Вогнева підготовка

 

 

ЛЕКЦІЯ

Дисципліна : Військова підготовка

 

Предмет: Вогнева підготовка

 

Тема  № 1: Відомості з внутрішньої ї зовнішньої балістики.

 

 

 

ПЕРШЕ НАВЧАЛЬНЕ ПИТАННЯ : Явище пострілу та його періоди. Рух кулі в каналі ствола. Початкова та швидкість кулі та її практичне значення.

 

Балістика-це наука про рух снаряду (кулі, міни, гранати) при стрільбі. Розрізняють внутрішню та зовнішню балістику.

Внутрішня балістика-це військова технічна дисципліна, яка вивчає закони руху снаряду в каналі ствола зброї і процеси, які супроводжують цей рух

Зовнішня  балістика це наука, яка вивчає рух снаряду в повітрі після припинення дії на нього порохових газів та сили які діють на цей снаряд.

Під час згорання бойового (порохового) заряду в вогнепальній зброї тільки 25-40% теплової енергії використовується на основну роботу – надання снаряду поступального руху, більш ніж 50% енергії губиться з пороховими газами, які вилітають, а решта йде на допоміжну роботу та нагрівання стволу.

Постріл зі зброї-це процес кидання снаряду (кулі) з каналу ствола під дією порохових газів. Постріл – складний термодинамічний і газодинамічний процес дуже швидкого майже миттєвого перетворення хімічної енергії пороху спочатку в теплову, а потім в кінетичну енергію порохових газів, які приводять снаряд (кулю) та зброю у рух. Постріл зі зброї характеризується наступними параметрами:

1.Тривалість пострілу  дорівнює 0,001-0,01 секунди ;

2.Найбільший  тиск порохових газів РM дорівнює 3000х10⁵ – 4500х10⁵ Н/м² і більше ( в стрілецькій зброї 3000 х10⁵ Н/м² );

3.Температура газів Т=2500-3500^˚ К в момент їх утворення і Т=1500-2000^˚ в момент вильоту снаряда з каналу ствола;

4.Найбільше прискорення  (перевантаження) снарядів складає  15000 g ( g- прискорення вільного падіння  ) і більше;

5.Швидкість обертання  снарядів під час вильоту з нарізних гармат для придання їм стійкості в польоті дорівнює 300-400 об/с; гвинтівочних куль – 3000-3500 об/с;

6.Початкова швидкість  V_˚ каліберних снарядів і куль складає 700-1000 м/с, підкаліберних снарядів 1400-1600 м/с і більше.

Попередній  період триває від початку горіння заряду до початку руху снаряду (кулі)-(мал.1.) Умовно вважають, що горіння пороху в цей період відбувається в постійному об’ємі. В кінці періоду утворюється тиск форсування, необхідний для того, щоб зрушити снаряд (кулю) з місця і подолати опір ведучого пояска снаряду (оболонки кулі) врізанню в нарізи ствола. В залежності від маси снаряду і опору при врізанні тиск форсування для різного виду зброї може бути від 250х10⁵ до 500х10⁵ Н/м²

 

    Рм- максимальний тиск; Рк, Vк- тиск газів, швидкість кулі в момент кінця горіння пороху; Рд, Vд – тиск газів і швидкість кулі в момент вильоту її з каналу ствола; Vм - максимальна швидкість кулі; Ратм - тиск, рівний атмосферному;

Перший (основний) період триває від початку форсування руху снаряду до моменту повного згорання заряду (пороху). На початку періоду заснарядний (закульний) об’єм із-за малої швидкості снаряду (кулі) збільшується повільніше, ніж відбувається приток газів Тому тиск підвищується і досягає найбільшого значення Pм , коли снаряд проходить шлях в стволі Lм= 4-10 калібрів зброї. Цей тиск називається максимальним. В подальшому завдяки значному збільшенню швидкості снаряду (кулі) і за снарядного простору тиск падає. В кінці горіння пороху тиск P_K складає приблизно 2/3 максимального ( Рк≈ 2/3 Pм ). Швидкість в цей момент складає приблизно 3/4 дульної .

Другий  період триває від моменту повного згорання заряду (пороху) до моменту вильоту снаряда (кулі) з каналу ствола. Стиснуті та нагріті гази продовжують впливати своїм тиском на снаряд, хоч приток газів припинився. Спад тиску відбувається швидше ніж в кінці першого періоду. Дульний тиск складає Рд ≈ 1/5 Рм у гармати і Рд ≈ 1/5 Рм у стрілецької ( під гвинтівочний патрон ) зброї. У коротко ствольної зброї ( наприклад у пістолетів ) другий період практично відсутній тому, що куля вилітає з зброї раніше ніж згорає пороховий заряд.

