Применение баллистики. Что такое баллистическая траектория ракеты, пули? Министерство внутренних дел по Удмуртской Республике

Внутренняя баллистика, выстрел и его периоды

Внутренняя баллистика - это наука, занимающаяся изучением процессов, которые происходят при выстреле, и в особенности при движении пули (гранаты) по каналу ствола.

Выстрел и его периоды

Выстрелом называется выбрасывание пули (гранаты) из канала ствола оружия энергией газов, образующихся при сгорании порохового заряда.

При выстреле из стрелкового оружия происходят следующие явления. От удара бойка по капсюлю боевого патрона, досланного в патронник, взрывается ударный состав капсюля и образуется пламя, которое через затравочные отверстия в дне гильзы проникает к пороховому заряду и воспламеняет его. При сгорании порохового (боевого) заряда образуется большое количество сильно нагретых газов, создающих в канале ствола высокое давление на дно пули, дно и стенки гильзы, а также на стенки ствола и затвор.

В результате давления газов на дно пули она сдвигается с места и врезается в нарезы; вращаясь по ним, продвигается по каналу ствола с непрерывно возрастающей скоростью и выбрасывается наружу по направлению оси канала ствола. Давление газов на дно гильзы вызывает движение оружия (ствола) назад. От давления газов на стенки гильзы и ствола происходит их растяжение (упругая деформация), и гильза, плотно прижимаясь к патроннику, препятствует прорыву пороховых газов в сторону затвора. Одновременно при выстреле возникает колебательное движение (вибрация) ствола и происходит его нагревание. Раскаленные газы и частицы несгоревшего пороха, истекающие из канала ствола вслед за пулей, при встрече с воздухом порождают пламя и ударную волну; последняя является источником звука при выстреле.

При выстреле из автоматического оружия, устройство которого основано на принципе использования энергии пороховых газов, отводимых через отверстие в стенке ствола (например, автомат и пулеметы Калашникова, снайперская винтовка Драгунова, станковый пулемет Горюнова), часть пороховых газов, кроме того, после прохождения пулей газоотводного отверстия устремляется через него в газовую камору, ударяет в поршень и отбрасывает поршень с затворной рамой (толкатель с затвором) назад.

Пока затворная рама (стебель затвора) не пройдет определенное расстоян-ие, обеспечивающее вылет пули из канала ствола, затвор продолжает запирать канал ствола. После вылета пули из канала ствола происходит его отпирание; затворная рама и затвор, двигаясь назад, сжимают возвратную (возвратно-боевую) пружину; затвор при этом извлекает из патронника гильзу. При движении вперед под действием сжатой пружины затвор досылает очередной патрон в патронник и вновь запирает канал ствола.

При выстреле из автоматического оружия, устройство которого основано на принципе использования энергии отдачи (например, пистолет Макарова, автоматический пистолет Стечкина, автомат обр. 1941 г.), давление газов через дно гильзы передается на затвор и вызывает движение затвора с гильзой назад. Это движение начинается в момент, когда давление пороховых газов на дно гильзы преодолевает инерцию затвора и усилие возвратно-боевой пружины. Пуля к этому времени уже вылетает из канала ствола.

Отходя назад, затвор сжимает возвратно-боевую пружину, затем под действием энергии сжатой пружины затвор движется вперед и досылает очередной патрон в патронник.

В некоторых образцах оружия (например, крупнокалиберный пулемет Владимирова, станковый пулемет обр. 1910 г.) под действием давления пороховых газов на дно гильзы вначале движется назад ствол вместе со сцепленным с ним затвором (замком). Пройдя некоторое расстояние, обеспечивающее вылет пули из канала ствола, ствол и затвор расцепляются, после чего затвор по инерции отходит в крайнее заднее положение и сжимает (растягивает) возвратную пружину, а ствол под действием пружины возвращается в.переднее положение.

Иногда после удара бойка по капсюлю выстрела не последует или он произойдет с некоторым запозданием. В первом, случае имеет место осечка, а во втором - затяжной выстрел. Причиной осечки чаще всего бывает отсыревание ударного состава капсюля или порохового заряда, а также слабый удар бойка по капсюлю. Поэтому необходимо оберегать боеприпасы от влаги и содержать оружие в исправном состоянии.

Затяжной выстрел является следствием медленного развития процесса зажжения или воспламенения порохового заряда. Поэтому после осечки не следует сразу открывать затвор, так как возможен затяжной выстрел. Если осечка произойдет при стрельбе из станкового гранатомета, то перед его разряжанием необходимо выждать не менее одной минуты.

При сгорании порохового заряда примерно 25-35% выделяемой энергии затрачивается на сообщение пуле поступательного движения (основная работа); 15-25% энергии - на совершение второстепенных работ (врезание и преодоление трения пули при движении по каналу ствола; нагревание стенок ствола, гильзы и пули; перемещение подвижных частей оружия, газообразной и несгоревшей частей пороха); около 40% энергии не используется и теряется после вылета пули из канала ствола.

Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени (0,001-0,06 сек). При выстреле различают четыре последовательных периода: предварительный; первый, или основной; второй; третий, или период последействия газов (рис. 1).

Периоды выстрела: Ро - давление форсирования; Рм - наибольшее (максимальное) давление: Рк и Vк давление, газов и скорость пули в момент конца горения пороха; Рд и Vд давление газов и скорость пули в момент вылета ее из канала ствола; Vм - наибольшая (максимальная) скорость пули; Ратм - давление, равное атмосферному

Предварительный период длится от начала горения порохового заряда до полного врезания оболочки пули в нарезы ствола. В течение этого периода в канале ствола создается давление газов, необходимое для того, чтобы сдвинуть пулю с места и преодолеть сопротивление ее оболочки врезанию в нарезы ствола. Это давление называется давлением форсирования; оно достигает 250 - 500 кг/см2 в зависимости от устройства нарезов, веса пули и твердости ее оболочки (например, у стрелкового оружия под патрон обр. 1943 г. давление форсирования равно около 300 кг/см2). Принимают, что горение порохового заряда в этом периоде происходит в постоянном объеме, оболочка врезается в нарезы мгновенно, а движение пули начинается сразу же при достижении в канале ствола давления форсирования.

Первый, или основной , период длится от начала движения пули до момента полного сгорания порохового заряда. В этот период горение порохового заряда происходит -в быстро изменяющемся объеме. В начале периода, когда скорость движения пули по каналу ствола еще невелика, количество газов растет быстрее, чем объем запульного пространства (пространство между дном пули и дном гильзы), давление газов быстро повышается и достигает наибольшей величины (например, у стрелкового оружия под патрон обр. 1943 г.- 2800 кг/см2, а под винтовочный патрон - 2900 кг/см2). Это давление называется максимальным давлением. Оно создается у стрелкового оружия при прохождении пулей 4-6 см пути. Затем, вследствие быстрого увеличения скорости движения пули, объем запульного пространства увеличивается быстрее притока новых газов, и давление начинает падать, к концу периода оно равно примерно 2/3 максимального давления. Скорость движения пули постоянно возрастает и к концу периода достигает примерно 3/4 начальной скорости. Пороховой заряд полностью сгорает незадолго до того, как пуля вылетит из канала ствола.

Второй перио д длится от момента полного сгорания порохового заряда до момента вылета пули из канала ствола. С началом этого периода приток пороховых газов прекращается, однако сильно сжатые и нагретые газы расширяются и, оказывая давление на пулю, увеличивают скорость ее движения. Спад давления во втором периоде происходит довольно быстро и у дульного среза - дульное давление - составляет у различных образцов оружия 300-900 кг/см2 (например, у самозарядного карабина Симонова - 390 кг/см2, у станкового пулемета Горюнова - 570 кг/см2). Скорость пули в момент вылета ее из канала ствола (дульная скорость) несколько меньше начальной скорости.

У некоторых видов стрелкового оружия, особенно короткоствольных (например, пистолет Макарова), второй период отсутствует, так как полного сгорания порохового заряда к моменту вылета пули из канала ствола фактически не происходит.

Третий период, или период последействия газов , длится от момента вылета пули из канала ствола до момента прекращения действия пороховых газов на пулю. В течение этого периода пороховые газы, истекающие из канала ствола со скоростью 1200- 2000 м/сек, продолжают воздействовать на пулю и сообщают ей дополнительную скорость.

Наибольшей (максимальной) скорости пуля достигает в конце третьего периода на удалении нескольких десятков сантиметров от дульного среза ствола. Этот период заканчивается в тот момент, когда давление пороховых газов на дно пули будет уравновешено сопротивлением воздуха.

