Информационная система внутрибаллистической экспертизы стрелкового оружия Второй мировой войны

- если известны калибр оружия, масса пули и величина проникания ее в преграду;

- если известны масса пули и величина проникания ее в преграду;

- если известны калибр оружия и величина проникания пули в преграду;

- при известной величине проникания пули в преграду.

При описании соответствующих процессов "применяют эмпирические формулы, т.е. экспериментально полученные соотношения, которые связывают характеристики боеприпаса (масса m и калибр d), скорость встречи v_c с преградой и ее физико-механические свойства" [3, с. 233]. Определение первоначальной скорости полета пули использует следующую математическую модель. Скорость соударения пули с преградой описывается уравнением

, (1)

где - скорость снаряда при попадании в преграду, - величина проникания его в преграду, - коэффициент податливости преграды, - калибр, m - масса пули.

Алгоритм действия программы основан на следующем:

1. Определяется скорость соударения пули с преградой по величине ее проникания в преграду.

2. На основе начальной скорости согласно базе данных по соответствию известных дульных скоростей стрелкового оружия и скорости соударения пули с преградой по программе определяется тип оружия времен Второй мировой войны, из которого был возможен выстрел.

3. Если оружия, соответствующего известным характеристикам, в сформированной базе данных нет, и все дульные скорости помещенного в нее стрелкового оружия больше скорости соударения пули с преградой, программа обращается к системе дифференциальных уравнений (2), описывающей движение пули в воздухе после вылета из канала ствола, и приближенно вычисляются искомые параметры:

с начальными условиями

, (2)

где v - скорость полета пули, F(v) - сила сопротивления воздуха движению пули, m - масса пули, l - расстояние полета пули, t - время. Выражение "для силы сопротивления воздуха получают с помощью теории подобия и размерностей, лежащей в основе методов физического моделирования

, (3)

где - плотность воздуха; - площадь миделевого сечения снаряда ( - калибр); - скоростной напор; - коэффициент лобового сопротивления; - число Маха; - скорость звука в данной точке траектории… определяют опытным путем для снарядов типовой ("эталонной") формы" [4, с. 271].

В предположении, что из стрелкового оружия производится прямой выстрел в преграду, и без учета силы тяжести, действующей на пулю, решается задача Коши (2) с применением численного метода Эйлера [2]. Пошаговое численное решение задачи Коши производится до тех пор, пока скорость полета пули при прямой наводке не станет с заданной точностью равной скорости соударения пули с преградой.

Это позволяет при обновленной информации повторно обратиться к базе данных для определения вида стрелкового оружия, из которого выпущена пуля.

2.Проектирование базы данных

При проектировании модели будут проанализированы потоки данных, использующиеся в информационной системе (ИС). Проектирование будет осуществляться методом "сверху вниз" с использованием системного подхода.

Логическая структура модели проектируемой ИС

Прежде всего, сконструируем первичную контекстную диаграмму. Для этого вы делим основные сущности и определим глобальные потоки данных (рис. 1).

Рис. 1. Первичная контекстная диаграмма

Прямоугольниками обозначены основные сущности будущей системы, сама же система представлена овалом. Далее представим таблицу расшифровки основных потоков первичной контекстной диаграммы для будущей системы (табл. 1). Детализируя потоки данных, получим диаграммы структур данных (рис. 2). Проведем детализацию первичной контекстной диаграммы, для этого выделим основные подсистемы, а также уточним потоки данных будущей системы. В итоге, получим контекстную диаграмму (рис. 3).

Таблица 1. Расшифровка основных потоков первичной контекстной диаграммы

В заключение разработки модели построим ER-диаграмму (рис. 4), в которой отображены будущие таблицы и связи между ними в проектируемой системе. В завершение всего процесса построения модели ИС выполним расшифровку ER-диаграммы:

Данные оружия: калибр пули, масса пули, начальная скорость пули, производитель, тип оружия и для наглядности будущей программы - изображение оружия.

Таким образом, логическая структура модели проектируемой ИС оказывается построенной.

Физическая модель данных

При проектировании физической модели, опираясь на ранее построенную логическую структуру модели, необходимо определить систему управления базами данных (СУБД), в которой будет создаваться данная ИС.

На сегодняшний день существует множество различных систем управления базами данных, предназначенных для решения задач различного характера. Так как система будет представлена в виде windows-приложения, необходимо выбрать подходящую СУБД. Наиболее популярные для такого рода задач СУБД - это Microsoft SQL Server, Oracle, MySQL. Самой доступной СУБД из этого списка является Microsoft SQL Server, поэтому дальнейшее проектирование нашей ИС будем вести с опорой на нее.

Физическая модель данных представляет собой описание ER-диаграммы в терминах выбранной СУБД (Microsoft SQL Server). В ней приводятся имена полей, их типы, ключевые поля, индексы и другие атрибуты, присущие данной СУБД (табл. 2-7).

Таблица Данные оружия (табл. 2) связана с таблицей Производители (табл. 3) по полю "Производители" и с таблицей Типы оружия (табл. 4) по полю «Тип оружия».

Таблица Производители (табл. 3) связана отношением "Один ко многим" с таблицей Данные оружия (табл. 2) по полю "Идентификатор".

Таблица Типы оружия (табл. 4) связана отношением "Один ко многим" с таблицей Данные оружия (табл. 2) по полю "Идентификатор".

Таблица Пользователи (табл. 6) связана с таблицей Типы пользователей (табл. 7) по полю "Вид доступа".

Таблица Типы оружия (табл. 4) связана отношением "Один ко многим" с таблицей Данные оружия (табл. 2) по полю "Идентификатор".

Таблица Пользователи (табл. 6) связана с таблицей Типы пользователей (табл. 7) по полю "Вид доступа".

Таблица Типы пользователей (табл. 7) связана отношением "Один ко многим" с таблицей Пользователи (табл. 6) по полю "Идентификатор".

В сформированной базе данных информационной системы внутрибаллистической экспертизы стрелкового оружия приведены данные 94 видов стрелкового оружия времен Второй мировой войны [1, 5] и имеется возможность дополнения и редактирования записей базы.

Основные скриншоты программы приведены на рис. 5-8, не требующих из-за своей простоты дополнительных пояснений.

Рис. 2. Диаграммы структур данных

Рис. 3. Контекстная диаграмма

Рис. 4. ER-диаграмма

Таблица 2. Данные оружия

Таблица 3. Производители

Таблица 4. Типы оружия

Таблица 5. Коэффициенты

Таблица 6. Пользователи

Таблица 7. Типы пользователей

Рис. 5. Окно управления базой данных

Рис. 6. Просмотр таблицы «Оружие»

Программа написана на языке C# (WinForms). Приложение может быть использовано на любом компьютере с установленной базой данных ("Экспертиза") на Microsoft SQL Server и версией Microsoft .NET Framework 4.5 (и выше). Для использования программы не требуется специальных навыков работы в какой-либо специальной среде.

Рис. 7. Пример карточки оружия

Программа работает под управлением ОС Windows XP/Vista/7/8 и требует 20000 Кб оперативной памяти. Объем exe-модуля программы составляет 228 Кб. Объём изображений и базы данных не превышает 13 Мб. Для устойчивой работы программы достаточно наличия персонального компьютера с двухъядерным процессором, размером оперативной памяти более 1 Гб. Программный продукт распространяется посредством сети интернет, на флэш-носителях и CD-DVD дисках. Для работы программы не требуется специальных условий и выполнения особых требований организационного, технического и технологического характера.

Рис. 8. Пример выдачи результата экспертизы

Заключение