения расстояний по длине ствола 40 на дульном срезе располагают отражатель 30 луча лазерного дальномера 18 с помощью магнитного держателя 31.To measure distances along the length of the barrel 40, a reflector 30 of the beam of the laser rangefinder 18 is placed on the muzzle using a magnetic holder 31.
Связь измерительного зонда 14 с блоком управления защищенного (БУЗ) 37 и его электропитание осуществляется по кабелю связи (К1) 32, через блок коммутации 29. Обмен данными от контроллера измерительного зонда 14 с блоком управления защищенным (БУЗ) 37 производится по кабелю передачи данных (K3) 34. Электропитание блока управления защищенного (БУЗ) 37 осуществляется по электрическим проводам от блока питания (БП) 36, подключенного к любому нестабилизированному источнику электроснабжения с напряжением 27В - 35, в том числе непосредственно к электросети боевой машины через щиток (24 В) - поз. 35.The connection of the measuring probe 14 with the protected control unit (PCU) 37 and its power supply is carried out via the communication cable (K1) 32, through the switching unit 29. Data exchange from the controller of the measuring probe 14 with the protected control unit (PCU) 37 is carried out via the data transmission cable (K3) 34. The power supply of the protected control unit (PCU) 37 is carried out via electrical wires from the power supply unit (PU) 36, connected to any unstabilized power supply source with a voltage of 27V - 35, including directly to the electrical network of the combat vehicle through the shield (24 V) - pos. 35.
Блок коммутации 29 предназначен для объединения Ethernet линий системы видеоконтроля и контроллера измерительного зонда 14, а также формирования питающих напряжений устройства. Блок коммутации 29 имеет панель управления и индикации, с которой включается измерительный зонд 14, а также индикация наличия связи с зондом, видеокамерой 22 измерительного зонда 14, блоком управления защищенным (БУЗ) 37.Switching unit 29 is intended for combining Ethernet lines of the video monitoring system and the controller of the measuring probe 14, as well as for forming supply voltages of the device. Switching unit 29 has a control and indication panel, from which the measuring probe 14 is switched on, as well as an indication of the presence of communication with the probe, video camera 22 of the measuring probe 14, and protected control unit (PCU) 37.
Блок коммутации 29 имеет магнитные опоры и может быть закреплен на стволе 40.The switching unit 29 has magnetic supports and can be fixed on the barrel 40.
(к пункту 4 формулы) Для измерения диаметров стволов в диапазоне от 100 до 159 мм используются комплекты сменных опор 24, расположенных на концах цилиндрического корпуса измерительного зонда 14 устройства в трех плоскостях, параллельных оси канала ствола под углом 120° для позиционирования цилиндрического корпуса измерительного зонда 14 устройства с возможностью перемещения в канале диаметром, на пример - 100 мм, 105 мм, 120 мм, 125 мм, 152 мм, 155 мм, 159 мм, для измерения в канале ствола 40 с высокой точностью. При измерении других диаметров используются лазерные датчики 19, 20 и лазерный дальномер 18 с записью в базу данных программного обеспечения устройства.(to point 4 of the formula) To measure the diameters of barrels in the range from 100 to 159 mm, sets of replaceable supports 24 are used, located at the ends of the cylindrical body of the measuring probe 14 of the device in three planes parallel to the axis of the barrel bore at an angle of 120° for positioning the cylindrical body of the measuring probe 14 of the device with the possibility of movement in a channel with a diameter of, for example, 100 mm, 105 mm, 120 mm, 125 mm, 152 mm, 155 mm, 159 mm, for measuring in the barrel bore 40 with high accuracy. When measuring other diameters, laser sensors 19, 20 and a laser rangefinder 18 are used with recording in the database of the device software.
