Баллистика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Баллистика ( от греч. βάλλειν — бросать) — наука о движении тел, брошенных в пространстве, основанная на математике и физике. Она занимается, главным образом, исследованием движения снарядов, выпущенных из огнестрельного оружия, ракетных снарядов и баллистических ракет. Различают внутреннюю Б., занимающуюся исследованием движения снаряда в канале орудия, в противоположность внешней баллистике, исследующей движение снаряда по выходе из орудия. Под внешней баллистикой понимают, как правило, науку о движении тел в воздушном и безвоздушном пространстве под действием только внешних сил. Слово «внешний» в данном термине происходит от рассмотрения движения артиллерийского снаряда вне орудийного ствола.

Главной задачей научной Б. является математическое решение вопроса о зависимости кривой полета (траектории) брошенных и выстреленных тел от ее факторов (силы пороха, силы тяжести, сопротивления воздуха, трения). Для этой цели является необходимым знание высшей математики, и добытые таким путем результаты представляют ценность только для людей науки и конструкторов оружия. Но понятно, что для солдата-практика стрельба является делом простого навыка.

[править] История

Первые исследования относительно формы кривой полета снаряда (из огнестрельного оружия) сделал в 1546 г. Тарталья. Галилей установил при посредстве законов тяжести свою параболическую теорию, в которой не было принято во внимание влияние сопротивления воздуха на снаряды. Теорию эту можно применить без большой ошибки к исследованию полета ядер только при небольшом сопротивлении воздуха. Изучением законов воздушного сопротивления мы обязаны Ньютону, который доказал в 1687 г., что кривая полета не может быть параболой. Робинс (в 1742 г.) занялся определением начальной скорости ядра и изобрел употребляемый и поныне баллистический маятник (см. Баллистические приборы). Первое настоящее решение основных задач баллистики дал знаменитый математик Эйлер. Дальнейшее движение Б. дали Гуттон, Ломбард (1797 г.) и Обенгейм (1814 г.). С 1820 г. влияние трения стало все более и более изучаться, и в этом отношении много работали физик Магнус, французские ученые Пуассон и Дидион и прусский полковник Отто. Новым толчком к развитию Б. послужило введение во всеобщее употребление нарезного огнестрельного орудия и продолговатых снарядов. Вопросы Б. стали усердно разрабатываться артиллеристами и физиками всех стран; для подтверждения теоретических выводов стали производиться опыты, с одной стороны, в артиллерийских академиях и школах, с другой стороны, на заводах, изготовляющих оружие; так, напр., очень полные опыты для определения сопротивления воздуха произведены были в Петерб. в 1868 и 1869 г., по распор. ген.-ад. Баранцева, заслуженным профессором Михайловской артиллерийской академии, Н. В. Маиевским, оказавшим большие услуги Б., — и в Англии Башфортом. В последнее время на опытном поле пушечного завода Круппа определялась скорость снарядов из орудий разного калибра в различных точках траектории, и достигнуты были очень важные результаты. Кроме Н. В. Маиевского, заслуги которого оценены надлежащим образом и всеми иностранцами, в ряду множества ученых, в новейшее время работавших по Б., особенно заслуживают внимания: проф. Алж. лицея Готье, франц. артиллеристы — гр. Сен-Роберт, гр. Магнус де Спарр, майор Мюзо, кап. Жуффре; итал. арт. капит. Сиаччи, изложивший в 1880 г. решение задач прицельной стрельбы, Нобль, Нейман, Прен, Эйбль, Резаль, Сарро и Пиобер, положивший основание внутренней Б.; изобретатели баллистических приборов — Уитстон, Константинов, Наве, Марсель, Депре, Лебуланже и др.

Движение материальной точки по баллистической траектории описывается достаточно простой (с точки зрения математического анализа) системой дифференциальных уравнений. Трудность состояла в том, чтобы найти достаточно точное функциональное выражение для силы сопротивления воздуха, да ещё такое, которое позволяло бы найти решение этой системы уравнений в виде выражаения из элементарных функций.
В ХХв в решении проблемы произошёл коренной переворот. Около 1900г немецкие математики К. Рунге и М. Кутта разработали численный метод интегрирования дифференциальных уравнений, позволявший с заданной точностью решать такие уравнения при наличии численных значений всех исходных данных. Развитие аэродинамики, с другой стороны, позволило найти достаточно точное описание сил, действующих на тело, движущееся с большой скоростью в воздухе, наконец, успехи вычислительной техники сделали реальным выполнение за приемлемое время трудоёмких расчётов, связанных с численным интегрированием уравнений движения по баллистической траектории.

[править] Баллистическая траектория

Траектория, по которой движется тело, обладающее некоторой начальной скоростью, под действием силы тяготения и силы аэродинамического сопротивления воздуха.
Без учёта сопротивления воздуха баллистическая траектория, согласно первому закону Кеплера, представляет собой расположенную над поверхностью Земли часть эллипса, один из фокусов которого совпадает с гравитационным центром Земли. Поскольку бо́льшая часть траектории баллистических ракет достаточно большой дальности (более 500 км) проходит в разреженных слоях атмосферы, где сопротивление воздуха практически отсутствует, их траектории на этом участке являются эллиптическими.
Форма участков баллистической траектории, проходящих в плотных слоях атмосферы зависит от многих факторов: начальной скорости снаряда, его формы и массы, текущего состояния атмосферы на траектории (температура, давление, плотность) и от характера движения снаряда вокруг его центра масс. Форма баллистической траектории в этом случае обычно рассчитывается методом численного интегрирования дифференциальных уравнений движения снаряда в стандартной атмосфере. На основании таких расчётов составляются баллистические таблицы, являющиеся руководством для артиллеристов при прицеливании артиллерийских орудий и пусковых установок систем залпового огня.

[править] Баллистическая экспертиза

Исследование стрелкового оружия на стенде в ходе баллистической экспертизы.

Вид судебно-криминалистической экспертизы, задача которой состоит том, чтобы дать следствию ответы на технические вопросы, возникающие в ходе расследования случаев применения огнестрельного оружия. В частности, установление соответствия между стреляной пулей (а также гильзой и характером разрушений, произведённых пулей) и оружием, из которого был произведён выстрел.

[править] См. также

• Гравитация
• Аэродинамика
• Порох
• Пушка

[править] Литература

[править] По внешней баллистике

• 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 (Poisson), "Recherches sur le mouvement des project" (1839);
• Гели (H élie), "Traité de Baiist, experim." (Пар., 1865);
• Сиаччи, (Siacci), "Corso di Balistica" (Typ., 1870);
• Магнус де Спарр (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);
• Отто (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. Режим доступа: http://books.google.ru/books?printsec=frontcover&id=BcEvodUyQvwC

[править] По внутренней баллистике

• 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).

Это незавершённая статья о науке. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным.