С каким великим ученым древности связывают возникновение баллистики
Возникновение и развитие судебной баллистики.
#историяснайпер
До нашего времени сохранились сведения о первом врачебном осмотре в Москве трупа кравчего1Кравчий — придворный чин (боярин) у московских царей, прислуживающий государям за столом. датского принца Вольдемара, погибшего от огнестрельного ранения во время охоты (XVII в.).
По указу царя «досмотреть» труп кравчего на посольский двор были направлены врачи Сибилист, Белов и Граман. В своем заключении («скаске») результаты исследования они описали так:
. кравчий ранен из пищали, рана под самым правым глазом, и оне доктору в ту рану щупом щупали, а пульки не дощупались, потому, что рана глубока, а то подлинно, что пулька в голове.
Становлению судебной баллистики как раздела криминалистической техники предшествовал трудный и тернистый путь познания, громких побед и досадных поражений.
В 1835 г. Генри Годдард, один из лондонских боу-стрит-раннеров2Сыщик с Боу-стрит., изобличил убийцу. На пуле, попавшей в потерпевшего, Годдард заметил странный выступ, и с этой «меченной» пулей он отправился на поиски преступника. В жилище одного из подозреваемых он обнаружил форму для литья свинцовых пуль, которая имела дефект — углубление, в точности совпадающее с выступом на пуле убийцы. Ошеломленный владелец формы сознался в убийстве.
Генри Годдард был человеком хитроумным, и успех в этом случае пришел благодаря внезапному озарению. Совершенно очевидно, что у него не было намерения разрабатывать на этой основе какой-либо метод или систему.
Следует отметить работу медика Николая Щеглова «Материал к судебно-медицинскому исследованию огнестрельных повреждений», изданную в 1879 г. Наряду с чисто медицинскими проблемами автор рассматривал некоторые вопросы судебной баллистики.
Появление этих следов описывается в книге следующим образом:
Через девять лет, в 1898 г., берлинский химик Пауль Эзерих, увлекавшийся криминалистикой, был приглашен в качестве эксперта в суд. Там ему предоставили пулю, извлеченную из тела убитого, и револьвер подсудимого. Эзерих отстрелял этот револьвер и сфотографировал под микроскопом поверхности пули, извлеченной из тела жертвы, и экспериментальной пули. Он рассуждал, что если обе пули были выстрелены из одного револьвера, то на них должны быть одинаковые следы канала ствола. При сравнении фотографий Эзерих отчетливо увидел следы канала ствола на пулях, которые показались ему «аномальными». Причем «аномалии» были одинаково хорошо видны на обеих пулях, что оказалось решающим для вынесения обвинительного приговора. К сожалению, Пауль Эзерих занимался проблемами судебной баллистики мало и все его достижения в этой области не получили дальнейшего развития.
Учреждение в 1912-1914 гг. кабинетов научно-судебной экспертизы в крупнейших городах Российской империи, безусловно, привело к развитию многих экспертных исследований, в том числе и тех, которые были позже названы судебно-баллистическими. Первые из подобных экспертиз были проведены в Петербургском и Одесском кабинетах.
Разразившаяся Первая мировая война серьезно затормозила развитие криминалистики. В России грянула Октябрьская революция, и многие из российских криминалистов оказались в эмиграции, а некоторые хотя и остались на родине, но по разным причинам отошли от дел. Лишь немногие остались верны науке и внесли ощутимый вклад в развитие криминалистики молодого Советского государства (С.М. Потапов, Н.П. Макаренко, В.Л. Русецкий, В.И. Фаворский).
Несмотря на трудности Гражданской войны, в эти годы продолжалась работа по развитию и совершенствованию криминалистических средств и методов. В 1918 г. профессор медицинского факультета Киевского университета В.А. Таранухин сконструировал первый в мире прибор специально для микро- и макрофотографирования пуль и гильз.
Таким образом, он опередил Филиппа Грейвелла (США), который в 1925 г. изобрел сравнительный микроскоп, Августа Брюнинга (Германия), который в 1931 г. создал прибор для оптической развертки пуль, и Эдмона Локара (Франция) с его гастроскопом.
