Разработка методики дизайн-проектирования стрелкового оружия с использованием литьевых термопластмасс на базе трехмерного моделирования

Актучиыюсть работы. Гражданск’ое и служебное оружие — на сеюдняшний день единственный сегмент оружейного рынка, характеризующийся относительной устойчивостью, на который, в отличие от военного, не влияют конъюнктурно-политические факторы. В связи с этим наиболее благоприятные возможное in для развинти оружейной промышленности создаются в сфере гражданского оружия. Ситуация во uioiом схожа с 80-ми iодами XIX столетия, кома технологии и кадры юсу даре I венных оружейных заводов удалось сохранить благодаря открытию фажданског о сектора оружейного рынка.

Ввиду обстоятельств, при коюрых рынок гражданскою оружия развивается и существуei, возникает высокий уровень предложения на этом рынке, что определяет, соответственно, высокий уровень конкуренции. Конкурентоспособность обуславливается: во-первых, высокими иофебшельскими свойствами, во-втрых, приемлемой ценой.

Предложить покупателю изделие, достойное по качеству и приемлемое по цене, обладающее набором определенных потребительских свойств п при этом не ошибиться в их выборе, для производителя крайне важно. Актуально для рафаботчика также определить свою конъюнктуру и свой сектор рынка оружия.

Достичь лого в сфере стрелковою оружия возможно лишь посредством дизайна, связывающею воедино эсгептчесмыумапшарныП аспект с конструкционно-1ехноло1 ическим аспектом совместно при использованием новых высокотехнологичных материалов — литьевых плаамасс, позволяющих обеспечить конкурентоспособную пену, и течноло1 ии проектирования, направленной на сокращение сроков рафаботки.

Необходимо заменит., что дизайн, как один тп основных видов проектной деятельности, проникнув во все сферы промышленнот о производства к середине XX века, в производстве оружия распространения не получил. И проектированием оружия, как это ни странно, ни один профессиональный дизайнер не занимался Biuoib до 70-х юдов XX века.

Все замечательные образцы оружейной течники проектировали сами конструкторы, фактически создавая авторские проекты оружия. Эю западные Georg Luger, Peter Paul Mauser, Frit/ Walther, а также замечательные русские оружейники — Дегтярев, Драгунов, Калашников, Макаров, Токарев, Стечкин, Шпагин и многие друпте. Все конструкторы преследовали схожие цели: сделать оружие теноло1 ичным в производстве, удобным в обращении (эрюномичпым), в меру легким, простым в эксплуатации. Но. пожалуй, никто не задумывался об эстетическом аспекте предмета. Конечно, если взять за основу концепцию дизайнеров-функционалистов первой половины XX века, чго «всякий предмет, если он функционален — значит, красив», молено принять образцы такими, какие они есть на самом деле. В условиях современною npoipecca обладать одной лишь функциональностью недостаточно.

На современном рынке 1ражданскою оружия эстетический фактор является решающим в выборе потребителем конкретною образца оружия. Внешний вид зачастую определяет рыночный успех фирмы-нроизводиюля. гак как потребитель, прежде всею, выбирает изделие «глазами», воспринимая эстетику предметною мира на эмоциональном уровне [15].

В связи с этим возникает необходимость в комплексном подходе к проектированию стрелкового оружия, при котором учтпываются: дизайн, как социальный эстетический аспектэрюномика, как эксплуатационный аспект: и 1ехноло1 ия, как производственный аспект.

Цепью диссертационного исследования является совершенствование процесса дизайн-проектирования стрелкового оружия с использованием литьевых термопластмасс, направленное на повышение боевой эффективности и конкурентоспособности образцов за счет обеспечения высокою уровня эрюномической проработки и соответствия эстетическим критериям при oi работ ке конструкции, наминая с раннихэтапов проектирования.

Задачи исследования. Актуальными задачами, решение которых должно привести к созданию меюдики дизайн-проектирования сфелкового оружия с учетом особенностей пластмассы как конструкционною материала и современных компьютерных технологий, являются:

• разработка рекомендаций по дизайн-проектированию системообразующих элементов (СОЭ) из лшьевых термопластмасс, учитывающих технологические особенности и декоративно-эстетические свойства материала;

• разработка модели руки стрелка, учитывающей разброс антропометрических параметров, чю позволш моделирован" различные варианты удержания стрелкового оружия с целью повышения эффективности прицеливания;

• разработка технологии трехмерною моделирования элементов удержания, являющейся основой для формообразования, и позволяющая рационально использовать возможности литьевой пластмассы с учетом конструкции стрелковою оружия;

• апробация методики на примерах разработки реальных проектов.

Методы исследования, использованные в диссертационной работе, базируются на категориях и подходах теории дизайна, а также меюдах математической статистики и аналитической геометрии. Достоверноеп> и обоснованность полученных результатов подтверждены результатами предварительных и приемочных испытаний, проведенных в соогветснши с действующими государственными и отраслевыми стандартами.

