4.1. Предмет и задачи внешней баллистики. Траектория снаряда и ее элементы
Внешней баллистикой называется наука, изучающая движение снаряда после прекращения действия на него пороховых газов[10].
Данное определение можно считать правильным, но в науке произошли изменения и в настоящее момент более верным будет признать такое определение: «Внешней баллистикой называется наука, изучающая движение снаряда в поле гравитации и воздушной среде».
Вылетев из канала ствола под действием пороховых газов, снаряд двигается в воздухе по инерции.
Линия, описываемая центром тяжести движения снаряда при его полете, называется траекторией[8, 10].
Для того чтобы решать практические задачи, связанные со стрельбой, необходимо знать свойства траектории данного вида оружия и её форму; время, за которое снаряд пролетает то или иное расстояние; общую дальность полета снаряда; и полета снаряда с тангажем над линией прицеливания и много других вопросов.
Основной задачей внешней баллистики является решение вопроса о том, с какой начальной скоростью, под каким углом возвышения, нужно бросить снаряд определенной формы, чтобы он достиг данной точки на поверхности земли, водной поверхности или в пространстве.
БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ РАКЕТА — КАК УСТРОЕНА, ОТЛИЧИЕ ОТ КРЫЛАТОЙ / КАК ЗАДЕЙСТВОВАНА В УКРАИНО — РУС ВОЙНЕ
В настоящее время эта задача решена достаточно полно и на основе ее решения рассчитываются все таблицы стрельбы и шкалы прицельных приспособлений оружия.
Кроме того, внешняя баллистика решает и ряд других задач, связанных со стрельбой. Важнейшими из них являются учет влияния метеорологических условий на полет снаряда и составление поправочных таблиц — теория поправок, а также исследование полета вращающихся снарядов.
В практической деятельности, связанной с применением оружия на поле боя, пользуемся выводами внешней баллистики, например.
Выбирая исходные установки угломера, прицела и уровня для стрельбы из орудий и минометов, из стрелкового оружия выбирая прицел и точку прицеливания, внося поправки в установку прицела и целика на ветер, температуру и другие условия стрельбы, определяя упреждение при стрельбе по движущимся целям, пользуемся таблицами, которые дает внешняя баллистика.
Организуя систему огня, определяя, где можно поразить противника огнем стрелкового оружия, где пушечной артиллерией, а где огнем гранатометов, гаубиц и минометов, мы пользуемся знаниями свойств траекторий данных видов оружия. Данные знания нам дает внешняя баллистика.
При всех действиях на поле боя связанных с построением боевого порядка, маневром подразделений и т.д., мы всегда учитываем огневые средства противника, избегая возможности одновременного поражения наших подразделений настильным и навесным огнем, учитывая наличие мертвых пространств и возможность использования различных укрытий и т. п. Эти сведения нам также дает внешняя баллистика.
Для изучения сил внешняя баллистика сначала рассматривает движение снаряда без учета силы сопротивления воздуха под действием только силы тяжести (параболическая теория).
Как работает баллистическая ракета? От Cтарта до Bзрывa!
После этого рассматривается движение снаряда как вращающегося тела с учетом действия сил тяжести и сопротивления воздуха.
П режде чем приступить к изучению этих вопросов, ознакомимся с основными терминами и определениями, принятые во внешней баллистике (рис. 23).
Рис. 23. Элементы траектории.
— Точка вылета (0) — точка, в которой находится центр тяжести снаряда в момент вылета. Момент вылета – это момент прохождения дна снаряда дульного среза ствола. Для упрощения рассуждений за точку вылета принимают центр дульного среза ствола.
- Горизонт оружия (ОС) — горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета.
- Линия бросания (ОВ) — продолжение оси канала ствола в момент вылета.
- Линия выстрела (ОД) – направление оси канала ствола наведенного
оружия. В Наставлении по стрелковому делу «Основы стрельбы из стрелкового оружия» эту линию называют линией возвышения.
— Вершина траектории (S) – наивысшая точка траектории.