Содержание статьи

БАЛЛИСТИКА, комплекс физико-технических дисциплин, охватывающих теоретическое и экспериментальное исследование движения и конечного воздействия метаемых твердых тел – пуль, артиллерийских снарядов, ракет, авиационных бомб и космических летательных аппаратов. Баллистика разделяется на: 1) внутреннюю баллистику, изучающую методы приведения снаряда в движение; 2) внешнюю баллистику, изучающую движение снаряда по траектории; 3) баллистику в конечной точке, предметом изучения которой являются закономерности воздействия снарядов на поражаемые цели. Разработка и проектирование видов и систем баллистического оружия основываются на применении математики, физики, химии и конструкторских достижений для решения многочисленных и сложных задач баллистики. Основателем современной баллистики принято считать И.Ньютона (1643–1727). Формулируя законы движения и рассчитывая траекторию материальной точки в пространстве, он опирался на математическую теорию динамики твердого тела, которую разработали И.Мюллер (Германия) и итальянцы Н.Фонтана и Г.Галилей в 15 и 16 вв.

Классическая задача внутренней баллистики, которая состоит в расчете начальной скорости снаряда, максимального давления в стволе и зависимости давления от времени, для стрелкового оружия и пушек решена теоретически довольно полно. Что касается современных артиллерийских и ракетных систем – безоткатных орудий, газовых пушек, артиллерийских ракет и систем с реактивной тягой, – то здесь ощущается потребность в дополнительном уточнении баллистической теории. Типичные задачи баллистики с наличием аэродинамических, инерционных и гравитационных сил, действующих на снаряд или ракету в полете, за последние годы стали более сложными. Гиперзвуковые и космические скорости, вхождение носового конуса в плотные слои атмосферы, огромная длина траектории, полет за пределами атмосферы и межпланетные космические полеты – все это требует обновления законов и теорий баллистики.

Истоки баллистики теряются в древности. Самым первым ее проявлением было, несомненно, метание камней доисторическим человеком. Такие предшественники современного оружия, как лук, катапульта и баллиста, могут служить типичным примером самых ранних видов применения баллистики. Прогресс в конструировании оружия привел к тому, что в наши дни артиллерийские орудия стреляют 90-килограммовыми снарядами на расстояния более 40 км, противотанковые снаряды способны пробивать стальную броню толщиной 50 см, а управляемые ракеты могут доставить исчисляемую в тоннах боевую нагрузку в любую точку земного шара.

На протяжении многих лет использовались разные способы ускорения метательных снарядов. Лук ускорял стрелу за счет энергии, запасенной в согнутом куске дерева; пружинами баллисты служили скручиваемые сухожилия животных. Были опробованы электромагнитная сила, сила пара, сжатого воздуха. Однако ни один из способов не был столь успешен, как сжигание горючих веществ.

ВНУТРЕННЯЯ БАЛЛИСТИКА

Внутренняя баллистика – это раздел баллистики, изучающий процессы приведения снаряда в поступательное движение. Такие процессы требуют: 1) энергии; 2) наличия рабочего вещества; 3) наличия устройства, управляющего подводом энергии и разгоняющего снаряд.Устройством для разгона снаряда может служить орудийная система или реактивный двигатель.

Ствольные системы ускорения.

Общая классическая задача внутренней баллистики в применении к ствольным системам начального ускорения снаряда состоит в отыскании предельных соотношений между характеристиками заряжания и баллистическими элементами выстрела, которыми в совокупности полностью определяется процесс выстрела. Характеристики заряжания – это размеры пороховой каморы и канала ствола, конструкция и форма нарезов, а также массы порохового заряда, снаряда и орудия. Баллистические элементы – это давление газа, температура пороха и пороховых газов, скорость газов и снаряда, расстояние, преодолеваемое снарядом, и количество действующих в данный момент газов. Орудие, в сущности, представляет собой однотактный двигатель внутреннего сгорания, в котором снаряд движется как свободный поршень под давлением быстро расширяющегося газа.

Давление, возникающее вследствие превращения твердого горючего вещества (пороха) в газ, очень быстро повышается до максимального значения, составляющего от 70 до 500 МПа. При продвижении снаряда по каналу ствола давление довольно быстро падает. Длительность действия высокого давления – порядка нескольких миллисекунд для винтовки и нескольких десятых долей секунды для оружия большого калибра (рис. 1).

Характеристики внутренней баллистики ствольной системы ускорения зависят от химического состава метательного взрывчатого вещества, скорости его горения, формы и размера порохового заряда и от плотности заряжания (массы порохового заряда на единицу объема каморы орудия). Кроме того, на характеристиках системы могут сказываться длина ствола орудия, объем пороховой каморы, масса и «поперечная плотность» снаряда (масса снаряда, деленная на квадрат его диаметра). С точки зрения внутренней баллистики, желательна малая плотность, так как при этом снаряд достигает большей скорости.

Для удержания орудия с откатом в равновесии во время выстрела требуется прилагать значительную внешнюю силу (рис. 2). Внешняя сила, как правило, обеспечивается противооткатным механизмом, состоящим из механических пружин, гидравлических устройств и газовых амортизаторов, рассчитанных так, чтобы гасился направленный назад импульс ствола и казенной части с затвором орудия. (Импульс, или количество движения, определяется как произведение массы на скорость; по третьему закону Ньютона импульс, сообщаемый орудию, равен импульсу, передаваемому снаряду.)

В безоткатном орудии не требуется внешней силы для поддержания равновесия системы, так как здесь полное изменение импульса, сообщаемого всем элементам системы (газам, снаряду, стволу и казенной части) за заданное время, равно нулю. Чтобы оружие не давало отдачи, импульс движущихся вперед газов и снаряда должен быть равен и противоположно направлен импульсу газов, движущихся назад и выходящих наружу через казенную часть.

Газовая пушка.

Газовая пушка состоит из трех основных частей, показанных на рис. 3: секции сжатия, ограничительной секции и пускового ствола. Обычный пороховой заряд поджигается в каморе, что заставляет поршень двигаться по стволу секции сжатия и сжимать газообразный гелий, заполняющий канал ствола. Когда давление гелия нарастает до определенного уровня, разрывается диафрагма. Резкий прорыв газа под высоким давлением выталкивает снаряд из пускового ствола, а ограничительная секция останавливает поршень. Скорости снаряда, выпущенного газовой пушкой, могут достигать 5 км/с, тогда как для обычного орудия это максимум 2000 м/с. Более высокая эффективность газовой пушки объясняется малой молекулярной массой рабочего вещества (гелия) и соответственно высокой скоростью звука в гелии, воздействующем на донную часть снаряда.

Реактивные системы.

Реактивные пусковые установки выполняют в основном те же функции, что и артиллерийские орудия. Такая установка играет роль неподвижной опоры и обычно задает начальное направление полета реактивного снаряда. При пуске управляемой ракеты, имеющей, как правило, бортовую систему наведения, точная наводка, необходимая при стрельбе из орудия, не требуется. В случае же неуправляемых ракет направляющие пусковой установки должны вывести ракету на траекторию, ведущую к цели.

ВНЕШНЯЯ БАЛЛИСТИКА

Внешняя баллистика занимается движением снарядов в пространстве между пусковой установкой и целью. Когда снаряд приведен в движение, его центр масс прочерчивает в пространстве кривую, называемую траекторией. Основная задача внешней баллистики состоит в том, чтобы описать эту траекторию, определив положение центра масс и пространственное положение снаряда в функции времени полета (времени после запуска). Для этого нужно решить систему уравнений, в которых учитывались бы силы и моменты сил, действующие на снаряд.

Вакуумные траектории.

Самый простой из частных случаев движения снаряда – движение снаряда в вакууме над плоской неподвижной земной поверхностью. В этом случае предполагается, что на снаряд не действуют никакие другие силы, кроме земного тяготения. Уравнения движения, соответствующие такому предположению, легко решаются и дают траекторию параболической формы.

Траектории материальной точки.

Другой частный случай – движение материальной точки; здесь снаряд рассматривается как материальная точка, и учитываются его лобовое сопротивление (сила сопротивления воздуха, действующая в обратном направлении по касательной к траектории и замедляющая движение снаряда), сила тяжести, скорость вращения Земли и кривизна земной поверхности. (Вращение Земли и кривизну земной поверхности можно не учитывать, если время полета по траектории не очень велико.) Следует сказать несколько слов о лобовом сопротивлении. Сила лобового сопротивления D , оказываемого движению снаряда, дается выражением

D = rSv 2 C D (M ),

где r – плотность воздуха, S – площадь поперечного сечения снаряда, v – скорость движения, а C D (M ) – безразмерная функция числа Маха (равного отношению скорости снаряда к скорости звука в среде, в которой движется снаряд), называемая коэффициентом лобового сопротивления. Вообще говоря, коэффициент лобового сопротивления снаряда можно определить экспериментально в аэродинамической трубе или на испытательном полигоне, оснащенном точным измерительным оборудованием. Задача облегчается тем, что для снарядов разного диаметра коэффициент лобового сопротивления одинаков, если они имеют одинаковую форму.