(к пункту 5 формулы) При проведении измерений для обеспечения правильного позиционирования цилиндрического корпуса измерительного зонда 14 устройства измерения в заходном конусе каморы при измерении диаметра контрольного сечения используется утяжелитель 26 для исключения «провисания» и обеспечения плотного контакта опор измерительного зонда 14 со стенками зарядной каморы, который крепится винтами к заднему торцу цилиндрического корпуса измерительного зонда 14. На корпусе утяжелителя имеются выемки для крепления сменных опор 24.(to point 5 of the formula) When carrying out measurements, to ensure the correct positioning of the cylindrical body of the measuring probe 14 of the measuring device in the entry cone of the chamber when measuring the diameter of the control section, a weighting agent 26 is used to eliminate “sagging” and ensure tight contact of the supports of the measuring probe 14 with the walls of the charging chamber, which is fastened with screws to the rear end of the cylindrical body of the measuring probe 14. On the body of the weighting agent there are recesses for fastening replaceable supports 24.
(к пункту 6 формулы) Управление процессом измерения, позиционирования, осмотра и регистрации измерений производится с помощью специального программного обеспечения. Программное обеспечение УИПОС обеспечивает управление процессом измерения параметров ствола, калибровки лазерных датчиков 19, 20 устройства, визуализацию результатов измерений и осмотра канала ствола, автоматизированную оценку, формирование протокола измерений с присвоением индивидуальных идентификаторов и даты, сохранение полученных данных в архиве базы данных.(to point 6 of the formula) The process of measurement, positioning, inspection and recording of measurements is controlled using special software. The UIPOS software ensures control of the process of measuring the parameters of the barrel, calibration of the laser sensors 19, 20 of the device, visualization of the results of measurements and inspection of the barrel bore, automated assessment, formation of a measurement protocol with assignment of individual identifiers and date, storage of the obtained data in the database archive.
Состав информации, задаваемый оператором:The composition of information specified by the operator:
- координата первой и последней контрольных точек и шаг измерения;- coordinates of the first and last control points and measurement step;
- идентификатор типа ствола, конструктивные характеристики и допуски на измеряемые параметры;- barrel type identifier, design characteristics and tolerances for measured parameters;
- заводской номер ствола.- factory number of the barrel.
Состав информации, передаваемой оператору:The composition of the information transmitted to the operator:
- информация о расположении зонда по дальности от дульного среза, необходимости перемещения зонда по дальности для достижения требуемого сечения, индикация установки зонда в требуемое сечение, индикация величины угла наклона зонда;- information about the location of the probe in terms of distance from the muzzle, the need to move the probe in terms of distance to achieve the required cross-section, indication of the installation of the probe in the required cross-section, indication of the probe tilt angle;
- оперативные данные результатов измерения диаметра и профиля канала ствола в цифровой и графической форме в текущем сечении;- operational data of the results of measuring the diameter and profile of the borehole in digital and graphic form in the current section;
- трансляцию видеоизображения канала ствола одновременно с проведением измерений;- broadcasting a video image of the barrel channel simultaneously with measurements;
- протокол результатов измерений, в том числе с возможностью печати;- protocol of measurement results, including the possibility of printing;
- список названий файлов изображений ствола, сохраненных в процессе работы;- list of names of barrel image files saved during the work process;
- сообщения об ошибках в работе прибора или связи.- messages about errors in the operation of the device or communication.
Главное окно программы состоит из следующих блоков (Фиг. 11) - подключения к зонду, настройки параметров и идентификации ствола, управления положением измерительного зонда 14, управления и индикации системы контроля износа, системы видеоконтроля.The main window of the program consists of the following blocks (Fig. 11) - connection to the probe, parameter settings and barrel identification, control of the position of the measuring probe 14, control and indication of the wear monitoring system, video monitoring system.
Обычный дисплей позволяет операторам проводить углубленный анализ результатов тестирования.A simple display allows operators to perform in-depth analysis of test results.
Оперативные и архивные данные результатов измерения диаметра в цифровой и графической форме можно просмотреть в Окне протоколов ПО УИПОС (Фиг. 12).Operational and archived data of diameter measurement results in digital and graphic form can be viewed in the Protocol Window of the UIPOS software (Fig. 12).
Видеоизображение можно масштабировать и сохранять как из главной формы ПО УИПОС, так и Окна осмотра (Фиг. 13).The video image can be scaled and saved both from the main form of the UIPOS software and from the Inspection Window (Fig. 13).