Число проведенных наблюдений было еще недостаточно большим, чтобы окончательно сделать столь смелый вывод. Филипп Грейвелл не доверял в первую очередь человеческому мозгу. Пока он мог обследовать под микроскопом только одну пулю и должен был запечатлевать ее образ в своей памяти до того, как под микроскопом окажется пуля, взятая для сравнения, о подлинно научной точности исследования нечего было и говорить. Слишком много здесь зависело от способности к восприятию конкретного наблюдателя.
Дело, начатое Филиппом Грейвеллом, продолжил Калвин Годдард — второй сподвижник Чарльза Уэйта. Уже через несколько недель после начала своей работы в бюро Чарльза Уэйта он с подлинным мастерством пользовался сконструированным Филиппом Грейвеллом сравнительным микроскопом.
С каким великим ученым древности связывают возникновение баллистики
йУФПТЙС ВБММЙУФЙЛЙ ФЕУОП УЧСЪБОБ У ЙУФПТЙЕК ТБЪЧЙФЙС БТФЙММЕТЙЙ. тСД ЧЩДБАЭЙИУС ХЮЕОЩИ, ПУПВЕООП НБФЕНБФЙЛПЧ, ЪБОЙНБМУС ЧПРТПУБНЙ ВБММЙУФЙЛЙ ЕЭЕ ДП УТЕДОЙИ ЧЕЛПЧ. фБЛ, ЙФБМШСОУЛЙК ХЮЕОЩК фБТФБМШС (иVI ЧЕЛ) ОБРЙУБМ ФТХД «чПРТПУЩ Й ПФЛТЩФЙС, ПФОПУСЭЙЕУС Л БТФЙММЕТЙКУЛПК УФТЕМШВЕ». вБММЙУФЙЛПК ЪБОЙНБМЙУШ ФБЛЙЕ ЧЩДБАЭЙЕУС ХЮЕОЩЕ, ЛБЛ зБМЙМЕК, фПТТЙЮЕММЙ, нЕТУЕО, мПНПОПУПЧ, ьКМЕТ, вЕТОХММЙ .
ч 1860 З. ЛБРЙФБО ТХУУЛПК БТНЙЙ б.р. зПТМПЧ ОБРЙУБМ УФБФША П ДЧЙЦЕОЙЙ УОБТСДБ Ч ЛБОБМЕ ОБТЕЪОПЗП ПТХЦЙС. юБУФШ ЬФПК ТБВПФЩ ВЩМБ ПРХВМЙЛПЧБОБ Ч 1862 З. Ч ПФЮЕФБИ рБТЙЦУЛПК БЛБДЕНЙЙ ОБХЛ.
ч 1868 З. РПМЛПЧОЙЛ о.р. жЕДПТПЧ ХУФБОПЧЙМ ЧМЙСОЙЕ ХУМПЧЙК ЗПТЕОЙС РПТПИБ ОБ УПУФБЧ РТПДХЛФПЧ ЗПТЕОЙС.
ьФЙ ТБВПФЩ СЧЙМЙУШ ПУОПЧПК ДМС ТБЪЧЙФЙС РТБЧЙМШОЩИ РПМПЦЕОЙК П ЗПТЕОЙЙ РПТПИБ РТЙ ЧЩУФТЕМЕ Й ВЩМЙ ЙУРПМШЪПЧБОЩ Ч ДБМШОЕКЫЙИ ФТХДБИ РП ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЕ.
йЪ ОБЙВПМЕЕ ЛТХРОЩИ ХЮЕОЩИ ЧП ЧФПТПК РПМПЧЙОЕ XIX ЧЕЛБ УМЕДХЕФ ПФНЕФЙФШ РТПЖЕУУПТБ, ЮМЕОБ-ЛПТТЕУРПОДЕОФБ бЛБДЕНЙЙ оБХЛ о.ч. нБЕЧУЛПЗП (1823-1892 ЗЗ.). иПФС НЙТПЧХА ЙЪЧЕУФОПУФШ нБКЕЧУЛЙК РТЙПВТЕМ ФТХДБНЙ Ч ПВМБУФЙ ЧОЕЫОЕК ВБММЙУФЙЛЙ, ОП ПО НОПЗПЕ УДЕМБМ Й Ч ДЕМЕ ТБЪЧЙФЙС ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ. фБЛ, Ч 1856 З., ЪБДПМЗП ДП ПРЩФПЧ оПВЕМС У ЛТЕЫЕТОЩНЙ РТЙВПТБНЙ, ПО УПЪДБЈФ ПТЙЗЙОБМШОЩК УРПУПВ ПРТЕДЕМЕОЙС ДБЧМЕОЙС РПТПИПЧЩИ ЗБЪПЧ Й ЧРЕТЧЩЕ РПМХЮБЕФ ЛТЙЧХА ДБЧМЕОЙС ЗБЪПЧ. тБУУЮЙФБООБС нБКЕЧУЛЙН РП ЬФЙН ДБООЩН РХЫЛБ РПЛБЪБМБ ОБ РТПЧЕДЈООЩИ ЙУРЩФБОЙСИ ЪОБЮЙФЕМШОП МХЮЫЙЕ ТЕЪХМШФБФЩ, ЮЕН ПТХДЙС ДТХЗЙИ ЛПОУФТХЛФПТПЧ, Ч ФПН ЮЙУМЕ Й БОЗМЙКУЛЙИ.
ч РПУМЕДОЕК ЮЕФЧЕТФЙ иIи ЧЕЛБ ЧОХФТЕООСС ВБММЙУФЙЛБ ПВПЗБЭБЕФУС ГЕМЩН ТСДПН ЪБЛПОПЧ Й ПФЛТЩФЙК, УЧСЪБООЩИ У ТБЪТБВПФЛПК Й ЙУУМЕДПЧБОЙЕН УЧПКУФЧ ВЕЪДЩНОПЗП РПТПИБ.
о.б. ъБВХДУЛЙК (1853-1917 ЗЗ.), ЧЩДБАЭЙКУС ХЮЕОЩК-БТФЙММЕТЙУФ, РЙЫЕФ ФТХДЩ «п ДБЧМЕОЙЙ ЗБЪПЧ ВЕЪДЩНОПЗП РПТПИБ Ч ЛБОБМЕ РХЫЛЙ», ЪБ ЛПФПТЩК ВЩМ ХДПУФПЕО ВПМШЫПК нЙИБКМПЧУЛПК РТЕНЙЙ (1894 З); «п ДБЧМЕОЙЙ РПТПИПЧЩИ ЗБЪПЧ Ч ЛБОБМЕ 3-ДАКНПЧПК РХЫЛЙ Й УЛПТПУФСИ Ч ТБЪМЙЮОЩИ УЕЮЕОЙСИ» Й ДТХЗЙЕ ТБВПФЩ.
оБЮБМП ии ЧЕЛБ ПЪОБНЕОПЧБМПУШ Ч ЙУФПТЙЙ ТБЪЧЙФЙС ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ ТБВПФБНЙ о.ж. дТПЪДПЧБ (1862-1954 ЗЗ.), ЛПФПТЩК Ч 1903З. ЧРЕТЧЩЕ Ч НЙТЕ ДБМ ФПЮОПЕ ТЕЫЕОЙЕ ПУОПЧОПК ЪБДБЮЙ ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ. ч 1920 З. ПО УПУФБЧЙМ ФБВМЙГЩ ДМС ПРТЕДЕМЕОЙС ОБЙВПМШЫЙИ ДБЧМЕОЙК Й УЛПТПУФЕК УОБТСДБ Ч ЛБОБМЕ УФЧПМБ. ьФЙ ФБВМЙГЩ МЕЗМЙ Ч ПУОПЧХ РТПЕЛФЙТПЧБОЙС БТФЙММЕТЙКУЛЙИ УЙУФЕН.
