Глава друга відомості з зовнішньої балістики

18. Зовнішня балістика - це наука, що вивчає рух снаряда (кулі) після припинення дії на нього порохових газів.

Вилетівши з каналу ствола під дією енергії порохових газів, снаряд (куля) рухається по інерції.

Траєкторія і її елементи

19. Траєкторією називається крива лінія, описувана центром ваги снаряда (кулі) у польоті (мал. 3).

Мал. 3. Траєкторія снаряда

20. При русі снаряда (кулі) у повітрі на нього діють дві сили: сила ваги і сила опіру повітря. Сила ваги змушує снаряд поступово знижуватися, а сила опіру повітря безупинно сповільнює рух снаряда і прагне перекинути його (мал. 4).

Мал. 4. Сили, що діють на снаряд при його польоті

21.Опір повітря руху снаряда викликається тим, що повітря являє собою пружне середовище і тому на рух у цьому середовищі затрачається частина енергії снаряда.

Сила опіру повітря викликається трьома основними причинами (мал. 5): тертя повітря, утворення завихрень і утворення балістичної хвилі.

Мал.5.Утворення сили опіру повітря

22. Тертя повітря виникає під впливом сил тертя між частками повітря і поверхнею снаряда, що рухається, у результаті чого швидкість польоту снаряда зменшується. Прилягаючий до поверхні снаряда (кулі) шар повітря, у якому рух часток змінюється від швидкості снаряда (кулі) до нуля, називається кордонним шаром.

23. Завихрення викликаються різницею розподілу тиску по поверхні снаряда. У головної частини снаряда утвориться підвищений тиск повітря, а за дном снаряда — знижений тиск повітря. Обтікаючи снаряд, прикордонний шар відривається від його поверхні й у силу своєї в'язкості й інертності повітря не устигає відразу зімкнутися за дном снаряда, унаслідок чого з'являється різниця тисків на головну і на донну частині. Ця різниця створює силу, спрямовану убік, зворотну руху снаряда і швидкість, що зменшує, його польоту. У вакуум, що утворився за дном снаряда, (порожнину) спрямовуються струмені повітря і створюються могутні завихрення. Чим більше швидкість снаряда, тим більше різниця тисків на головну і на донну його частині і тим більше завихрення.

24. Снаряд, що летить у повітрі зі швидкістю, більшої швидкості звуку, стискає шари повітря, що розсікаються їм, у результаті чого перед головною частиною снаряда утвориться балістична хвиля (шар сильно ущільненого повітря), що сповільнює швидкість його польоту, тому що снаряд частину своєї енергії витрачає на створення цієї хвилі.

25. Величина сили опіру повітря залежить від швидкості польоту, форми і калібру снаряда, а також від ступеня обробки поверхні снаряда і щільності повітря.

Сила опіру повітря зростає зі збільшенням швидкості польоту снаряда, його калібру і щільності повітря. При надзвукових швидкостях польоту снаряда основної складової сили опіру повітря є балістична хвиля, і, отже, сила опіру повітря буде тим менше, ніж гостріше головна частина снаряда.

26. У момент вильоту з каналу ствола між віссю снаряда (кулі) і дотичної до траєкторії утвориться кут () і сила опіру повітря не тільки сповільнює швид-кість руху снаряда, але і прагне перекинути його головною частиною назад (мал.6).

Мал. 6. Дія сили опіру на політ снаряда

Щоб не допустити перекидання снаряда, його стабілізують в польоті доданням швидкого обертального руху чи за допомогою хвостового оперення. Снаряд, маючи велику частоту обертання (15000—20000 хв.^-1), здобуває властивості гіроскопа:

• здатність опиратися впливу зовнішніх сил, зберігаючи додане положення вісі;

• при впливі зовнішньої сили його вісь відхиляється під кутом 90° до напрямку прикладеної сили убік обертання. Відхилення буде тим більше, чим більше прикладена сила, Якщо зовнішня сила буде діяти на снаряд постійно, то його головна частина буде описувати окружності. Цей рух називають повільним конічним (прецесійним) рухом (мал. 7).

Мал. 7. Повільний конічний рух снаряда

27. Вісь повільного конічного руху трохи відстає від дотичної до траєкторії і розташовується за часом більше над дотичної до траєкторії. Унаслідок цього виникає бокова складова сили опіру повітря, спрямована нагору. Ця сила, діючи на снаряд, що обертається, викликає відхилення його вісі вправо (в бік обертання снаряда). Відхилення снаряда від площини стрільби в бік його обертання називається деривацією (мал.8).

Мал. 8. Деривація (вигляд траєкторії зверху)

Таким чином, причинами деривації є: обертальний рух снаряда, опір повітря і зниження під дією сили ваги дотичної до траєкторії. При відсутності хоча б однієї з цих причин деривації не буде.

Величина деривації залежить від швидкості обертання і часу польоту снаряда, тобто дальності стрільби.

У таблицях стрільби деривація дається як поправка напрямку в тисячних. При стрільбі в межах відстаней дійсного вогню поправка на деривацію незначна і її вплив на результати стрільби практично не враховується.

