способ определения внутренних объемов танков

Формула изобретения

Способ определения внутренних объемов танков, заключающийся в том, что выбирают базовую плоскость внутри измеряемого отделения танка в любом доступном месте, устанавливают на нее устройство для измерения углов, весь измеряемый объем условно разбивают на сферические секторы, определяя углы между лучами, направленными на характерные точки внутренней поверхности, выбранные, например, через 5 или 10^o, измеряют расстояние от центра базовой плоскости до этих точек, фиксируют измеренные линейные и угловые размеры сферических секторов и вычисляют искомый объем по формуле



где r(, ) - радиус-вектор, определяемый углами и соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам контроля выполнения эргономических требований к рабочим местам операторов бронированных объектов и может быть использовано при проектировании и конструировании рабочих мест операторов в замкнутом объеме сложной геометрической формы.

В отечественном и зарубежном танкостроении имеет место различный подход к пространственной организации рабочих мест членов экипажей. Вследствие этого их внутренние объемы заметно различаются. Поэтому важное значение приобретает количественная оценка тенденций изменения забронированных пространств (и их составляющих) по мере совершенствования и усложнения бронетанковой техники. Сопоставительный анализ и сравнимая оценка величины внутренних объемов выполненных образцов БТ техники наряду с их линейными размерами дают возможность разработки практических рекомендаций по улучшению эргономических показателей существующих и обоснованию требований к рабочим местам членов экипажей перспективных танков и БМП. Но для этого нужны эффективные способы и средства определения внутренних не занятых устройствами управления и отображения информации объемов рабочих мест членов экипажей бронеобъектов.

Основная трудность решения задачи точного определения свободных забронированных объемов заключается в том, что их сечения имеют сложную конфигурацию. Кроме того, ограниченность внутреннего пространства создает очень большие неудобства для проведения прямых измерений и является причиной не только увеличения трудоемкости измерений, но и снижения точности.

Известны способы определения внутренних объемов, основанные, например, на определении объема сыпучих тел и жидкости, заполняющих исследуемый объем: по весу жидкости, вытесненной твердым телом; путем создания звуковых полей в исследуемом и контрольном объектах и замера разности времени реверберации; путем последовательной откачки газа из эталонного и измеряемого сосуда и измерения времени перекачки и давления в начале и конце откачки; путем заполнения исследуемого объема шарами с последующим вычислением их суммарного объема и некоторые другие (см., например, Карандин Ю.А. Измерение внутренних объемов. -М.: Машиностроение, 1973, с. 184).

Внутренние объемы рабочих мест членов экипажей современных танков насыщены дорогостоящей и сложной аппаратурой, поэтому применение известных способов для определения забронированных объемов обходится дорого, сопряжено с выходом аппаратуры из строя и, следовательно, нецелесообразно.

Известен способ измерения внутренних объемов тел сложной геометрической формы - так называемый способ параллелепипедов (см. Маликов М.Ф. Основы метрологии, ч. 1.-М.: Наука, 1949, с. 54). Суть его заключается в том, что весь измеряемый внутренний объем заранее разбивают условно на ряд параллелепипедов, измеряют и фиксируют три размера (длину, ширину, высоту) каждого из них, перемножают размеры между собой и получают объем такого параллелепипеда, затем все вычисленные значения объемов складывают и получают искомое значение внутреннего объема тела. Недостатком этого способа является невысокая точность, связанная с неудобством проведения измерений выделенных параллелепипедов в ограниченном пространстве внутри объекта или же с большим шагом производимых замеров; при уменьшении шага для повышения точности определения величины внутреннего объема быстро растет количество и время производимых замеров и вычислений, но точность возрастает незначительно.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности и уменьшение трудоемкости определения объема забронированных пространств танков.

Указанная задача решается тем, что весь измеряемый внутренний объем танка условно разбивают на сферические секторы, выбирают базовую плоскость в любом доступном месте внутри измеряемого объема, устанавливают на нее устройство, определяют углы между лучами, направленные на характерные точки внутренней поверхности, выбранные, например, через 5 или 10^o, измеряют расстояние от центра базовой плоскости до этих точек, фиксируют измеренные линейные и угловые размеры и по специально разработанной программе на IBM PC вычисляют величину исследуемого внутреннего объема танка.