тБВПФБС Ч бТФЙММЕТЙКУЛПК БЛБДЕНЙЙ РП ПЮЕОШ ЫЙТПЛПНХ ЛТХЗХ ЧПРТПУПЧ, дТПЪДПЧ РТПДПМЦБМ УЧПЙ ТБВПФЩ РП ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЕ. ч 1941 З. ПО ПРХВМЙЛПЧБМ ФТХД «тЕЫЕОЙЕ ЪБДБЮ ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ ДМС ВЕЪДЩНОПЗП РПТПИБ ФТХВЮБФПК ЖПТНЩ». ч 1947-1948 ЗЗ. ВЩМЙ ЙЪДБОЩ ЕЭЕ ДЧБ ФТХДБ дТПЪДПЧБ: «п УЧПКУФЧБИ ПТХДЙК ОБЙВПМШЫЕЗП НПЗХЭЕУФЧБ Й П ТЕЫЕОЙЙ ЪБДБЮЙ ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ ДМС РТПУФПЗП Й ЛПНВЙОЙТПЧБООПЗП ЪБТСДПЧ». ъБ ЬФЙ ФТХДЩ о.ж. дТПЪДПЧ РПМХЮЙМ ЪЧБОЙЕ ЪБУМХЦЕООПЗП ДЕСФЕМС ОБХЛЙ Й ФЕИОЙЛЙ Й уФБМЙОУЛХА РТЕНЙА.
л ЧЩДБАЭЙНУС ТБВПФБН РТЕДТЕЧПМАГЙПООПЗП РЕТЙПДБ ПФОПУЙФУС ФБЛЦЕ ФТХД й.р. зТБЧЕ «п ЗПТЕОЙЙ РПТПИБ Ч ОЕЙЪНЕООПН ПВЯЈНЕ» (1904 З.). ч 1933-1936 ЗЗ. зТБЧЕ, ВХДХЮЙ ОБЮБМШОЙЛПН ЛБЖЕДТЩ ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ Ч бТФЙММЕТЙКУЛПК БЛБДЕНЙЙ, УПЪДБЕФ НОПЗПФПНОЩК, УБНЩК РПМОЩК Ч НЙТЕ ЛХТУ ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ.
уХЭЕУФЧЕООПЕ ЪОБЮЕОЙЕ ДМС ТБЪЧЙФЙС ВБММЙУФЙЛЙ ЙНЕМЙ ТБВПФЩ з.р. лЙУОЕНУЛПЗП Й з.р. дЩНЫЙ П РПРТБЧПЮОЩИ ЖПТНХМБИ ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ.
ъБ ЗТБОЙГЕК Ч ЬФП ЧТЕНС ФБЛЦЕ ЧЕМЙУШ ТБВПФЩ РП ЛПОУФТХЙТПЧБОЙА ПТХДЙКОЩИ УЙУФЕН Й РП ВБММЙУФЙЛЕ. йЪ ТБВПФ ЬФПЗП РЕТЙПДБ УМЕДХЕФ ПФНЕФЙФШ ФТХДЩ ЖТБОГХЪУЛЙИ ХЮЈОЩИ ыБТВПОШЕ «чОХФТЕООСС ВБММЙУФЙЛБ» (1908 З.), нХУАЗП «лХТУ ЧОХФТЕООЕК ВБММЙУФЙЛЙ», ОЕНЕГЛЙИ ВБММЙУФЙЛПЧ лТБОГБ , ыНЙГБ «лХТУ ВБММЙУФЙЛЙ», ЙФБМШСОГБ вЙБОЛЙ Й ТСДБ ДТХЗЙИ ХЮЈОЩИ.
Баллистика. Наука о выстреле
Пуля, вырвавшаяся из дула современной винтовки, мчится вперед с колоссальной скоростью. Если бы в тот миг, когда пуля покинула дуло, за ней погнались призовая беговая лошадь, самый быстрый гоночный автомобиль и сверхскоростной самолет, то всем им пришлось бы позорно отстать. Предположим, что действительно устроена такая гонка на расстояние в 3 тыс. метров. Через 4 секунды пуля пролетит линию финиша. За это время лошадь пробежит только около 50 метров, автомобиль одолеет только 600 метров, самолет — около 800 метров. Мы легко уследим за лошадью, с трудом за автомобилем и самолетом, но даже не увидим пули до того момента, когда она попадет в мишень.