  В третьому періоді (періоді післядії) гази, які витікають з каналу стволу з швидкістю 1200-2000 м/с і більше, продовжують впливати на снаряд до того моменту поки сила їх тиску не буде врівноважена силою опору повітря, яка діє на

снаряд. В цей  період під дією газів снаряд продовжує  ще розганятися на ділянці 5-10 м, а  куля на ділянці в декілька десятків сантиметрів.

Після проходження  дульного зрізу зброї снаряд (куля) має дульну швидкість Vд, а в кінці після дії максимальну Vм. В таблицях стрільби і тактико-технічних характеристиках позначується значення початкової швидкості. Початкова швидкість V_˚- це умовна швидкість, яка знаходиться способом розрахунку. Дослідним шляхом на деякій відстані від дульного зрізу ствола заміряється швидкість V, а потім ця швидкість шляхом розрахунку приводиться до дульного зрізу без обліку впливу післядії порохових газів. Тому її значення має величину декілька меншу максимальної і більше дульної (мал.2).

Початкова швидкість  є однією з важливіших балістичних  характеристик зброї. При збільшенні значення V_˚ збільшується відстань польоту кулі, відстань прямого пострілу, убивча та пробивна дія кулі, а також зменшується вплив зовнішніх умов на її політ. Значення початкової швидкості кулі залежить від довжини ствола ваги кулі, ваги, температури і вологості порохового заряду, форми та розмірів зерен пороху та щільності заряджання.

 

 

 

Чим довше ствол, тим  більший час на кулю діють порохові гази і тим більше значення початкової швидкості. При постійній довжині стволу і значенні ваги порохового заряду початкова швидкість тим більше, чим менше вага кулі. Зміна ваги порохового заряду впливає на утворення кількості порохових газів, а значить і на значення тиску в каналі стволу і початкової швидкості. Чим більше вага порохового заряду початкова швидкість тим більше, чим менше вага кулі. Зміна ваги порохового заряду впливає на утворення кількості порохових газів, а значить і на значення тиску в каналі стволу і початкової швидкості.

Чим більше вага порохового заряду, тим більший максимальний тиск і початкова швидкість кулі. З підвищенням температури порохового заряду збільшується швидкість горіння  пороху, а тому збільшується максимальний тиск і початкова швидкість кулі. При зниженні температури заряду початкова швидкість зменшується. Збільшення (зменшення) початкової швидкості викликає збільшення (зменшення) відстані польоту кулі. В зв’язку з цим необхідно враховувати поправки відстані на температуру повітря і заряду (температура заряду приблизно дорівнює температурі повітря).

У всіх сучасних зразках зброї для кидання  снаряду (кулі) використовується енергія  порохового заряду, який згорає при  пострілі. Таку зброю називають вогнепальною. При стрільбі з неї для виконання кожного чергового пострілу потрібно перезарядити зброю новим патроном і запалити його пороховий заряд. В гвинтівках і карабінах старих зразків всі операції перезаряджання виконуються стрільцем вручну. Така зброя називається неавтоматичною. В сучасній стрілецькій зброї ^*для виконання всіх операцій перезаряджання використовується частина енергії порохових газів, які утворюються при пострілі. Така зброя називається автоматичною.

Так, наприклад, під час стрільби з автомата Калашникова частина порохових газів під час пострілу проходить через отвір в стволі і потрапляє в газову камору і тисне на газовий поршень затворної рами (мал. 3).

Затворна рама відходить назад, відкриває затвор і ствол; викидач затвора вилучає  гільзу з патронника, яка відображається об виступ і вилітає назовні. Затворна рама,

рухаючись назад  стискає зворотну пружину, потім  повертається в переднє положення, подає черговий патрон з магазину в патронник і закриває канал  ствола.

 Таким чином  автоматика працює за принципом використання енергії частини порохових газів, які підводяться через отвір в стінці каналу ствола. На цьому принципі заснована робота автоматики всіх зразків стрілецької зброї конструкції Калашникова, снайперської гвинтівки Драгунова та багатьох інших.

 

ДРУГЕ НАВЧАЛЬНЕ ПИТАННЯ : Траєкторія та її елементи. Види траєкторій та їх практичне значення.          20хв.

 

Траєкторією називається крива лінія, яку описує центр ваги кулі ( гранати в

 

 

польоті) (мал.4)

Мал. 4 Траєкторія та сили, що діють на кулю (снаряд).

На снаряд, який рухається в повітрі, крім сили тяжіння діє сила опору  повітря. Ця сила може бути дуже велика і в декілька разів перебільшувати силу тяжіння. Завдяки цьому суттєво  зменшується швидкість і відстань польоту кулі (снаряду). Сила опору повітря викликається трьома основними причинами (мал.5) : тертям повітря, утворенням завихрення і утворенням балістичної хвилі. Частки повітря, які дотикаються з кулею або снарядом, який рухається, завдяки внутрішньому зчепленню і зчепленню кулі (снаряду) з поверхнею утворюють тертя і зменшують швидкість польоту кулі (снаряду)

Шар повітря, який примикає до поверхні кулі, в якому рух  часток змінюється від швидкості  кулі (снаряду) до нуля , називається прикордонним шаром.

 

 

 

Мал. 5 Утворення сили опору повітря.

 

Цей шар повітря  обтікає кулю і відривається від  її поверхні і не устигає зімкнутися за її донною частиною. За донною частиною кулі утворюється розряджений простір  і з’являється різниця тиску  на головну та дону частини. Ця різниця утворює силу, яка направлена в бік, зворотній руху цілі і зменшує швидкість її польоту.

 

Частки повітря, намагаючись заповнити  розрядження, яке утворене кулею, утворюють завихрення.

Куля (снаряд) під  час польоту стикається з частками повітря і вони коливаються. Завдяки цьому перед кулею (снарядом) підвищується щільність повітря і утворюються звукові хвилі. Тому політ кулі супроводжується характерним звуком.

Якщо швидкість  кулі менше швидкості звуку, утворення  цих хвиль незначно впливає на її політ тому, що хвилі розповсюджуються швидше швидкості польоту кулі (снаряду). Якщо швидкість польоту кулі більша ніж швидкість звуку, то від стикання хвиль одна об одну утворюється хвиля дуже ущільненого повітря-балістична хвиля, яка гальмує швидкість польоту кулі тому, що куля витрачає частку своєї енергії на утворення цієї хвилі.

Рівнодіюча (сумарна) всіх сил, яка утворюється під  впливом повітря на політ кулі, складає силу опору повітря. Місце прикладання сили опору називається центром опору. Дія сили опору повітря на політ кулі (снаряду) досить значна тому, що викликає зменшення швидкості та відстані польоту. Наприклад, куля зразка 1930 року з кутом кидання 15˚ і початковій швидкості кулі 800 м/с в безповітряному просторі полетіла б на відстань 32620 м.

 Відстань польоту кулі в  тих же умовах, але при наявності  сили опору дорівнює тільки 3900 м. Значення сили опору повітря  залежить від швидкості польоту,  форми і калібру кулі (снаряду), а також від її поверхні  і щільності повітря. Сила опору повітря збільшується з збільшенням швидкості польоту кулі, її калібру і щільності повітря.

Мал. 6. Дія сили опору  повітря на політ кулі. ЦТ- центр  тяжіння; ЦО- центр опору повітря.

Під час польоту кулі, яка швидко обертається в повітрі відбуваються наступні явища. Сила опору повітря намагається повернути кулю головною частиною догори і назад. Але головна частина кулі завдяки швидкому обертанню згідно властивості гіроскопа намагається зберегти придане положення і відхилитися не догори, а досить незначно в бік свого обертання під прямим кутом до напрямку дії сили опору повітря  а значить праворуч. Як тільки головна частина кулі відхилиться праворуч, зміниться напрямок дії сили опору повітря – вона намагається повернути головну частину кулі праворуч і назад, але рух головної частини кулі відбудеться не праворуч, а вниз. Завдяки тому, що дія сили опору безперервна, а напрямок її відносно кулі змінюється з кожним відхиленням осі кулі, то головна частина кулі описує коло, а її вісь - конус з вершиною в центрі тяжіння. Відбувається так званий довгий конічний рух, а куля летить головною частиною вперед.(Мал 7).

Мал. 7. Конічний рух кулі.

Вісь повільного конічного руху трохи відстає від дотичної до траєкторії (розташовується вище останньої). Значить куля з потоком повітря стикається більше нижньою частиною і вісь повільного конічного руху відхиляється в бік обертання (праворуч при правій нарізці ствола).

Стійкість гранати (снаряду) в польоті забезпечується наявністю стабілізатора, який дозволяє перенести центр опору повітря назад, за центр тяжіння гранати. Завдяки цьому сила опору повітря повертає ось гранати до дотичної до траєкторії, примушуючи гранату рухатися головною частиною вперед.

Для вивчення траєкторії кулі (снаряду) визначені наступні положення  (мал. 8) : Точка вильоту О - центр дульного зрізу ствола. Вона є початком траєкторії.

Горизонт зброї - горизонтальна площина, яка проходить крізь точку вильоту. В цій площині лежить вісь ОХ.

Точка цілі Ц - точка в яку спрямовують вогонь і намагаються влучити кулею. Звичайно такою точкою є центр цілі.

Лінія цілі ОЦ - лінія, яка з’єднує точку вильоту з точкою цілі.

Лінія підвищення (пострілу) ОА - лінія, яка є продовженням вісі каналу ствола наведеної зброї (до пострілу).