Сущность изобретения заключена в условном разбивании всего измеряемого внутреннего объема на сферические секторы, телесный угол каждого из которых равен шагу разбиения, например, 5 или 10^o, а образующая определяется величиной замеренного радиус-вектора. Путем суммирования сферических секторов по всему определяемому пространству получают искомый объем по формуле:



где r(,)- радиус-вектор, определяемый углами и соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

При шаге разбиения, равном, например, 10^o в вертикальной и горизонтальной плоскостях

V = 0,0388 [j₀ + 2(j₁ + j₃ + ... + j₃₅) + (j₂ + j₄ + ...+ j₃₄)] (2)

Для j = 0, 1, 2,..., 35 величина j_i вычисляется по формуле:



где _ik- замеренное на танке (макете) значение величины радиуса вектора, мм;

i, k - порядковые номера сечений измеряемого внутреннего объема соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

За прототип устройства измерения составляющих сферических секторов взят известный горный угломер (см. Советский энциклопедический словарь /Гл. ред. А.М. Прохоров. - М.: Сов. энциклопедия, 1989, с. 1388).

Изобретение поясняется фиг. 1 и фиг. 2.

Фиг. 1 - cпособ определения внутренних объемов танков.

Фиг. 2 - cпособ определения внутренних объемов танков,

где:

1 - опорный горизонтальный круг (диск);

2 - вертикальный полукруг (полудиск);

3 - раздвижная измерительная линейка.

С началом работы устройство устанавливают на выбранную базовую плоскость, например, подушку сидения члена экипажа (см. фиг. 1), выводят линию 0-180^o на лимбе опорного горизонтального круга (диска) по направлению к носовой части бронеобъекта, устанавливают вдоль этой линии вертикальный полукруг (полудиск) так, чтобы нулевое деление на его лимбе было направлено к носовой части бронеобъекта, устанавливают раздвижную измерительную линейку в крайнее нижнее положение, а ее стержень выдвигают до упора в точку внутренней поверхности измеряемого объема, считывают значение измеренного расстояния и фиксируют это расстояние и углы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Затем перемещают линейку вокруг своей оси по вертикальному полукругу на угол, определяемый выбранным шагом производимых замеров, например, на 5 и 10^o, измеряют длину линейки до упора в другую точку внутренней поверхности, фиксируют значения измеренного расстояния и углов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и продолжают такие измерения до тех пор, пока измерительная линейка не пройдет с заданным шагом все деления на лимбе вертикального полудиска. После этого перемещают вертикальный полудиск вокруг вертикальной оси устройства на заданный шаг проводимых измерений, например, 5 или 10^o, устанавливают линейку на нулевое деление на лимбе вертикального полудиска, замеряют расстояние до точки на внутренней поверхности бронеобъекта, фиксируют полученные значения измеренного расстояния и величин соответствующих углов, перемещают линейку на заданный угол в вертикальной плоскости, фиксируют значения линейной и угловых величин и продолжают эти замеры до тех пор, пока вертикальный полудиск не пройдет с заданным шагом все деления на лимбе опорного горизонтального диска, а измерительная линейка - все деления на вертикальном полудиске.

Полученные значения линейных и угловых размеров сферических секторов, составляющих измеряемый объем, фиксируют (например, в таблице), а затем с помощью IBM PC по этим данным вычисляют внутренний объем бронеобъекта.

Предложенный способ позволяет определить внутренние объемы тел сложной геометрической формы с более высокой точностью при снижении трудоемкости производимых прямых измерений более чем на 30% по сравнению с существующими способами. Кроме того, попутно определяются линейные размеры забронированного пространства.

Наличие базовой поверхности, исключающей как систематическую, так и случайную ошибку прямых измерений, возможность прямого доступа практически к любой точке внутренней поверхности измеряемого объема, возможность изменения шага измерений в большом диапазоне обусловливают значительное (в 2-6 раз, как показал опыт практических измерений) увеличение точности предлагаемого способа по сравнению со способом параллелепипедов. Снижение трудоемкости обеспечивается бесповторностью измерений и достигается тем, что на каждом шаге измеряется фактически 1 размер, а не 3.

Применение предлагаемого способа в практике проектирования рабочих мест экипажей танков и других объектов бронетанковой техники может в известной степени способствовать решению проблем их эргономического обеспечения.