2300 лет назад древнегреческий философ Аристотель высказал мнение о том, что всякое тело, брошенное вдаль, например камень или стрела, летит все время прямо до тех пор, пока не истощается сила толчка. Затем тело падает прямо вниз по отвесной линии. Достаточно хоть раз внимательно понаблюдать за полетом камня в воздухе, чтобы убедиться, насколько наивно было это предположение Аристотеля. Но авторитет Аристотеля в древние и средние века был так велик, что даже неправильные его взгляды считались неоспоримыми. И еще в XVI в., почти 2000 лет спустя, мнение Аристотеля казалось столь непреложным, что никто не осмеливался в нем усомниться. Но все-таки в конце концов такой смельчак нашелся.
Вопрос этот очень заинтересовал Тарталья.
Он кропотливо решал задачу, перемежая математические выкладки с практическими опытами, с наблюдениями за полетом ядер. Очень скоро Тарталья пришел к выводу, что Аристотель был неправ.
Открытия, сделанные Тарталья 400 лет назад, положили начало баллистике. Он справедливо считается отцом этой науки.
Представьте себя в роли человека, который впервые стреляет из орудия и ничего не знает ни об открытиях Тарталья, ни о других законах баллистики. Вам нужно попасть в мишень на расстояние одного километра.
Нарисуем на бумаге весь путь нашего снаряда по найденным точкам — в виде кривой линии. Получится симметричная кривая, которая в геометрии называется параболой.
На самом деле все расчеты, которые приводились выше, действительны только для безвоздушного пространства. При определении дистанций и углов возвышения в наших реальных, земных условиях нужно всегда вносить поправку на сопротивление воздуха. Но в принципе указанная выше зависимость дальности полета от угла возвышения остается, конечно, справедливой.
При небольшой скорости движения тела сопротивление воздуха так мало, что его можно не принимать в расчет. Но как только скорость движения увеличивается, сопротивление воздуха резко возрастает.
Допустим, что на стадионе идут состязания бегунов. Победитель пробежал 100 метров в 10 секунд, т. е. в одну секунду он пробегал 10 метров. Он ощущал сопротивление воздуха так, как будто ему навстречу дул легкий ветер. Но вот состязания кончились, участники их, прибывшие из другого города, возвращаются домой курьерским поездом. Тот же бегун высовывается из окна. Скорость поезда — 40 метров в секунду, в 4 раза больше скорости бега чемпиона. Пассажир ощущает резкий, сильный встречный ветер. Почему? Потому что сопротивление воздуха возросло, и не в 4 раза, а в 16 раз: оно увеличивается пропорционально квадрату скорости движения. Если бы скорость движения поезда была больше скорости бега в 10 раз, сопротивление возросло бы в 100 раз. Человек, высунувшийся из окна такого поезда, подвергся бы натиску урагана.
Продолжая рассуждать таким же образом, мы найдем, что если бы поезд или самолет двигался со скоростью 400 метров в секунду, в 40 раз быстрее бегуна, сопротивление возросло бы в 1600 раз. Но в действительности оно в этом случае окажется еще больше, на много больше. Найдено, что если скорость движения тела перерастает скорость звука в воздухе (330 метров в секунду), то сопротивление воздуха начинает возрастать в еще большей пропорции. А ведь большинство современных артиллерийских снарядов прорезает воздух со скоростью, большей, чем скорость звука.
С тех пор как было открыто влияние сопротивления воздуха на полет снаряда, прошло уже 250 лет. И баллистическая наука до сего времени продолжает изучать это влияние, чтобы найти способы уменьшить его.
Впоследствии было найдено объяснение этому явлению. Оказалось, что спиральные канавки заставляют пулю в стволе вращаться. Когда пуля вылетает, вращение по инерции продолжается — она как бы ввинчивается в воздух. Все мы знаем, как вращается волчок. Направление оси волчка, когда он быстро вращается, остается неизменным. Даже большое внешнее усилие не свалит быстро вращающийся волчок. Вращающаяся в воздухе пуля — это тот же волчок. Ось пули очень устойчива в полете. Сопротивление воздуха, встречный и боковой ветер — все эти силы не сбивают пулю с правильного пути.
