Балістика

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Балістика — наука, що вивчає рух і зіткнення снарядів, таких як кулі, бомби і ракети. Для снарядів, що випускаються зі звичайної зброї, найважливішими зовнішніми факторами, що мають вплив на рух снаряда, є температура, атмосферний тиск і сила вітру; для атомних балістичних ракет додаються нові фактори, наприклад, швидкість обертання Землі.

Ньютонові криві польоту снарядів.

Типи балістики[ред.ред. код]

Розрізняють внутрішню балістику, що займається дослідженням руху снаряда в каналі гармати, на противагу зовнішній балістиці, що досліджує рух снаряда по виході з гармати. Під зовнішньою балістикою розуміють, як правило, науку про рух тіл в повітряному і безповітряному просторі під дією тільки зовнішніх сил. Слово «зовнішній» в даному терміні походить від розгляду руху артилерійського снаряда поза гарматного стовбура. Існує також поняття термінальної (кінцевої) балістики, що стосується взаємодії снаряду та тіла, в яке він потрапляє, і руху снаряда після влучення. Термінальною балістикою займаються зброярі-спеціалісти по снарядам і кулям, спеціалісти, що займаються міцністю та інші фахівці з броні і захисту, а також криміналісти. Також в практичній фізиці в цьому напрямку використовується закон важеля.

Головним завданням наукової балістики є математичне вирішення питання про залежність кривої польоту (траєкторії) кинутих і вистрілених тіл від її чинників (сили пороху, сили тяжіння, опору повітря, тертя). Для цієї мети є необхідним знання вищої математики, і здобуті таким шляхом результати представляють цінність тільки для людей науки і конструкторів зброї. Але зрозуміло, що для солдата-практика стрільба є справою простого навику.

Історія[ред.ред. код]

Перші дослідження щодо форми кривої польоту снаряда (з вогнепальної зброї) зробив в 1546 р. Тарталья. Галілей встановив за допомогою законів тяжіння свою параболічну теорію, в якій не було взято до уваги вплив опору повітря на снаряди. Теорію цю можна застосувати без великої похибки до дослідження польоту ядер тільки при невеликому опорі повітря. Вивченням законів повітряного опору ми зобов'язані Ньютону, який довів у 1687 р., що крива польоту не може бути параболою. Робінс (у 1742 р.) зайнявся визначенням початкової швидкості ядра і винайшов вживається і понині балістичний маятник (див. Балістичні прилади). Перше справжнє вирішення основних завдань балістики дав знаменитий математик Ейлер. Подальший рух Б. дали Гуттон, Ломбард (1797 р.) і Обенгейм (1814 р.).

З 1820 р. вплив тертя став все більш і більш вивчатися, і в цьому відношенні багато працювали фізик Магнус, французькі вчені Пуассон і Дідіон і прусський полковник Отто. Новим поштовхом до розвитку балістики послужило введення в загальне застосування нарізної вогнепальної зброї і довгастих снарядів. Питання балістики стали ретельно розроблятися артилеристами і фізиками всіх країн; для підтвердження теоретичних висновків стали проводитися досліди, з одного боку, в артилерійських академіях і школах, з іншого боку, на заводах, що виготовляють зброю; так, наприклад дуже повні дослідження для визначення опору повітря були проведені в Петербурзі в 1868 і 1869 роках, за розпорядженням генерал-адмірала Баранцева, заслуженого професора Михайлівської артилерійської академії, Н. В. Маіевського.

На дослідному полі гарматного заводу Круппа визначалася швидкість снарядів з гармат різного калібру в різних точках траєкторії, і досягнуті були дуже важливі результати. Крім Н. В. Маіевського, заслуги якого оцінені належним чином і всіма іноземцями, серед ряду вчених, що в новітній час працювали над питаннями балістики, особливо заслуговують уваги: ​​проф. Алж. ліцею Готьє, франц. артилеристи — гр. Сен-Роберт, гр. Магнус де Спарр, майор Мюзо, кап. Жуффре, іт. арт. капит. Сіаччі, що виклав в 1880 р. рішення завдань прицільної стрільби, Нобль, Нейман, дебатів, Ейбл, Резаль, Сарри й Піобер, що поклав основу внутрішньої Б.; винахідники балістичних приладів — Уїтстон, Константинов, Наве, Марсель, Депре, Лебуланже та ін.

Рух матеріальної точки по балістичній траєкторії описується досить простою (з точки зору математичного аналізу) системою диференціальних рівнянь. Складність полягала в тому, щоб знайти достатньо точний функціональний вираз для сили опору повітря, та ще такий, яке дозволяло б знайти рішення цієї системи рівнянь у вигляді вираження з елементарних функцій.

У ХХ ст. у вирішенні проблеми стався корінний переворот. Близько 1900 року німецькі математики К. Рунге і М. Кутта розробили чисельний метод інтегрування диференціальних рівнянь, що дозволяв із заданою точністю вирішувати такі рівняння при наявності чисельних значень всіх вихідних даних. Розвиток аеродинаміки, з іншого боку, дозволило знайти досить точний опис сил, що діють на тіло, що рухається з великою швидкістю в повітрі, нарешті, успіхи обчислювальної техніки зробили реальним виконання за прийнятний час трудомістких розрахунків, пов'язаних з чисельним інтегруванням рівнянь руху по балістичній траєкторії.

Балістична траєкторія[ред.ред. код]

Балістична траєкторія - це траєкторія, по якій рухається тіло, що володіє деякою початковою швидкістю, під дією сили тяжіння і сили аеродинамічного опору повітря. Без урахування опору повітря балістична траєкторія, згідно з першим законом Кеплера, являє собою розташовану над поверхнею Землі частину еліпса, один з фокусів якого збігається з гравітаційним центром Землі. Оскільки більша частина траєкторії балістичних ракет достатньо великої дальності (понад 500 км) проходить в розріджених шарах атмосфери, де опір повітря практично відсутній, їх траєкторії на цій ділянці є еліптичними.

Форма ділянок балістичної траєкторії, що проходять в щільних шарах атмосфери залежить від багатьох чинників: початкової швидкості снаряда, його форми і маси, поточного стану атмосфери на траєкторії (температура, тиск, щільність) і від характеру руху снаряда навколо його центру мас . Форма балістичної траєкторії в цьому випадку звичайно розраховується методом чисельного інтегрування диференціальних рівнянь руху снаряда в стандартній атмосфері. На підставі таких розрахунків складаються балістичні таблиці, які є керівництвом для артилеристів при прицілюванні артилерійської зброї і пускових установок систем залпового вогню.

Балістична експертиза[ред.ред. код]

Дослідження стрілецької зброї на стенді в ході балістичної експертизи.

Вид судово-криміналістичної експертизи, завдання якої полягає тому, щоб дати слідству відповіді на технічні питання, що виникають у ході розслідування випадків з застосуванням вогнепальної зброї. Зокрема, встановлення відповідності між стріляною кулею (а також гільзою і характером руйнувань, здійснених кулею) і зброєю, з якої був зроблений постріл.

Література[ред.ред. код]

По зовнішній балістиці[ред.ред. код]

  • 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, «Recherches sur le mouvement des project» (1839);
  • H élie, «Traité de Baiist, experim.» (Пар., 1865);
  • Siacci «Corso di Balistica» (Typ., 1870);
  • 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);
  • 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).
  • 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.

По внутрішній балістиці[ред.ред. код]

  • 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).