Теория движения материальной точки (хотя в ней не учитываются многие силы, действующие на реальный снаряд) с очень хорошим приближением описывает траекторию ракет после прекращения работы двигателя (на пассивном участке траектории), как и траекторию обычных артиллерийских снарядов. Поэтому она широко применяется для вычисления данных, используемых в системах прицеливания оружия такого рода.

Траектории твердого тела.

Во многих случаях теория движения материальной точки неадекватно описывает траекторию снаряда, и тогда приходится рассматривать его как твердое тело, т.е. учитывать, что он будет не только двигаться поступательно, но и вращаться, и принимать во внимание все аэродинамические силы, а не только лобовое сопротивление. Такого подхода требует, например, расчет движения ракеты с работающим двигателем (на активном участке траектории) и снарядов любого типа, выпущенных перпендикулярно траектории полета высокоскоростного самолета. В некоторых случаях вообще невозможно обойтись без представления о твердом теле. Так, например, для попадания в цель необходимо, чтобы снаряд был устойчив (двигался головной частью вперед) на траектории. И в случае ракет, и в случае обычных артиллерийских снарядов этого достигают двумя путями – при помощи хвостовых стабилизаторов или за счет быстрого вращения снаряда вокруг продольной оси. Далее, говоря о стабилизации полета, отметим некоторые соображения, не учитываемые теорией материальной точки.

Стабилизация посредством хвостового оперения – это очень простая и очевидная идея; недаром один из самых древних снарядов – стрела – стабилизировался в полете именно таким способом. Когда оперенный снаряд движется с углом атаки или рыскания (углом между касательной к траектории и продольной осью снаряда), отличным от нуля, площадь позади центра масс, на которую действует сопротивление воздуха, больше площади впереди центра масс. Разность неуравновешенных сил заставляет снаряд повернуться вокруг центра масс так, чтобы этот угол стал равен нулю. Здесь можно отметить одно важное обстоятельство, не учитываемое теорией материальной точки. Если снаряд движется с отличным от нуля углом атаки, то на него действуют подъемные силы, обусловленные возникновением разности давлений по обе стороны снаряда. (На этом основана способность самолета летать.)

Идея стабилизации вращением не столь очевидна, но ее можно пояснить сравнением. Хорошо известно, что если колесо быстро вращается, то оно оказывает сопротивление попыткам повернуть ось его вращения. (Примером может служить обычный волчок, и это явление используется в приборах систем управления, навигации и наведения – гироскопах.) Самый обычный способ привести снаряд во вращение – нарезать в канале ствола спиральные канавки, в которые врезался бы металлический поясок снаряда при разгоне снаряда по стволу, что и заставляло бы его вращаться. В ракетах, стабилизируемых вращением, это достигается при помощи нескольких наклонных сопел. Здесь тоже можно отметить некоторые особенности, не учитываемые теорией материальной точки. Если выстрелить вертикально вверх, то стабилизирующее действие вращения заставит снаряд и после достижения верхней точки полета опускаться донной частью вниз. Это, конечно, нежелательно, а потому из орудий не стреляют под углом более 65–70° к горизонту. Второе интересное явление связано с тем, что, как можно показать на основании уравнений движения, стабилизируемый вращением снаряд должен лететь с отличным от нуля углом нутации, называемым «естественным». Поэтому на такой снаряд действуют силы, вызывающие деривацию – боковое отклонение траектории от плоскости стрельбы. Одна из этих сил – сила Магнуса; именно она вызывает искривление траектории «крученого» мяча в теннисе.

Все сказанное об устойчивости полета, не охватывая полностью явлений, определяющих полет снаряда, тем не менее иллюстрирует сложность задачи. Отметим лишь, что в уравнениях движения необходимо учитывать много разных явлений; в эти уравнения входит ряд переменных аэродинамических коэффициентов (типа коэффициента лобового сопротивления), которые должны быть известны. Решение этих уравнений – очень трудоемкая задача.

Применение.

Применение баллистики в боевых действиях предусматривает расположение системы оружия в таком месте, которое позволяло бы быстро и эффективно поразить намеченную цель с минимальным риском для обслуживающего персонала. Доставка ракеты или снаряда к цели обычно разделяется на два этапа. На первом, тактическом, этапе выбирается боевая позиция ствольного оружия и ракет наземного базирования либо положение носителя ракет воздушного базирования. Цель должна находиться в пределах радиуса доставки боезаряда. На этапе стрельбы производится прицеливание и осуществляется стрельба. Для этого необходимо определить точные координаты цели относительно оружия – азимут, возвышение и дальность, а в случае движущейся цели – и ее будущие координаты с учетом времени полета снаряда.

Перед стрельбой должны вноситься поправки на изменения начальной скорости, связанные с износом канала ствола, температурой пороха, отклонениями массы снаряда и баллистических коэффициентов, а также поправки на постоянно меняющиеся погодные условия и связанные с ними изменения плотности атмосферы, скорости и направления ветра. Кроме того, должны быть внесены поправки на деривацию снаряда и (при большой дальности) на вращение Земли.

С увеличением сложности и расширением круга задач современной баллистики появились новые технические средства, без которых возможности решения нынешних и будущих баллистических задач были бы сильно ограничены.

Расчеты околоземных и межпланетных орбит и траекторий, учитывающие одновременное движение Земли, планеты-цели и космического аппарата, как и влияние различных небесных тел, были бы крайне трудны без компьютеров. Скорости сближения гиперскоростных целей и снарядов столь велики, что совершенно исключается решение задач стрельбы на основе обычных таблиц и ручное задание параметров стрельбы. В настоящее время данные для стрельбы из большинства систем оружия хранятся в электронных банках данных и оперативно обрабатываются компьютерами. Выходные команды компьютера автоматически приводят оружие в положение с азимутом и возвышением, необходимыми для доставки боезаряда к цели.

Траектории управляемых снарядов.

В случае управляемых снарядов и без того сложная задача описания траектории усложняется тем, что к уравнениям движения твердого тела добавляется система уравнений, называемых уравнениями наведения, связывающая отклонения снаряда от заданной траектории с корректирующими воздействиями. Суть управления полетом снаряда такова. Если тем или иным путем с использованием уравнений движения определяется отклонение от заданной траектории, то на основе уравнений наведения для этого отклонения рассчитывается корректирующее действие, например, поворот воздушного или газового руля, изменение тяги. Это корректирующее действие, изменяющее те или иные члены уравнений движения, приводит к изменению траектории и уменьшению ее отклонения от заданной. Такой процесс повторяется, пока отклонение не уменьшится до приемлемого уровня.

БАЛЛИСТИКА В КОНЕЧНОЙ ТОЧКЕ

Баллистика в конечной точке рассматривает физику разрушающего действия оружия на поражаемые цели. Ее данные используются для усовершенствования большинства систем оружия – от винтовок и ручных гранат до ядерных боеголовок, доставляемых к цели межконтинентальными баллистическими ракетами, а также средств защиты – солдатских бронежилетов, танковой брони, подземных укрытий и т.д. Ведутся как экспериментальные, так и теоретические исследования явлений взрыва (химических взрывчатых веществ либо ядерных зарядов), детонации, проникновения пуль и осколков в различные среды, ударных волн в воде и грунте, горения и ядерных излучений.

Взрыв.

Эксперименты в области взрыва проводятся как с химическими взрывчатыми веществами в количествах, измеряемых граммами, так и с ядерными зарядами мощностью до нескольких мегатонн. Взрывы могут производиться в разных средах, таких, как земля и скальные породы, под водой, у поверхности земли в нормальных атмосферных условиях или в разреженном воздухе на больших высотах. Главный результат взрыва – образование ударной волны в окружающей среде. Ударная волна распространяется от места взрыва сначала со скоростью, превышающей скорость звука в среде; затем с уменьшением интенсивности ударной волны ее скорость приближается к скорости звука. Ударные волны (в воздухе, воде, грунте) могут поражать живую силу противника, разрушать подземные укрепления, морские суда, здания, наземные транспортные средства, самолеты, ракеты и спутники.

Для моделирования интенсивных ударных волн, возникающих в атмосфере и у поверхности земли при ядерных взрывах, применяются особые устройства, называемые ударными трубами. Ударная труба, как правило, представляет собой длинную трубу, состоящую из двух секций. На одном ее конце расположена камера сжатия, которая заполняется воздухом или другим газом, сжатым до сравнительно высокого давления. Другой ее конец представляет собой камеру расширения, открытую на атмосферу. При мгновенном разрыве тонкой диафрагмы, разделяющей две секции трубы, в камере расширения возникает ударная волна, бегущая вдоль ее оси. На рис. 4 показаны кривые давления ударной волны в трех поперечных сечениях трубы. В сечении 3 она принимает классическую форму ударной волны, возникающей при детонации. Внутри ударных труб можно размещать миниатюрные модели, которые будут претерпевать ударные нагрузки, аналогичные действию ядерного взрыва. Нередко проводятся испытания, в которых действию взрыва подвергаются более крупные модели, а иногда и полномасштабные объекты.