Научную повишу диссертации составляют:

1) методика дизайн-проектирования стрелковою оружия с системообразующими элементами из литьевых термопласт масс, включающая:

• общие рекомендации по дизайн-проектированию системообразующих элементов из литьевых термопластмасс, предоставляющие возможность использования лшьевых 1ершнластмасс в качестве конструкционною материала СОЭ;

•универсальную антропометрическую модель руки стрелка и матрично-векюрной форме, реализованну ю для прикладов магчевою типа с возможностью ее адашации к различным классам арелковою оружия;

•технологию трехмерного моделирования элементов удержания, основанную па процедурах перевода двумерною эскиза в фехмерпое пространство;

2) обоснованы конструктивные решения, позволяющие рентам" задачи выбора принципиальной конструктивной схемы и эргономическою проектирования системообразующих элементов на основе 50-ю перненгиля с учетом конструкционною материала па ранних этапах проектирования, па одно из которых получено положительное решение на выдачу патента об изобретении, а также получен патент на промышленный образец.

Практический полетаешь заключается в юм, что разработанная методика дизайн-проектирования системообразующих элементов стрелкового оружия на базе антропометрических моделей и трехмерною моделирования в виртуальном пространстве позволяет повыешь качество прорабогки эрюпомических и эстетических параметров изделия, чю в конечном итоге повышает эффективность прицеливания и обеспечивает комфорт при стрельбе.

Результаты работы реализованы в дизайн-проектах образцов стрелкового и спормтвно-охогничьсю оружия, разработанных в рамках НИОК1 проводившихся па ФГУП «Ижевский механический завод» в 20 022 006 гг.: охотничий самозарядный карабин MP-I6IK, пневматическая винтовка МР-512 (находигея на стадии подготовки к постановке на производство), крупнокалиберный карабин MP-142 (концептуальный дизаип-ироект), служебный нисюлет МР-443 (рабочий дизайн-проект, построен виртуальный прототип в среде 3-D, создан рабочий образец), рестайлинг самозарядного охошичьего ружья MP-153 (концешуадыгый дизайн-проекп, изготовлен макет).

Художественно-конструкторские решения дизайн-проекга само^арядною малокалиберного карабина доведены до практической реализации в конструкции карабина МР-161К, поставленною на серийное производство в 2006 году.

Основные положения диссертационной работы дшиадшиииси и обсуждались на между народной конференции «Информационные техноло1 ии в инновационных проектах» (Ижевск, ИжГТУ, 2003 i.), на IX Всероссийской научно-технической конференции по специальности «Технологии промышленной и художественной обрабогкн материалов» (Ижевск, ИжП У, 2006 г.).

Разрабоганные авюром дизайн-проекты, реализованные в опыгныч и серийных образцах оружия ФГУН «Ижевский механический завод», демонефировались в 2003 — 2006 гг на международных оружейных выставках IWA (Германия, Нюрнберг), «Оружие и очота» (Москва), па выставке спорпгвно-охогннчьею оружия и аксессуаров «РОСТ» (Ижевск) в ioi же период и пол) чили высок) ю оценку снециолиегов.

Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедре «Дизайн промышленных изделий» Удмуртскою государственною университета и на кафедре «Стрелковое оружие» Ижевскою государственного 1ехнпческо1 о у ниверсикта.

Структура диссертации. Диссерганионная pa6oia состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, приложения, списка использованной литературы в количестве 45 наименований, содержит 90 рисунков и 8 таблиц. Окончание первой главы резюмируется выводами и ставится задача диссертационного исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ВЫВОДЫ.

Главным результатом проведенных исследований является разработанная методика дизайн-проектирования стрелкового оружия с использованием литьевых термопласгмасс на базе трехмерного моделирования в виртуальном пространстве, которая предусматриваем участие дизайнера на ранних лапах проектирования и позволяет снизим* материальные и временные затраты при одновременном повышении качесмва проработки эргономических и эстетических параметров изделия. Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Физико-механическим и технологическим свойствам современных лтмьевых термопластмасс наиболее полно соответствуют следующие композиционные приемы дизайн-проектирования системообразующих элеменюв стрелковою оружия:

• интетрация однородных функциональных элеменюв в одну труппу;

• интет рация различных по функциям элементов в единый блок;

• акцептирование на разъемах деталей;

• учет элеменюв крепления;

• учет ребер жесткости;

• модульность;

• варьирование фактурой поверхности.

2. Разработанная чстырехзвенная универсальная антропометрическая модель руки в матрттчно-векторной форме, апробированная па примере проектирования приклада матчевого типа, обеспечивает возможность моделирования эргономики элеменюв удержания оружия в виртуальном пространстве и может быть адаптирована к различным классам стрелковою оружия. Вариабельность модели позволяет значительно расширить диапазон ее использования в промышленном производстве, в частности в сфере проектирования электроинструмента.

3. Полученные в работе линейные регрессионные зависимости, использованные для определения 1еометрически размеров ceiментов модели руки, позволяют моделировать эргономику злемешов удержания с учетом различной антропометрии см редка.

4. Диапазон ре1улировки основных размеров элементов удержания следует выбирать в пределах 50-ю перцентиля, что позволяет сочегап" простоту конструкции и технологичьосчь элементов peiулировки с возможностью адаптации к широкому кругу пользователей.

5. Разработанная технология моделирования системообразующих элемешов стрелковою оружия на базе пакетов инженерных программ двухи трехмерного моделирования и разработанной антропометрической модели позволяет организовать в единый процесс инженерное и художественное проектирование, что обеспечивает повышение качества проекта при сокращении временных и материальных зафаг.

6. Методика апробирована в реальных конструкциях стрелкового оружия поставленных на серийное производство.