28. У снарядів, що не обертаються за допомогою хвостового оперення центр опіру повітря переноситься назад ближче до донної частини за центр ваги. Унаслідок цього сила опіру повітря створює стабілізуючий момент, що повертає вісь снаряда в положення до дотичного до траєкторії. Якщо при повороті до дотичного вісь снаряда по інерції відхиляється від дотичної вниз, то стабілізуючий момент буде діяти в зворотному напрямку і знову буде наближати вісь снаряда до дотичного. У результаті цього оперений снаряд робить коливання в площині кидання і, таким чином, летить увесь час головною частиною вперед (мал. 9).

29. Для вивчення траєкторії снаряда прийняті наступні визначення (мал.10):

Мал.10 Елементи траєкторії

Центр дулового зрізу ствола називається точкой вильоту. Точка вильоту є початком траєкторії.

Горизонтальна площина, що проходить через точку вильоту, називається обрієм зброї. Траєкторія двічі перетинає обрій зброї: у точці вильоту й у точці падіння.

Пряма лінія, що є продовженням осі каналу ствола наведеної зброї, називається лінією узвишшя.

Вертикальна площина, що проходить через лінію узвишшя, називається площиною стрільби.

Кут, укладений між обрієм зброї і лінією узвишшя, називається кутом узвишшя (). Якщо цей кут негативний, то він називається кутом відмінювання (зниження).

Пряма лінія, що є продовженням осі каналу ствола в момент вильоту снаряда, називається лінією кидання.

Кут, укладений між обрієм зброї і лінією кидання, називається кутом кидання (_с).

Кут, укладений між лінією узвишшя і лінією кидання, називається кутом вильоту ().

Пряма, що з'єднує точку вильоту з метою, називається лінією цілі.

Кут, укладений між лінією цілі й обрієм зброї, називається кутом місця цілі (). Кут місця цілі вважається позитивним, якщо ціль розташована вище обрію зброї, і негативним, якщо ціль розташована нижче обрію зброї.

Кут місця цілі може бути визначений за допомогою приладів прицілювання або по формулі

 = (1000  В) /Д ,

де  - кут місця цілі в тисячних;

В - перевищення цілі над обрієм зброї в метрах;

Д - дальність стрільби в метрах.

Кут, укладений між лінією цілі і лінією узвишшя, називається кутом прицілювання (). Цей кут завжди позитивний.

Точка на цілі чи поза нею, у яку наводиться зброя, називається точкой прицілювання (наведення). Пряма лінія, що проходить від ока навідника через прицільну марку в точку прицілювання, називається лінією прицілювання. Вважають, що при стрілянині прямим наведенням лінія цілі збігається з лінією прицілювання.

Точка перетинання траєкторії з обрієм зброї називається точкой падіння.

Кут, укладений між дотичною до траєкторії в точці падіння й обрієм зброї, називається кутом падіння (_с).

Точка перетинання траєкторії з поверхнею перешкоди (цілі) називається точкою зустрічі.

Кут (), ув'язнений між дотичною до траєкторії і дотичної до поверхні перешкоди (цілі) у точці зустрічі, називається кутом зустрічі (мал. 11). Кут зустрічі виміряється від 0 до 90°.

Мал. 11. Кути зустрічі

Швидкість снаряда в точці падіння називається остаточною швидкістю (Uc).

Найвища точка траєкторії називається вершиною траєкторії. Найкоротша відстань від вершини траєкторії до обрію зброї називається висотою траєкторії ().

Найкоротша відстань від будь-якої точки траєкторії до лінії прицілювання називається перевищенням траєкторії над лінією прицілювання.

Відстань від точки вильоту до точки падіння називається повною горизонтальною дальністю (X). Відстань від точки вильоту до цілі по лінії цілі називається нахиленою дальністю.

Відстань від точки вильоту до перетинання траєкторії з лінією прицілювання називається прицільною дальністю (Дп).

Частина траєкторії від точки вильоту до вершини називається висхідною гілкою, інша - від вершини до точки падіння - називається спадною гілкою траєкторії

Час руху снаряда від точки вильоту до точки падіння називається повним часом польоту снаряда (Т).

Мал. 12. Залежність між кутами прицілювання, узвишшя і місця цілі:

а — позитивний кут місця цілі; б — негативний кут місця цілі; в — негативний кут узвишшя

30. Кути узвишшя і місця цілі можуть бути як позитивними, так і негативними в залежності від розташування цілі щодо обрію танка. З мал. 12 видно, що кут узвишшя () завжди дорівнює алгебраїчної сумі кутів прицілювання () і місця цілі (), тобто =+(±), при цьому, якщо негативний кут місця цілі по абсолютній величині більше кута прицілювання, то кут узвишшя () буде негативним.

31. Траєкторія снаряда в повітрі має наступні властивості:

• траєкторія несиметрична: її спадна гілка коротше і крутіше висхідної, а вершина знаходиться ближче до точки падіння;

• кут падіння більше кута кидання;

• остаточна швидкість менше початкової;

• час польоту снаряда по висхідній гілці траєкторії менше, ніж по спадній;

• траєкторія обертового снаряда має двояку кривизну (унаслідок зниження снаряда під дією сили ваги і внаслідок деривації).