Экспериментальные исследования дополняются теоретическими, и вырабатываются полуэмпирические правила, позволяющие предсказывать разрушающее действие взрыва. Результаты таких исследований используются при проектировании боезарядов межконтинентальных баллистических ракет и противоракетных систем. Данные такого рода необходимы также при проектировании ракетных шахт и подземных убежищ для защиты населения от взрывного действия ядерного оружия.

Для решения специфических задач, характерных для верхних слоев атмосферы, имеются специальные камеры, в которых имитируются высотные условия. Одна из таких задач – оценка уменьшения силы взрыва на больших высотах.

Проводятся также исследования, в которых измеряются интенсивность и длительность прохождения ударной волны в грунте, возникающей при подземных взрывах. На распространение таких ударных волн влияют тип грунта и степень его слоистости. Лабораторные опыты проводятся с химическими ВВ в количествах менее 0,5 кг, тогда как в полномасштабных экспериментах заряды могут измеряться сотнями тонн. Такие эксперименты дополняются теоретическими исследованиями. Результаты исследований используются не только для усовершенствования конструкции оружия и убежищ, но и для обнаружения несанкционированных подземных ядерных взрывов. Исследования детонации требуют проведения фундаментальных исследований в области физики твердого тела, химической физики, газодинамики и физики металлов.

Осколки и пробивная способность.

Осколочные боевые части и снаряды имеют металлическую наружную оболочку, которая при детонации заключенного в нее заряда химического бризантного ВВ разрывается на многочисленные кусочки (осколки), разлетающиеся с большой скоростью. Во время Второй мировой войны были разработаны снаряды и боеголовки с зарядами кумулятивного действия. Такой заряд обычно представляет собой цилиндр из взрывчатого вещества, на переднем конце которого имеется коническая выемка с размещенным в ней коническим металлическим вкладышем, как правило медным. Когда с другого конца заряда ВВ начинается взрыв и вкладыш сжимается под действием очень высоких давлений детонации, образуется тонкая кумулятивная струя материала вкладыша, вылетающая в направлении цели со скоростью более 7 км/с. Такая струя способна пробивать стальную броню толщиной в десятки сантиметров. Процесс формирования струи в боеприпасе с зарядом кумулятивного действия показан на рис. 5.

Если металл находится в прямом контакте с взрывчатым веществом, ему могут передаваться давления ударной волны, измеряемые десятками тысяч МПа. При обычных размерах заряда ВВ порядка 10 см длительность импульса давления составляет доли миллисекунды. Столь огромные давления, действующие кратковременно, вызывают необычные процессы разрушения. Примером таких явлений может служить «скалывание». Детонация тонкого слоя ВВ, помещенного на броневую плиту, создает очень сильный импульс давления малой длительности (удар), пробегающий по толщине плиты. Дойдя до противоположной стороны плиты, ударная волна отражается как волна растягивающих напряжений. Если интенсивность волны напряжений превысит предел прочности на растяжение материала брони, происходит разрывное разрушение вблизи поверхности на глубине, зависящей от первоначальной толщины заряда ВВ и скорости распространения ударной волны в плите. В результате внутреннего разрыва броневой плиты образуется металлический «осколок», с большой скоростью отлетающий от поверхности. Такой летящий осколок может вызвать большие разрушения.

Чтобы выяснить механизм явлений разрушения, проводят дополнительные эксперименты в области металлофизики высокоскоростной деформации. Такие эксперименты проводятся как с поликристаллическими металлическими материалами, так и с монокристаллами различных металлов. Они позволили сделать интересный вывод относительно зарождения трещин и начала разрушения: в тех случаях, когда в металле имеются включения (примеси), трещины всегда начинаются на включениях. Проводятся экспериментальные исследования пробивной способности снарядов, осколков и пуль в разных средах. Ударные скорости лежат в пределах от нескольких сотен метров в секунду для низкоскоростных пуль до космических скоростей порядка 3–30 км/с, что соответствует осколкам и микрометеорам, встречающимся с межпланетными летательными аппаратами.

На основе таких исследований выводятся эмпирические формулы относительно пробивной способности. Так, установлено, что глубина проникновения в плотную среду прямо пропорциональна количеству движения снаряда и обратно пропорциональна площади его поперечного сечения. Явления, наблюдающиеся при ударе с гиперзвуковой скоростью, показаны на рис. 6. Здесь стальная дробинка со скоростью 3000 м/с ударяется о свинцовую пластину. В разное время, измеряемое микросекундами от начала соударения, сделана последовательность снимков в рентгеновских лучах. На поверхности пластины образуется кратер, и, как показывают снимки, из него выбрасывается материал пластины. Результаты исследования соударения при гиперзвуковой скорости делают более понятным образование кратеров на небесных телах, например на Луне, в местах падения метеоритов.

Раневая баллистика.

Для имитации действия осколков и пуль, поражающих человека, производят выстрелы в массивные мишени из желатина. Подобные эксперименты относятся к т.н. раневой баллистике. Их результаты позволяют судить о характере ран, которые может получить человек. Информация, которую дают исследования по раневой баллистике, дает возможность оптимизировать эффективность разных видов оружия, предназначающегося для уничтожения живой силы противника.

Броня.

С использованием ускорителей Ван-де-Граафа и других источников проникающего излучения исследуется степень радиационной защиты людей в танках и бронеавтомобилях, обеспечиваемая специальными материалами для брони. В экспериментах определяется коэффициент прохождения нейтронов сквозь плиты из разных слоев материалов, имеющие типичные танковые конфигурации. Энергия нейтронов может лежать в пределах от долей до десятков МэВ.

Горение.

Исследования в области воспламенения и горения проводятся с двоякой целью. Первая – получить данные, необходимые для увеличения способности пуль, осколков и зажигательных снарядов вызывать загорание топливных систем самолетов, ракет, танков и т.д. Вторая – повысить защищенность транспортных средств и стационарных объектов от зажигательного действия вражеских боеприпасов. Проводятся исследования по определению воспламеняемости разных топлив под действием различных средств воспламенения – искр электрического разряда, пирофорных (самовоспламеняющихся) материалов, высокоскоростных осколков и химических воспламенителей.

В котором отсутствует тяга либо управляющая сила и момент, называется баллистической траекторией. Если механизм, приводящий в действие объект, остается рабочим на протяжении всего времени передвижения - он относится к ряду авиационных либо динамических. Траекторию самолета во время полета с выключенными двигателями на большой высоте также можно назвать баллистической.

На объект, который передвигается по заданным координатам, действует лишь механизм, приводящий тело в действие, силы сопротивления и тяжести. Набор таких факторов исключает появление возможности к прямолинейному движению. Данное правило работает даже в космосе.

Тело описывает траекторию, которая подобна эллипсу, гиперболе, параболе либо окружности. Последние два варианта достигаются при второй и первой космических скоростях. Расчеты для движения по параболе или окружности проводятся для определения траектории баллистической ракеты.

Учитывая все параметры при запуске и полете (массу, скорость, температуру и т. д.), выделяют следующие особенности траектории:

• Для того чтобы запустить ракету как можно дальше необходимо подобрать правильный угол. Наилучшим является острый, около 45º .
• Объект имеет одинаковую начальную и конечную скорости.
• Тело приземляется под таким же углом, как и запускается.
• Время движения объекта от старта и до середины, а также от середины до финишной точки является одинаковым.

Свойства траектории и практические значения

Движение тела после прекращения влияния на него движущей силы изучает внешняя баллистика. Данная наука предоставляет расчеты, таблицы, шкалы, прицелы и вырабатывает оптимальные варианты для стрельбы. Баллистическая траектория пули - это кривая линия, которую описывает центр тяжести объекта, находящегося в полете.

Так как на тело влияют сила тяжести и сопротивления, путь, который описывает пуля (снаряд), образует форму кривой линии. Под действием приведенных сил скорость и высота объекта постепенно снижается. Различают несколько траекторий: настильную, навесную и сопряженную.

Первая достигается при использовании угла возвышения, который является меньшим, нежели угол наибольшей дальности. Если при разных траекториях дальность полета остается одинаковой - такую траекторию можно назвать сопряженной. В случае, когда угол возвышения больше, чем угол наибольшей дальности, путь приобретает название навесного.

Траектория баллистического движения объекта (пули, снаряда) состоит из точек и участков:

• Вылета (например, дульный срез ствола) - данная точка является началом пути, и, соответственно, отсчета.
• Горизонта оружия - этот участок проходит через точку вылета. Траектория пересекает ее дважды: при выпуске и падении.
• Участка возвышения - это линия, которая является продолжением горизонта образует вертикальную плоскость. Данный участок носит название плоскости стрельбы.
• Вершины траектории - это точка, которая находится посредине между начальной и конечной точками (выстрела и падения), имеет наивысший угол на протяжении всего пути.
• Наводки - мишень или место прицела и начало движения объекта образуют линию прицеливания. Между горизонтом оружия и конечной целью формируется угол прицеливания.