(по п. 7 формулы) Устройство измерения имеет встроенную функцию автоматической калибровки и комплектуется калибровочным стендом для калибровки устройства измерения и проверки точности измерения диаметра при изменении внешних погодных условий в составе с кольцом-калибром и ложементом, при этом диаметр внутренней поверхности кольца-калибра изменяется ступенчато и охватывает весь рабочий диапазон вращающегося бесконтактного лазерного сканирующего устройства 16 в измерительном зонде 14.(according to clause 7 of the formula) The measuring device has a built-in automatic calibration function and is equipped with a calibration stand for calibrating the measuring device and checking the accuracy of measuring the diameter when external weather conditions change, consisting of a ring gauge and a support, wherein the diameter of the inner surface of the ring gauge changes in steps and covers the entire working range of the rotating contactless laser scanning device 16 in the measuring probe 14.
Таким образом, способ и устройство для его реализации позволяют производить измерения удлинения зарядной каморы артиллерийского орудия, диаметра канала ствола. В том числе по полям и нарезам, ширину и форму полей нарезов и другие параметры при проведении измерений со стороны дульного среза канала ствола любого артиллерийского орудия, в ходе баллистической подготовки к стрельбе и для принятия решения по категорированию ствола артиллерийского орудия.Thus, the method and device for its implementation allow to measure the elongation of the loading chamber of an artillery weapon, the diameter of the barrel bore. Including by lands and grooves, the width and shape of the lands of the grooves and other parameters when taking measurements from the muzzle end of the barrel bore of any artillery weapon, during ballistic preparation for firing and for making a decision on categorizing the barrel of an artillery weapon.
Использование предлагаемого способа и устройства для его реализации имеет следующие преимущества:The use of the proposed method and device for its implementation has the following advantages:
- обеспечивает измерение параметров канала ствола артиллерийского орудия с дульного среза канала ствола;- ensures measurement of the parameters of the barrel bore of an artillery gun from the muzzle end of the barrel bore;
- обеспечивает инструментальное измерение диаметра цилиндрической части канала ствола, удлинения зарядной каморы, ширины полей нарезов и их формы, угол наклона нарезов, графическую и видео визуализацию полученных результатов;- provides instrumental measurement of the diameter of the cylindrical part of the barrel bore, the elongation of the loading chamber, the width of the rifling fields and their shape, the angle of inclination of the rifling, graphic and video visualization of the results obtained;
- автоматизированный расчет количества и координат сечений, в которых проводятся измерения, и позиционирование устройств с помощью лазерных дальномеров;- automated calculation of the number and coordinates of sections in which measurements are taken, and positioning of devices using laser rangefinders;
- автоматическую калибровку датчиков устройства в процессе эксплуатации;- automatic calibration of the device sensors during operation;
- формирование протоколов измерений в электронном и печатном виде и их хранение в архиве базы данных устройства;- formation of measurement protocols in electronic and printed form and their storage in the device database archive;
- автоматизированную оценку полученных результатов на основе сравнения чертежных размеров стволов, хранящихся в базе данных и полученных результатов измерения;- automated evaluation of the obtained results based on a comparison of the drawing dimensions of the trunks stored in the database and the obtained measurement results;
- универсальность устройства, обеспечивает контроль всех известных и перспективных артиллерийских орудий;- the versatility of the device ensures control of all known and prospective artillery weapons;
- легкая и безопасная конструкция, обладающая низкой стоимостью в производстве и простотой в эксплуатации;- lightweight and safe design, low production cost and ease of operation;
- минимизация ошибок, вызванных человеческим фактором, при измерениях.- minimization of errors caused by the human factor during measurements.
Заявляемый способ и устройство для его реализации используются в составе оборудования и бортового программного обеспечении, контрольно-проверочных машин 1И37М, 1И41М, 2В119, 2У671 и 2У668, поставляемых в Вооруженные Силы России Акционерным обществом «ЦНИИ «Буревестник».The claimed method and device for its implementation are used as part of the equipment and on-board software of the 1I37M, 1I41M, 2V119, 2U671 and 2U668 control and inspection machines supplied to the Russian Armed Forces by the Joint Stock Company Central Research Institute Burevestnik.
