2. Необходимость принятия мер к обеспечению устойчивости снаряда в полете
При полете снаряда в безвоздушном пространстве в результате действия силы тяжести происходит понижение снаряда под линией бросания, т. е. искривление траектории. Но направление оси снаряда в течение всего времени полета остается неизменным, параллельным линии бросания (рис. 14), ибо сама сила тяжести приложена к центру тяжести снаряда и нет никаких других внешних сил, которые бы заставили ее изменить это положение.
Рис. 14. Положение оси снаряда при движении
в безвоздушном пространстве
Так как траектория искривляется, а ось снаряда свое положение сохраняет, в вертикальной плоскости возникает угол между касательной к траектории и осью снаряда (угол нутации), который по мере удаления снаряда от точки вылета увеличивается и падение снаряда происходит не головной частью вперед, а боком или дном.
При движении снаряда в воздухе на него, кроме силы тяжести, действует и сила сопротивления воздуха R..
При наличии угла нутации сила R направлена под некоторым углом к продольной оси снаряда и приложена не к центру тяжести, а к центру сопротивления, который находится у продолговатых снарядов ближе к головной части (рис. 15).
Рис 15. Действие силы сопротивления воздуха на невращающийся
снаряд при наличии угла нутации
Рассмотрим, как это повлияет на положение оси снаряда.
Приложим к центру тяжести снаряда две силы R' и R", равные силе R, параллельные ей и направленные в противоположные стороны. Равнодействующая всех внешних сил, действующих на снаряд, из-за этого не изменится, но теперь мы можем утверждать, что:
— сила R', приложенная к центру тяжести снаряда, не повлияет на положение оси, а будет лишь изменять поступательное движение снаряда;
— силы R и R", приложенные к разным точкам снаряда и направленные в противоположные стороны, образуют пару сил, которая создает вращатель-ный момент (Мопр); в результате действия этого момента снаряд будет опрокинут.
Очевидно, что стрелять продолговатыми снарядами в этих условиях нельзя, так как снаряд начнет «кувыркаться», сила сопротивления воздуха резко возрастет, дальность полета и кучность стрельбы уменьшатся, эффективность действия снаряда у цели резко понизится.
Стрельба продолговатыми снарядами станет целесообразной, если ось снаряда при его полете будет следить за касательной к траектории (снаряд будет лететь головной частью вперед) или, как говорят, если снаряд устойчив (стабилизирован) в полете.
Устойчивость продолговатого снаряда в полете может быть достигнута:
приданием снаряду быстрого вращательного движения;
устройством стабилизирующего оперения.
Первый способ применяется для снарядов к нарезным орудиям и некоторых образцов реактивных снарядов (турбореактивные снаряды), в результате чего снаряд получает быстрое вращательное движение (от 200 до 500 оборотов в секунду) и сохраняет вращение на всей траектории; второй — для мин к минометам, снарядов безоткатных орудий, снарядов гладкоствольных орудий, некоторых образцов снарядов реактивной артиллерии и нарезной ствольной артиллерии.