Ракеты: особенности запуска и движения

Различают управляемые и неуправляемые баллистические ракеты. На формирование траектории также влияют внешние и наружные факторы (силы сопротивления, трения, вес, температура, требуемая дальность полета и т.д).

Общий путь запущенного тела можно описать следующими этапами:

• Запуск. При этом ракета переходит в первую стадию и начинает свое движение. С этого момента и начинается измерение высоты траектории полета баллистической ракеты.
• Приблизительно через минуту запускается второй двигатель.
• Через 60 секунд после второго этапа запускается третий двигатель.
• Далее тело входит в атмосферу.
• В последнюю очередь происходит взрыв боевых головок.

Запуск ракеты и формирование кривой передвижения

Кривая передвижения ракеты состоит из трех частей: периода запуска, свободного полета и повторного входа в земную атмосферу.

Боевые снаряды запускаются с фиксированной точки переносных установок, а также транспортных средств (судов, субмарин). Приведение в полет продолжается от десятых тысячных секунд до нескольких минут. Свободное падение составляет наибольшую часть траектории полета баллистической ракеты.

Преимуществами запуска такого приспособления являются:

• Продолжительное время свободного полета. Благодаря этому свойству существенно уменьшается расход топлива в сравнении с другими ракетами. Для полета прототипов (крылатых ракет) используются более экономичные двигатели (например, реактивные).
• На скорости, с которой движется межконтинентальная орудие (примерно 5 тыс. м/с), перехват дается с большой сложностью.
• Баллистическая ракета в состоянии поразить цель на расстоянии до 10 тыс. км.

В теории путь передвижения снаряда - это явление из общей теории физики, раздела динамики твердых тел в движении. Относительно данных объектов рассматривается передвижение центра масс и движение вокруг него. Первое относится к характеристике объекта, совершающего полет, второе - к устойчивости и управлению.

Так как тело имеет программные траектории для совершения полета, расчет баллистической траектории ракеты определяется физическими и динамическими расчетами.

Современные разработки в баллистике

Поскольку боевые ракеты любого вида являются опасными для жизнедеятельности, главной задачей обороны является усовершенствование точек для запуска поражающих систем. Последние должны обеспечить полную нейтрализацию межконтинентального и баллистического оружия в любой точке движения. К рассмотрению предложена многоярусная система:

• Данное изобретение состоит из отдельных ярусов, каждый из которых имеет свое назначение: первые два будут оснащены оружием лазерного типа (самонаводящиеся ракеты, электромагнитные пушки).
• Следующих два участка оснащаются тем же оружием, но предназначенного для поражения головных частей оружия противника.

Разработки в оборонном ракетостроении не стоят на месте. Ученные занимаются модернизацией квазибаллистической ракеты. Последняя представлена как объект, имеющий низкий путь в атмосфере, но при этом резко изменяющий направление и диапазон.

Баллистическая траектория такой ракеты не влияет на скорость: даже на предельно низкой высоте объект передвигается быстрее, нежели обычный. Например, разработка РФ «Искандер» летит на сверхзвуковой скорости - от 2100 до 2600 м/с при массе 4 кг 615 г, круизы ракеты передвигают боеголовку весом до 800 кг. При полете маневрирует и уклоняется от противоракетной обороны.

Межконтинентальное оружие: теория управления и составляющие

Многоступенчатые баллистические ракеты носят название межконтинентальных. Такое название появилось неспроста: из-за большой дальности полета становится возможным перебросить груз на другой конец Земли. Основным боевым веществом (зарядом), в основном, является атомное либо термоядерное вещество. Последнее размещается в передней части снаряда.

Далее в конструкции устанавливается система управления, двигатели и баки с топливом. Габариты и масса зависят от требуемой дальности полета: чем больше расстояние, тем выше стартовый вес и габариты конструкции.

Баллистическую траекторию полета МБР отличают от траектории иных ракет по высоте. Многоступенчатая ракета проходит процесс запуска, затем на протяжении нескольких секунд движется вверх под прямым углом. Системой управления обеспечивается направления орудия в сторону цели. Первая ступень привода ракеты после полного выгорания самостоятельно отделяется, в этот же момент запускается следующая. При достижении заданной скорости и высоты полета ракета начинает стремительно двигаться вниз к цели. Скорость полета к объекту назначения достигает 25 тыс. км/ч.

Мировые разработки ракет специального назначения

Около 20 лет назад в ходе модернизации одного из ракетных комплексов средней дальности был принят проект противокорабельных баллистических ракет. Такая конструкция размещается на автономной пусковой платформе. Вес снаряда составляет 15 тонн, а дальность пуска - почти 1,5 км.

Траектория баллистической ракеты для уничтожения кораблей не поддается для быстрых расчетов, поэтому предугадать действия противника и устранить данное орудие невозможно.

Такая разработка имеет преимущества:

• Дальность пуска. Эта величина в 2-3 раза больше, нежели у прототипов.
• Скорость и высота полета делают боевое оружие неуязвимым для противоракетной обороны.

Мировые специалисты уверены в том, что оружие массового поражения все-таки можно обнаружить и нейтрализовать. Для таких целей используются специальные разведывательные заорбитные станции, авиацию, подводные лодки, корабли и др. Самым главным «противодействием» является космическая разведка, которая представлена в виде радиолокационных станций.

Баллистическая траектория определяется системой разведки. Полученные данные передаются по месту назначения. Основной проблемой является быстрое устаревание информации - за короткий период времени данные теряют свою актуальность и могут расходиться с настоящим местом нахождения оружия на расстояние до 50 км.

Характеристики боевых комплексов отечественной оборонной промышленности

Наиболее мощным оружием нынешнего времени считается межконтинентальная баллистическая ракета, которая размещается стационарно. Отечественный ракетный комплекс "Р-36М2" является одним из наилучших. На нем размещается сверхпрочное боевое орудие "15А18М", которое способно нести до 36 ядерных снарядов индивидуального точного наведения.

Баллистическую траекторию полета такого оружия практически невозможно предугадать, соответственно, нейтрализация ракеты также предоставляет сложности. Боевая мощность снаряда составляет 20 Мт. Если данный боеприпас взорвется на низкой высоте - системы связи, управления, противоракетной обороны выйдут из строя.

Модификации приведенной ракетной установки можно использовать и в мирных целях.

Среди твердотопливных ракет особенно мощной считается "РТ-23 УТТХ". Такое приспособление базируется автономно (мобильно). В стационарной станции-прототипе ("15Ж60") стартовая тяга выше на 0,3, в сравнении с мобильной версией.

Запуск ракет, который проводится непосредственно со станций сложно нейтрализовать, ведь количество снарядов может достигать 92 единиц.

Ракетные комплексы и установки заграничной оборонной промышленности

Высота баллистической траектории ракеты американского комплекса «Минитмен-3» не особо отличается от характеристик полета отечественных изобретений.

Комплекс, который разработан в США, является единственным «защитником» Северной Америки среди оружия такого вида до сегодняшнего дня. Несмотря на давность изобретения, показатели устойчивости орудия являются неплохими и в нынешнее время, ведь ракеты комплекса могли противостоять противоракетной обороне, а также поразить цель с высоким уровнем защиты. Активный участок полета непродолжительный, и составляет 160 с.

Другое изобретение американцев - «Пискипер». Он также мог обеспечить точное попадание в цель благодаря наивыгоднейшей траектории баллистического движения. Специалисты утверждают, что боевые возможности приведенного комплекса почти в 8 раз выше, нежели у «Минитмена». Боевое дежурство «Пискипера» составляло 30 секунд.

Полет снаряда и движение в атмосфере

Из раздела динамики известно влияние плотности воздуха на скорость передвижения любого тела в различных слоях атмосферы. Функция последнего параметра учитывает зависимость плотности непосредственно от высоты полета и выражается в зависимости:

Н (у) =20000-у/20000+у;

где у - высота полета снаряда (м).

Расчет параметров, а также траектории межконтинентальной баллистической ракеты можно производить с помощью специальных программ на ЭВМ. Последние приведут ведомости, а также данные о высоте полета, скорости и ускорении, продолжительности каждого этапа.

Экспериментальная часть подтверждает расчетные характеристики, и доказывает, что на скорость оказывает влияние форма снаряда (чем лучше обтекаемость, тем выше скорость).

Управляемое оружие массового поражения прошлого века

Все оружие приведенного типа можно разделить на две группы: наземное и авиационное. Наземным называется такие приспособления, запуск которых осуществляется со стационарных станций (например, шахт). Авиационное, соответственно, запускается с корабля-носителя (самолета).