Claims (13)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2828997C1 true RU2828997C1 (en) | 2024-10-22 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010083700A (en) * | 2000-02-21 | 2001-09-01 | 최동환 | Gun barrel wear measurement system and method thereof |
| RU2251072C2 (en) * | 2003-07-08 | 2005-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт "Кварц" | Device for testing inner side of barrel |
| RU2368885C2 (en) * | 2007-07-05 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирское высшее военное командное училище (военный институт) Министерства обороны Российской Федерации | Method for measurement of barrel channel wear and device for its realisation (versions) |
| CN103245305A (en) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 中国人民解放军总装备部军械技术研究所 | General artillery barrel axis detecting device and detecting method thereof |
| CN110230945A (en) * | 2019-06-14 | 2019-09-13 | 中北大学 | The detection device and method of internal gun barrel surface hardness based on robot |
| RU2793923C1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-04-10 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Barrel wear meter |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010083700A (en) * | 2000-02-21 | 2001-09-01 | 최동환 | Gun barrel wear measurement system and method thereof |
| RU2251072C2 (en) * | 2003-07-08 | 2005-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт "Кварц" | Device for testing inner side of barrel |
| RU2368885C2 (en) * | 2007-07-05 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирское высшее военное командное училище (военный институт) Министерства обороны Российской Федерации | Method for measurement of barrel channel wear and device for its realisation (versions) |
| CN103245305A (en) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 中国人民解放军总装备部军械技术研究所 | General artillery barrel axis detecting device and detecting method thereof |
| CN110230945A (en) * | 2019-06-14 | 2019-09-13 | 中北大学 | The detection device and method of internal gun barrel surface hardness based on robot |
| RU2793923C1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-04-10 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Barrel wear meter |
| RU2803448C1 (en) * | 2023-02-15 | 2023-09-13 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Device for measuring bore wear |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8723068B2 (en) | Method and system for optically inspecting manufactured rounds of ammunition or cylindrical components of the rounds to obtain rounds which exhibit superior accuracy when fired | |
| CN114397305B (en) | Variable inner diameter pipeline inner wall defect detection robot based on annular structured light vision | |
| JP6223342B2 (en) | Endoscopic inspection system and corresponding method for inspecting a gas turbine | |
| US8390826B2 (en) | Method and system for optically inspecting parts | |
| CN116908217B (en) | Deep hole measurement and three-dimensional reconstruction system and application method thereof | |
| Goda et al. | In-situ non-contact 3D optical deformation measurement of large capacity composite tank based on close-range photogrammetry | |
| CN111608731B (en) | Shield tunnel safety state monitoring and early warning device and monitoring and early warning method thereof | |
| CN201964875U (en) | Distant target observing system | |
| CN103245305A (en) | General artillery barrel axis detecting device and detecting method thereof | |
| CN105424724A (en) | Artillery inner bore defect detection device and method based on active panoramic vision | |
| RU2828997C1 (en) | Method of determining actual state of barrel of artillery pieces and device for its implementation | |
| CN109997202B (en) | Apparatus and method for detecting and/or inspecting wear on a surface of a cylindrical component | |
| CN113034599A (en) | Hole detection device and method for aircraft engine | |
| US10612891B1 (en) | Automated ammunition photogrammetry system | |
| CN203479160U (en) | General artillery barrel axis detecting device | |
| CN115164640B (en) | Device and method for detecting abrasion of inner wall of cylinder | |
| RU2835781C1 (en) | Method of estimating wear and categorizing barrels of artillery pieces | |
| CN104390802A (en) | Pressure-bearing equipment detection method and special pressure-bearing equipment detection device thereof | |
| RU2828190C1 (en) | Method for non-destructive testing of barrel of small arms and cannon weapons by computer vision | |
| Mizanuzzaman et al. | Automatic Abnormality Detection and Estimation in Small Arms Barrel--A New Software-Based System for Bangladesh Army | |
| CN208155563U (en) | A kind of multiple target aiming test device | |
| KR20010083700A (en) | Gun barrel wear measurement system and method thereof | |
| CN113804117A (en) | System and method for measuring bore diameter of gun barrel rifling | |
| RU2120104C1 (en) | Gear for identification of projectiles of firearms | |
| CN218646248U (en) | Bullet mark detecting system based on laser detects |