— Высота траектории (Н) – расстояние от вершины траектории до горизонта оружия.
— Точка падения (табличная) (С) — точка пересечения траектории с горизонтом оружия.
— Горизонтальная дальность (Х) – расстояние по горизонту оружия от точки вылет до точки падения.
— Угол возвышения (Υ) — угол заключенный между линией выстрела и горизонтом оружия.
— Угол бросания (Θ0) — угол, заключенный между линией бросания и горизонтом оружия.
— Угол вылета (α) — угол, заключенный между линией выстрела и линией бросания. Угол вылета может быть положительным, когда линия бросания проходит выше линии выстрела, и отрицательным, когда линия бросания проходит ниже линии выстрела.
— Угол падения (табличный) (Θс) – угол, заключенный между касательной к траектории в точке падения и горизонтом оружия.
— Плоскость стрельбы – вертикальная плоскость, проходящая через линию выстрела.
— Плоскость бросания – вертикальная плоскость, проходящая через линию бросания.
— Восходящая ветвь траектории (ОS) – расстояние от точки вылета до вершины траектории.
— Нисходящая ветвь траектории (SC) – расстояние от вершины траектории до точки падения.
- х, у — координаты, определяющие положение снаряда в пространстве.
Источник: studfile.net
Баллистическое движение
Одним из практически важных разделов механики является баллистика. Основное развитие эта сфера получила с распространением огнестрельного оружия, и до сих пор является основой разработки боевой техники. Однако, и в мирной жизни баллистика находит применение. Кратко рассмотрим эту тему.
Баллистика, как раздел механики
Баллистика – это наука о движении тел в пространстве, представляющая собой раздел механики. В отличие от механики, баллистика изучает в основном движение тел, получивших начальный импульс, и свободно перемещающихся в атмосфере Земли. Основными объектами, изучаемыми баллистикой, являются пули и снаряды, а также, в последнее столетие – ракеты.
Движение в других средах (безвоздушной или водной) баллистика изучает только лишь «на границах применения», например, при сверхдальней артиллерийской стрельбе, когда снаряды поднимаются выше плотных слоев атмосферы, при расчете полета баллистических ракет вне земной атмосферы или при стрельбе по подводным целям.
Поскольку характер баллистического движения пули или снаряда существенно различен в момент выстрела, в момент полета, и в момент попадания в цель, баллистика делится на:
- внутреннюю, изучающую движение снаряда под действием пороховых газов в канале ствола орудия;
- промежуточную, изучающую явления, происходящие при выходе снаряда из канала ствола орудия в атмосферу;
- внешнюю, изучающую полет снаряда в атмосфере;
- преградную, изучающую движение снаряда в веществе цели.
Формулы баллистического движения
Первые достаточно строгие математические расчеты траекторий снарядов были сделаны в XVIв в работах Н.Тарталья. Позже И. Ньютон доказал, что такая траектория является параболой или эллипсом только при отсутствии сопротивления воздуха.
По мере увеличения мощности огнестрельного оружия сопротивление воздуха играет все большую роль, и траектория становится более сложной. Для описания такого движения используется достаточно сложный математический аппарат дифференциального счисления. При этом все равно в расчетах остается большая неопределенность, за счет того, что сила сопротивления воздуха зависит от множества случайных факторов, которые заметно меняют форму траектории. Кроме того, играет роль скорость вылета снаряда из орудия, макроскопические параметры атмосферы (температура, влажность, давление, ветер), вращение земли и вращение самого снаряда вокруг продольной оси.
В результате простые формулы, описывающие кривые второго порядка (круг, эллипс, параболу или гиперболу) в баллистике используются очень ограниченно – только для баллистических ракет, которые большую часть своего полета двигаются вне атмосферы.
Для обычного огня в артиллерии применяют специальные баллистические таблицы с готовыми результатами вариантов решений, полученные с помощью численного интегрирования исходных дифференциальных уравнений, описывающих полет снаряда при различных начальных условиях.
Что мы узнали?