К группе наземных относятся баллистические, крылатые и зенитные ракеты. К авиационным - самолеты-снаряды, АБР и управляемые снаряды воздушного боя.

Основной характеристикой расчета баллистической траектории движения является высота (несколько тысяч километров над слоем атмосферы). При заданном уровне над уровнем Земли снаряды достигают высоких скоростей и создают огромные сложности для их выявления и нейтрализации ПРО.

Известными БР, которые рассчитаны на среднюю дальность полета, являются: «Титан», «Тор», «Юпитер», «Атлас» и др.

Баллистическая траектория ракеты, которая запускается из точки и попадает по заданным координатам, имеет форму эллипса. Размер и протяженность дуги зависит от начальных параметров: скорости, угла запуска, массы. Если скорость снаряда приравнивается к первой космической (8 км/с), боевое орудие, которое запущено параллельно к горизонту, превратится в спутник планеты с круговой орбитой.

Несмотря на постоянное усовершенствование в области обороны, путь полета боевого снаряда практически не изменяется. На текущий момент технологии не в состоянии нарушить законы физики, которым подчиняются все тела. Небольшим исключением являются ракеты с самонаведением - они могут менять направление в зависимости от перемещения цели.

Изобретатели противоракетных комплексов также модернизируют и разрабатывают орудие для уничтожения средств массового поражения нового поколения.

Вне орудийного ствола. Существует также понятие терминальной (конечной) баллистики, имеющий отношение к взаимодействию снаряда и тела, в которое он попадает, и движению снаряда после попадания. Терминальной баллистикой занимаются оружейники-специалисты по снарядам и пулям, прочнисты и другие специалисты по броне и защите, а также криминалисты. Также в практической физике в этом направлении используется закон рычага.

Главной задачей научной Б. является математическое решение задачи о зависимости кривого полета (траектории) брошенных и выстрелянных тел от ее факторов (силы пороха, силы тяжести, сопротивления воздуха, трения). Для этой цели является необходимым знание высшей математики, и добытые таким путем результаты представляют ценность только для людей науки и конструкторов оружия. Но понятно, что для солдата-практика стрельба является делом простого навыка.

История

Первые исследования относительно формы кривой полета снаряда (из огнестрельного оружия) сделал в 1546 г. Тарталья . Галилей установил при посредстве законов тяжести свою параболическую теорию, в которой не было принято во внимание влияние сопротивления воздуха на снаряды. Теорию эту можно применить без большой ошибки к исследованию полета ядер только при небольшом сопротивлении воздуха. Изучением законов воздушного сопротивления мы обязаны Ньютону, который доказал в 1687 г., что кривая полета не может быть параболой. Робинс (в 1742 г.) занялся определением начальной скорости ядра и изобрел употребляемый и поныне баллистический маятник . Первое настоящее решение основных задач баллистики дал знаменитый математик Эйлер . Дальнейшее движение Б. дали Гуттон, Ломбард (1797 г.) и Обенгейм (1814 г.). С 1820 г. влияние трения стало все более и более изучаться, и в этом отношении много работали физик Магнус , французские ученые Пуассон и Дидион и прусский полковник Отто. Новым толчком к развитию Б. послужило введение во всеобщее употребление нарезного огнестрельного орудия и продолговатых снарядов. Вопросы Б. стали усердно разрабатываться артиллеристами и физиками всех стран; для подтверждения теоретических выводов стали производиться опыты, с одной стороны, в артиллерийских академиях и школах, с другой стороны, на заводах, изготовляющих оружие; так, напр., очень полные опыты для определения сопротивления воздуха произведены были в Петерб. в 1868 и 1869 г., по распор. ген.-ад. Баранцева, заслуженным профессором Михайловской артиллерийской академии , Н. В. Маиевским , оказавшим большие услуги Б., - и в Англии Башфортом. В последнее время на опытном поле пушечного завода Круппа определялась скорость снарядов из орудий разного калибра в различных точках траектории, и достигнуты были очень важные результаты. Кроме Н. В. Маиевского, заслуги которого оценены надлежащим образом и всеми иностранцами, в ряду множества ученых, в новейшее время работавших по Б., особенно заслуживают внимания: проф. Алж. лицея Готье, франц. артиллеристы - гр. Сен-Роберт, гр. Магнус де Спарр, майор Мюзо, кап. Жуффре; итал. арт. капит. Сиаччи, изложивший в 1880 г. решение задач прицельной стрельбы, Нобль, Нейман, Прен, Эйбль, Резаль, Сарро и Пиобер, положивший основание внутренней Б.; изобретатели баллистических приборов - Уитстон, Константинов, Наве, Марсель, Депре, Лебуланже и др.

Баллистическая экспертиза

Исследование стрелкового оружия на стенде в ходе баллистической экспертизы.

Вид судебно-криминалистической экспертизы , задача которой состоит в том, чтобы дать следствию ответы на технические вопросы, возникающие в ходе расследования случаев применения огнестрельного оружия. В частности, установление соответствия между стреляной пулей (а также гильзой и характером разрушений, произведённых пулей) и оружием, из которого был произведён выстрел.

См. также

Примечания

Литература

По внешней баллистике

• Н. В. Майевский «Курс внешн. Б.» (СПб., 1870);
• Н. В. Майевский «О решении задач прицельной и навесной стрельбы» (№ 9 и 11 «Арт. Журн.», 1882 г.)
• Н. В. Майевский «Изложение способа наименьших квадратов и применение его преимущественно к исследованию результатов стрельбы» (СПб., 1881 г.);
• X. Г., «По поводу интегрирования уравнений вращательного движения продолговатого снаряда» (№ 1, « Арт. Журн.», 1887 г.);
• Н. В. Майевский «Trait é de Baiist, exter.» (Париж, 1872);
• Дидион, «Trait é de Balist.» (Пар., 1860);
• Робинс, «Nouv. principes d’artil. com. par Euler et trad. par Lombard» (1783);
• Лежандр, «Dissertation sur la question de ballst.» (1782);
• Поль де Сен-Роберт, « Mè moires scientit.» (т. I, «Balist», Typ., 1872);
• Отто, "Tables balist, g énèrales pour le tir élevè " (Пар., 1844);
• Нейман, «Theorie des Schiessens und Werfens» («Archiv f. d. Off. d. preus. Art. und. Ing. Corps» 1838 и след.);
• Пуассон (Poisson), «Recherches sur le mouvement des project» (1839);
• Гели (H élie), «Traité de Baiist, experim.» (Пар., 1865);
• Сиаччи, (Siacci), «Corso di Balistica» (Typ., 1870);
• Магнус де Спарр (Magnus de Sparre), «Mouvement des projects oblongs dans le cas du tir du plein fouet» (Пар., 1875);
• Мюзо (Muzeau), «Sur le mouv. des project. oblongs dans Pair» (Пар., 1878);
• Башфорт (Baschforth), «A mathematical treatise on thy motion of projectiles» (Лонд., 1873);
• Тилли (Tilly), «Balist.» (Брюсс., 1875);
• Астье (Astier), «Balist ext.» (Фонтенбло, 1877);
• Резаль (R èsal), «Traité de mec. gener.» t. i, «Mouv. des proj. obl. d. l’air» (Пар., 1873);
• Матиэ (Mathieu), «Dynamique analyt»;
• Сиаччи, «Nuovo metodo per rivolvere и problemi del tiro» (Giorno di Art. e Gen. 1880, part. II punt 4);
• Отто (Otto), «Erörterung über die Mittel fü r Beurtheilung der Wahrscheinlichkeit des Treffens» (Берл., 1856);
• Дидион (Didion), «Calcul des probabilit è s applique au tir des project.» (Пар., 1858);
• Лиагр (Liagre), «Calcul des probabilit è s»;
• Сиаччи (Siacci), «Sur le calcul des tables de tir» («Giorn. d’Art, et Gen.», parte II, 1875 г.) Жуффре (Jouffret),
• Сиаччи (Siacci), «Sur r è tablisse meut et l’usage des tables de tir» (Париж, 1874);
• Сиаччи (Siacci), «Sur la probabilit è du tir des bouches а feu et la methode des moindre carr è s» (Париж, 1875);
• Гаупт, «Mathematische Theorie aer Flugbahn der gezog. Geschosse» (Берлин, 1876);
• Гентш, «Ballistik der Handfeuerwaffen» (Берлин, 1876).

По внутренней баллистике

• Нобль и Эйбль, «Исследование взрывчатых составов; действие восплам. пороха» (перев. В. А. Пашкевича, 1878);
• Пиобер, «Propri étè s et effets de la poudre»;
• Пиобер, «Mouvement des gazs de la poudre» (1860);
• Поль де С.-Робер (Pol de St. Robert), «Principes de thermodynamique» (1870);
• Резаль (R èsal), «Recherches sur le mouvement des project. dans des arme s а’feu» (1864);
• A. Руцкий (Rutzki), «Die Theorie der Schiesspr ä parate» (Вена, 1870);
• M. Э. Сарро (Sarrau) «Recherches theorethiqnes sur les effets de la poudre et des substances explosives» (1875);
• M. Э. Сарро (Sarrau) «Nouvelles recherches sur les effets de la poudre dans les armes» (1876) и
• M. Э. Сарро (Sarrau) «Formules pratiques des vitesse et des pressions dans les armes» (1877).