К концу войны 1914—1918 гг. немцы построили несколько сверхдальнобойных пушек. Но это были очень тяжелые, громоздкие, малоподвижные и легко изнашивавшиеся орудия. Их снаряды не причиняли французам существенного урона и только в первое время сильно напугали жителей Парижа, от которого фронт находился еще очень далеко.
Орудия, которые стреляли по Парижу, были укрыты в лесу, расположенном за 100 километров от города, и хорошо замаскированы. Тем не менее французам очень скоро удалось найти направление, откуда приходили снаряды. Для этого они применили весьма интересный способ.
В первый же день обстрела французское командование отдало распоряжение наносить на план Парижа все точки попаданий и делать это с максимальной точностью. Место разрыва каждого снаряда нумеровалось и отмечалось на карте. Через два дня точки попадания образовали на карте вытянутый овал. Тогда артиллеристы разделили этот овал прямой линией по его длинной оси, так что по обеим ее сторонам оказались равные количества точек попаданий. Затем эту линию перенесли на большую карту и продолжили ее до пересечения с линией немецкой позиции. «Здесь, — доложили артиллеристы своему командованию, — в этом районе, находятся немецкие пушки, обстреливающие Париж».
Почему же французские артиллеристы с такой уверенностью указали район расположения сверхдальнобойных орудий? И почему снаряды сверхдальнобойных орудий не попадали все время в одну и ту же точку? Ведь немцы стреляли одинаковыми снарядами, под одним и тем же углом возвышения, с одинаковой начальной скоростью.
Немного более 200 лет назад английский ученый Робинс открыл, что, кроме силы инерции, силы тяжести и сопротивления воздуха, на полет снаряда влияют еще какие-то причины. Во время своих опытов Робинс заметил, что даже тогда, когда все условия стрельбы остаются, казалось бы, абсолютно одинаковыми, снаряды не попадают в одну точку, а рассеиваются на довольно большой площади. Робинс так и не нашел причины этого явления. После него баллистики очень упорно и долго искали причины рассеивания снарядов и находили их одну за другой. Теперь мы знаем, что этих причин очень много. Артиллеристы научились их устранять, или, если этого сделать нельзя, они заранее учитывают возможную причину рассеивания и вносят соответствующие поправки при определении прицела.
Для стрельбы по одной цели артиллеристы стараются подбирать снаряды с одинаковыми отметками, чтобы тем самым уменьшить неизбежное рассеивание. Но полностью избежать его нельзя. Дело не только в снарядах. Заряды тоже отличаются между собой по весу и по качеству пороха. Опять-таки и тут самое незаметное различие сказывается на скорости снаряда и, следовательно, на его траектории.
На рассеивание снарядов влияют также износ ствола орудия, загрязнение его, износ механизмов наводки. Наконец, уже в воздухе со снарядом могут приключаться всякие неожиданности. На полет снаряда влияет температура воздуха, сила и направление ветра. Вы видите, что причин рассеивания снарядов много. И так как рассеивание уменьшает меткость стрельбы, то артиллеристы стремятся устранить его всеми доступными средствами.
Но, как мы уже сказали, полностью избежать рассеивания нельзя. Когда стреляют, например, из 76-миллиметровой пушки на дистанцию 1600 метров, длина овала рассеивания составляет около 120 метров. Зная законы рассеивания, можно по тому, как ложатся снаряды, определить, откуда и каким орудием они направляются.
Баллистика — основная наука артиллеристов. Знание баллистики помогает им в совершенстве овладеть искусством конструирования новых орудий и техникой огня. Молодые артиллеристы, вооруженные наукой и воодушевленные священной ненавистью к врагам нашей родины, будут в грядущих боях метко бить фашистов, если они посмеют посягнуть на наши советские границы.
БАЛЛИСТИКА
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
Ствольные системы ускорения.
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.)
Газовая пушка.
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
Вакуумные траектории.
Траектории материальной точки.
где r – плотность воздуха, S – площадь поперечного сечения снаряда, v – скорость движения, а CD (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.
Траектории твердого тела.
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.
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.
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
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.
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.
Осколки и пробивная способность.
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.
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.
Шапиро Я.М. Внешняя баллистика. М., 1946
Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика. М., 1949
Костров А.В. Движение асимметричного баллистического аппарата. M., 1984