Баллистика – это наука о движении тел в пространстве, как правило, в гравитационном поле Земли и под действием сопротивления воздуха. Формулы баллистического движения достаточно сложны, поэтому на практике применяются специальные таблицы, которые позволяют находить форму баллистической траектории с достаточной точностью без сложных математических расчетов.
Источник: obrazovaka.ru
Баллистическая ракета
Баллистическая ракета – вид оружия дальнего боя массового поражения. На старте снаряд получает ускорение (начальный импульс). После запуска ракета движется по баллистической траектории, что означает свободный полет брошенного тела, который продолжается под действием собственной силы тяжести. Простыми словами ракета летит по дуге.
Особенности траектории полета обусловили название ракетного оружия. Снаряд состоит из носителя и боеголовки, которая может быть обычной или ядерной. Боеголовка выглядит, как продолговатый конус.
Перед стартом в систему управления вносят координаты цели. После запуска снаряд дополнительно разгоняется под действием собственных двигателей. Рули корректируют направление движения. После подъема на высоту, заданную программой управления, носитель отсоединяется и произвольно падает на землю, боеголовка продолжает полет.
Боеголовка некоторое время летит по инерции и затем падает под действием силы тяжести. Некоторые боевые блоки оснащены собственными двигателями и рулями, которые регулируют высоту и направление полета для точного попадания в цель. По мере приближения к цели активируется система управления боеголовкой, которая корректирует скорость и направление с учетом поставленной задачи.
Современные боевые блоки состоят из нескольких элементов, как системы координации траектории, устройства для нейтрализации действий радаров и противоракетных установок противника, топливный блок. Приближение снаряда к цели сопровождается постепенным отсоединением элементов, которые уже выполнили свои функции.
Справка! Траектория полета зависит от угла, под которым запущен снаряд, и высоты подъема. Чем ближе угол запуска к значению 90°, тем больше высота, на которую поднимается ракетное оружие. С увеличением угла запуска уменьшается дальность полета.
Чтобы понять, как пролегает траектория, нужно представить подброшенный мяч. Если бросать мяч вертикально вверх, он упадет рядом. Если бросить мяч под углом к земле, он отлетит на определенное расстояние. Дальность расстояния зависит от величины угла. Чем острее угол между землей и линией движения, тем дальше улетит мяч.
Справка! Запуск ракет возможен с разных стартовых площадок – стационарных (шахты, открытые зоны) и мобильных (самолеты, морские суда, подводные лодки, специализированные автомобили).
Радиус поражения различается в зависимости от вида баллистической ракеты. Тактические снаряды поражают цель, которая находится на расстоянии до 400 км, малой дальности – 500-1000 км, средней дальности – 1000-5500 км, межконтинентальные – более 5500 км.
Справка! Согласно условиям договора между США и Россией, который подписан в 1988 году, запрещено применять баллистические ракеты малой и средней дальности.
Современные ракеты поднимаются на высоту более 4400 километров. Дальность полета составляет около 950 км (по данным результатов испытаний «Хвасон-15» в Северной Корее). Снаряды запускают на большую высоту во время испытаний, чтобы они не улетели на территорию соседней страны.
Факты
Баллистические ракеты с ядерными боеголовками имеются в арсенале России, США, Китая, Великобритании, Франции, Индии, Пакистана, Северной Кореи и Израиля.
В 2009 году неудачный запуск баллистического снаряда с подводной лодки, курсирующей в Белом море, спровоцировал появление в небе над Норвегией спиралевидного облака голубого оттенка. Запуск производился в рамках испытаний. Две ступени отсоединились в штатном режиме, при отцеплении третьей ступени произошел сбой, который стал причиной аномального атмосферного явления.
Всего 10 запущенных баллистических ракет типа «Сармат» полностью уничтожат население США, что равносильно глобальной гуманитарной катастрофе мирового масштаба. Расчеты проводились на основании данных о погибших в Хиросиме и Нагасаки в 1945 году. Примерное количество погибших в японских городах людей – суммарно около 200-400 тысяч. На Хиросиму и Нагасаки сбросили бомбы мощностью 15-20 килотонн. Мощность современных снарядов составляет около 6,7-7,5 мегатонн.
Источник: www.justmedia.ru
Что такое «баллистическая ракета»
Недавно задали вопрос: что такое баллистическая ракета? Попробую объяснить на пальцах.
Для начала так: баллистическая ракета – это ракета, которая летит по баллистической траектории. Баллистическая траектория – это линия в пространстве, по которой движется ракета. На начальном этапе ей придает ускорение работающий двигатель, но в некоторый момент он отключается и дальше ракета летит как свободно брошенное тело.
Траектория её после выключения двигателя зависит только от силы тяжести и аэродинамических сил, и представляет собой так называемую «баллистическую кривую». Более простым языком — баллистическая ракета — неуправляемая ракета, она летит как брошенный камень. Собственно, даже само название «баллистическая» произошло от древней камнемётной машины — «баллисты». Ещё можно сравнить такой способ запуска с рогаткой — резинка распрямилась, камень вылетел — и дальше им управлять невозможно. Только у ракеты не резинка, а двигатель.
Соответственно, для того, чтобы ракета пролетела как можно дальше, тысячи километров, необходимо минимизировать сопротивление воздуха и силу тяжести, ну и сообщить ей очень большую скорость. С этой целью баллистические ракеты проходят большую часть траектории на огромной высоте, практически в космосе, где отсутствует воздух и практически отсутствует сила тяжести.
Для сокращения времени лёта в воздухе ракету запускают практически вертикально, или очень близко к этому. Она под действием реактивной струи двигателя выходит в космос на очень высокой скорости, ложится на наклонную траекторию – к цели – и дальше сама, как камень.
Таким образом, траектория обычной баллистической ракеты состоит из двух участков: активный — от взлета до прекращения работы двигателей и пассивный — от прекращения работы двигателей до удара по цели.
Если у ракеты обычная разделяющаяся боеголовка, то до момента выключения двигателя управляющий контур отстреливает боеголовки, и по нисходящей траектории к земле несётся не одна ракета, а несколько боеголовок.
Но это уже прошлый век. Дело в том, что предсказать местонахождение обычной баллистической ракеты или даже боеголовки достаточно просто, а, следовательно, их можно перехватить и сбить. Конечно, проще и надежнее всего сбивать ракеты на взлёте, когда они медленные и ещё не разделённые.
Именно поэтому наши «партнеры» стремятся окружить Россию кольцом баз противоракетной обороны (ПРО), чтобы в случае нападения на нас сбивать ответные ракеты на взлёте. Но и в пассивном участке это тоже можно сделать, если уверенно отслеживать летящие про простой баллистической траектории ракеты или боеголовки. Поэтому конструкторами были придуманы методы противостояния ПРО – аэродинамические и, собственно, реактивные.
Аэродинамические – у боеголовки при входе в атмосферу появляются крылья, и из простой болванки она превращается в управляемую, которая может непредсказуемо менять траекторию полёта. В таком случае сбить её становится несоизмеримо сложнее, а, скорее, невозможно.
Реактивные – большую часть ракета или боеголовка пролетает по баллистической траектории, а при подлёте к цели включается дополнительный реактивный двигатель, которые позволяет или ускорить боеголовку до гиперскоростей, или варьировать скорость в зависимости от ситуации.
Ну а самым современным вариантом является сочетание обоих методов. Просто представьте – ракета взлетела, прошла активный участок, и перед влётом в атмосферу разделилась, на, скажем, 18 боеголовок, каждая из которых умеет и скорость менять, и направление. А чтобы жизнь у атакуемой стороны вообще мёдом не казалась, ещё и добавила штук 40 ложных целей, определяемых радарами врага как боевых. А если таких ракет 100?
Вот и получается, что никакое ПРО неспособно бороться с такими ракетами. Вот и вьются «партнёры» у наших границ, понимая, что если не сбить ракету на взлёте – её не сбить уже никогда.
Источник: www.gvorn.ru