Ссылки

• Зависимость формы траектории от угла бросания. Элементы траектории
• Коробейников А. В., Митюков Н. В. Баллистика стрел по данным археологии: введение в проблемную область. Монография адресованная студентам и историческим реконструкторам. Описаны методики реконструкции стрел по их наконечникам, способы баллистической экспертизы городищ для оценки их уровня защиты, модели бронепробиваемости стрел и пр.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Безработица
• Старый город (Вильнюс)

Смотреть что такое "Баллистика" в других словарях:

БАЛЛИСТИКА - (от греч. ballein бросать). Наука о движении тяжелых тел, брошенных в пространство, преимущественно артиллерийских снарядов. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БАЛЛИСТИКА [Словарь иностранных слов русского языка

БАЛЛИСТИКА - (Ballistics) наука о движении тяжелого тела, брошенного в пространство. Прилагается преимущественно к изучению движения снарядов, пуль, а также авиабомб. Внутренняя Б. изучает движение снаряда внутри канала орудия, внешняя Б. по вылете снаряда.… … Морской словарь

БАЛЛИСТИКА - (немецкое Ballistik, от греческого ballo бросаю), 1) наука о движении артиллерийских снарядов, неуправляемых ракет, мин, бомб, пуль при стрельбе (пуске). Внутренняя баллистика изучает движение снаряда в канале ствола, внешняя после его вылета. 2) … Современная энциклопедия

БАЛЛИСТИКА - БАЛЛИСТИКА, наука о движении снарядов, включая пули, артиллерийские снаряды, бомбы, ракеты и УПРАВЛЯЕМЫЕ СНАРЯДЫ. Внутренняя баллистика изучает движение снарядов в канале ствола орудия. Внешняя баллистика исследует траекторию полета снарядов.… … Научно-технический энциклопедический словарь

От дула до цели: основные понятия, которые должен знать каждый стрелок.

Чтобы понять, как летит винтовочная пуля, университетский диплом по математике или физике не требуется. На этой утрированной иллюстрации видно, что пуля, всегда отклоняясь только вниз от направления выстрела, пересекает линию прицеливания в двух точках. Вторая из этих точек находится именно на том расстоянии, на которое пристреляна винтовка.

Один из самых успешных проектов последнего времени в книгоиздательстве – это серия книг с названиями « ... для чайников». Каким бы знанием или умением вы ни пожелали овладеть, для вас всегда найдётся соответствующая «чайниковая» книжка, включая такие предметы, как воспитание толковых детей для чайников (честное слово!) и ароматотерапия для них же. Интересно, однако, что эти книги написаны совсем не для дураков и рассматривают предмет не на упрощённом уровне. В самом деле, одна из лучших причитанных мной книг о вине называлась «Вино для чайников».

Так что наверно никто не удивится, если я заявлю, что должна быть и «Баллистика для чайников». Надеюсь, что вы согласитесь принять этот заголовок с тем же чувством юмора, с каким я вам его предлагаю.

Что нужно знать о баллистике, – если о ней вообще что-то нужно знать, – чтобы стать более метким стрелком и добычливым охотником? Баллистика делится на три раздела: внутреннюю, внешнюю и терминальную.

Внутрення баллистика рассматривает то, что происходит внутри винтовки от момента воспламенения до выхода пули через дульный срез. По правде говоря, внутренняя баллистика касается только релодырей, это они собирают патрон и тем самым определяют его внутреннюю баллистику. Надо быть настоящим чайником, чтобы начать собирать патроны, не получив заранее элементарных представлений о внутренней баллистике, хотя бы потому, что от этого зависит ваша безопасность. Если же и на стрельбище, и на охоте вы стреляете только заводскими патронами, то вам на самом деле не нужно ничего знать о том, что происходит в канале ствола: всё равно повлиять на эти процессы вы никак не можете. Не поймите меня неправильно, я никого не отговариваю от углублённого изучения внутренней баллистики. Просто в таком контексте она не имеет практического значения.

Что до терминальной баллистики, то да, здесь у нас имеется некоторая свобода, но не более, чем в выборе пули, снаряженной в самодельном или заводском патроне. Терминальная баллистика начинается в тот момент, когда пуля проникает в цель. Это наука настолько же качественная, насколько и количественная, потому что факторов, определяющих убойность, великое множество, и не все из них можно точно моделировать в лаборатории.

Остаётся внешняя баллистика. Это просто красивый термин, которым обозначают то, что происходит с пулей от дульного среза до цели. Мы будем рассматривать этот предмет на элементарном уровне, тонкостей я и сам не знаю. Я должен вам признаться, что математику в колледже сдал с третьего захода, а физику вообще завалил, так что поверьте, то, о чём я буду рассказывать, несложно.

У этих 154-грановых (10г) 7-миллиметровых пуль поперечная плотность одинаковая и равна 0,273, но у левой, с плоским торцом, БК равен 0,433, в то время как у SST справа он составляет 0,530.

Чтобы понять, что происходит с пулей от дула до цели, по крайней мере настолько, насколько это нужно нам, охотникам, надо усвоить некоторые определения и базовые понятия, просто чтобы расставить всё по местам.

Определения

Линия прицеливания (ЛП) – прямая от глаза стрелка через прицельную марку (или через целик и мушку) до бесконечности.

Линия бросания (ЛБ) – ещё одна прямая, направление оси канала ствола в момент выстрела.

Траектория – линия, по которой движется пуля.

Падение – снижение траектории пули относительно линии бросания.

Все мы слышали, как кто-нибудь рассказывал, что некая винтовка стреляет так настильно, что пуля просто не падает на первых ста ярдах (91,4м). Чушь. Даже у самых настильных супермагнумов с самого момента вылета пуля начинает падать и отклоняться от линии бросания. Обычно недопонимание происходит от употребления слова «подъём» в баллистических таблицах. Пуля всегда падает, но она и поднимается относительно линии прицеливания. Эта кажущаяся несуразность происходит оттого, что прицел располагается над стволом, и поэтому единственный способ пересечь линию прицеливания с траекторией пули – это наклонить прицел вниз. Другими словами, если бы линия бросания и линия прицеливания были бы параллельны, пуля вылетала бы из дула на полтора дюйма (38мм) ниже линии прицеливания и начинала бы падать всё ниже и ниже.

Путаницы добавляет и тот факт, что когда прицел установлен так, чтобы линия прицеливания пересекалась с траекторией на какой-нибудь разумной дистанции – на 100, 200 или 300 ярдов (91,5, 183, 274м), пуля пересечёт линию прицеливания ещё до этого. Стреляем ли мы из 45-70, пристрелянного в ноль на 100 ярдов, или из 7mm Ultra Mag, пристрелянного на 300, первое пересечение траектории и линии прицеливания произойдёт между 20 и 40 ярдами от дульного среза.

Обе эти 300-грановые пули калибра 375 имеют одинаковую поперечную плотность 0,305, но левая, с острым носом и «лодочной кормой», имеет БК 0,493, в то время как круглоносая только 0,250.

В случае 45-70 мы увидим, что, чтобы попасть в цель на 100 (91,4м) ярдах, наша пуля пересечёт линию прицеливания примерно в 20 ярдах (18,3м) от дульного среза. Далее пуля будет подниматься над линией прицеливания до наивысшей точки в районе 55 ярдов (50,3м) – примерно на два с половиной дюйма (64мм). В этой точке пуля начинает снижаться относительно линии прицеливания, так что эти две линии опять пересекутся на желаемой дистанции в 100 ярдов.

Для 7mm Ultra Mag, пристрелянного на 300 ярдов (274м), первое пересечение произойдёт около 40 ярдов (37м). Между этой точкой и отметкой в 300 ярдов наша траектория достигнет максимальной высоты в три с половиной дюйма (89мм) над линией прицеливания. Таким образом, траектория пересекает линию прицеливания в двух точках, вторая из которых и есть дистанция пристрелки.

Траектория на половине пути

А сейчас я коснусь одного малоупотребительного в наши дни понятия, хотя в те годы, когда молодым шалопаем я начинал осваивать стрельбу из винтовки, траектория на половине пути была критерием, по которому баллистические таблицы сравнивали эффективность патронов. Траектория на половине пути (ТПП) – это максимальная высота подъёма пули над линией прицеливания при условии, что оружие пристреляно в ноль на заданное расстояние. Обычно баллистические таблицы приводили это значение для 100-, 200- и 300-ярдовой дистанции. Например, ТПП для 150-грановой (9,7г) пули в патроне 7mm Remington Mag по ремингтоновскому каталогу 1964 года составляла полдюйма (13мм) на 100 ярдах (91,5м), 1,8 дюйма (46мм) на 200 ярдах (183м) и 4,7 дюйма (120мм) на 300 ярдах (274м). Это означало, что если мы пристреляем наш 7 Mag в ноль на 100 ярдов, то траектория на 50 ярдах поднимется над линией прицеливания на полдюйма. При пристрелке на 200 ярдов на отметке 100 ярдов она поднимется на 1,8 дюйма, а при пристрелке на 300 ярдов мы получим подъём в 4,7 дюйма на дистанции 150 ярдов. На самом деле максимальная ордината достигается несколько дальше середины дистанции пристрелки – около 55, 110 и 165 ярдов соответственно, - но на практике разница несущественная.

Хотя ТПП была полезной информацией и хорошим способом сравнить разные патроны и заряды, современная система приведения для одной и той же дистанции пристрелки высоты или снижения пули в разных точках траектории более содержательна.

Поперечная плотность, баллистический коэффициент

После вылета из ствола траектория полёта пули определяется её скоростью, формой и весом. Это приводит нас к двум звучным терминам: к поперечной плотности и баллистическому коэффициенту. Поперечная плотность – это вес пули в фунтах, делённый на квадрат её диаметра в дюймах. Но забудьте об этом, это просто способ связать вес пули с её калибром. Возьмите, например, 100-грановую (6,5г) пулю: в семимиллиметровом калибре (.284) это довольно лёгкая пуля, но в шестимиллиметровом (.243) – довольно тяжёлая. А в значениях поперечной плотности это выглядит так: 100-грановая пуля семимиллиметрового калибра имеет поперечную плотность 0,177, а шестимиллиметровая пуля того же веса будет иметь поперечную плотность 0,242.

Эта четвёрка семимиллиметровых пуль демонстрирует последовательные степени обтекаемости. Круглоносая пуля слева имеет баллистический коэффициент 0,273, пуля справа, Hornady A-Max, - 0,623, т.е. в два с лишним раза больше.

Пожалуй, лучшее понимание того, что считать лёгким, а что тяжёлым, может быть получено из сравнения пуль одного и того же калибра. В то время как самая лёгкая семимиллиметровая пуля имеет поперечную плотность в 0,177, самая тяжёлая – 175-грановая(11,3г) – 0,310. А самая лёгкая, 55-грановая (3,6г), шестимиллиметровая пуля имеет поперечную плотность 0,133.

Поскольку поперечная плотность связана только с весом, а не с формой пули, получается, что самые тупоносые пули имеют ту же поперечную плотность, что и самые обтекаемые того же веса и калибра. Баллистический коэффициент – совсем другое дело, это мера того, насколько пуля обтекаема, то есть насколько эффективно она преодолевает сопротивление в полёте. Вычисление баллистического коэффициента не вполне определено, существует несколько методик, часто дающих несовпадающие результаты. Добавляет неопределённости и то, что БК зависит от скорости и высоты над уровнем моря.

Если вы не математический маньяк, одержимый вычислениями ради вычислений, то я предлагаю просто делать, как все: использовать значение, предоставляемое производителем пули. Все производители пуль для самостоятельного снаряжения патронов публикуют значения поперечной плотности и баллистического коэффициента для каждой пули. А вот для пуль, используемых в заводских патронах, это делают только Remington и Hornady. Между тем, это полезная информация, и я думаю, что всем производителям патронов следовало бы сообщать её как в баллистических таблицах, так и прямо на коробках. Почему? Потому что если у вас на компьютере стоят баллистические программы, то всё, что вам нужно, это ввести дульную скорость, вес пули и её баллистический коэффициент, и вы сможете нарисовать траекторию для любой дистанции пристрелки.

Опытный релодырь может с приличной точностью на глаз оценить баллистический коэффициент любой винтовочной пули. Например, ни одна круглоносая пуля, от 6мм до.458 (11,6мм), не имеет баллистического коэффициента больше 0,300. От 0,300 до 0,400 – это лёгкие (с малой поперечной плотностью) охотничьи пули, остроносые или с углублением в носовой части. Более 0,400 – умеренно тяжёлые для данного калибра пули с чрезвычайно обтекаемой формой носа.

Если БК охотничьей пули близок к 0,500, это означает, что в этой пуле соединились близкая к оптимальной поперечная плотность и обтекаемая форма, как, например, в 7мм 162-грановой (10,5г) SST от Hornady с БК 0,550 или 180-грановой (11,7г) XBT от Barnes в тридцатом калибре с БК 0,552. Такой чрезвычайно высокий БК типичен для пуль с округлой хвостовой частью («лодочной кормой») и поликарбонатным носиком, как у SST. Barnes, однако, достигает такого же результата за счёт очень обтекаемой оживальной части и чрезвычайно малой фронтальной поверхности носика.

Кстати, оживальная часть – это часть пули спереди от ведущей цилиндрической поверхности, попросту то, что образует нос нули. Если посмотреть на пулю сбоку, то оживальная часть образована дугами или кривыми линиями, но Hornady применяет оживальную часть из сходящихся прямых, то есть коническую.

Если положить рядом плосконосую, круглоносую и остроносую пули, то здравый смысл подскажет, что остроносая более обтекаема, чем круглоносая, а круглоносая в свою очередь более обтекаема, чем плосконосая. Отсюда следует, что при прочих равных условиях на заданной дистанции остроносая снизится меньше, чем круглоносая, а круглоносая – меньше, чем плосконосая. Добавьте «лодочную корму», и пуля станет ещё более аэродинамичной.

С точки зрения аэродинамики форма может быть хорошей, как у 120-грановой (7,8г) семимиллиметровой пули слева, но из-за низкой поперечной плотности (то есть веса для этого калибра) она будет терять скорость гораздо быстрее. Если 175-грановую (11,3г) пулю (справа) выпустить со скоростью на 500 футов в секунду (152м/с) меньше, то она догонит 120-грановую на отметке 500 ярдов (457м).

Возьмём в качестве примера 180-грановую (11,7г) X-Bullet компании Barnes тридцатого калибра, выпускаемую как с плоским торцом, так и с «лодочной кормой». Профиль носовой части у этих пуль одинаков, так что разница в баллистических коэффициентах обусловлена исключительно формой торца. У пули с плоским торцом БК составит 0,511, в то время как лодочная корма даст БК 0,552. В процентном отношении, можно подумать, что такая разница существенна, но на самом деле на пятистах ярдах (457м) пуля с «лодочной кормой» снизится всего на 0,9 дюйма (23мм) меньше, чем пуля с плоским торцом, при прочих равных условиях.

Дистанция прямого выстрела

Другой способ оценки траекторий – это определение дистанции прямого выстрела (ДПВ). Так же, как и траектория на половине пути, дистанция прямого выстрела никак не влияет на действительную траекторию пули, это просто ещё один критерий для пристрелки винтовки, исходя из её траектории. Для дичи размером с оленя дистанция прямого выстрела основывается на требовании, чтобы пуля попала в убойную зону диаметром 10 дюймов (25,4см) при прицеливании в её центр без компенсации падения.

По сути дела, это как если бы мы взяли совершенно прямую воображаемую трубу диаметром 10 дюймов и наложили бы её на заданную траекторию. При дульном срезе в центре трубы на одном её конце дистанция прямого выстрела – это тот максимальный отрезок, на котором пуля будет лететь внутри этой воображаемой трубы. Естественно, на начальном участке траектория должна быть направлена несколько вверх, так чтобы в точке наивысшего подъёма пуля лишь коснулась верхней части трубы. При таком прицеливании ДПВ – это то расстояние, на котором пуля пройдёт через дно трубы.

Рассмотрим пулю 30 калибра, вылетающую из 300го магнума на скорости 3100 футов в секунду (945м/с). По сьерровскому мануалу, пристреляв винтовку в ноль на 315 ярдов (288м), мы получим дистанцию прямого выстрела в 375 ярдов (343м). Той же самой пулей, выпущенной из винтовки калибра 30-06 на скорости 2800 футов в секунду, при пристрелке на 285 ярдов (261м) мы получим ДПВ в 340 ярдов (311м) – не такая уж большая разница, как могло бы показаться, правда?

Большинство баллистических программ рассчитывают дистанцию прямого выстрела, вам следует только ввести вес пули, БК, скорость и размер убойной зоны. Естественно, вы можете ввести четырёхдюймовую (10см) убойную зону, если охотитесь на сурков, и восемнадцатидюймовую (46см), если охотитесь на лося. Но лично я никогда не использовал ДПВ, я считаю это стрельбой спустя рукава. Тем более теперь, когда у нас есть лазерные дальномеры, рекомендовать такой подход не имеет никакого смысла.