Чтение онлайн

Балли'ста.

Балли'стика (нем. Ballistik, от греч. ballo — бросаю), наука о движении артиллерийских снарядов, пуль, мин, авиабомб, активнореактивных и реактивных снарядов, гарпунов и т.п. Б. — военно-техническая наука, основывающаяся на комплексе физико-математических дисциплин. Различают внутреннюю и внешнюю баллистику.

Внутренняя Б. изучает движение снаряда (или другие тела, механическа свобода которого ограничена определенными условиями) в канале ствола орудия под действием пороховых газов, а также закономерности других процессов, происходящих при выстреле в канале ствола или каморе пороховой ракеты. Рассматривая выстрел как сложный процесс быстрого превращения химической энергии пороха в тепловую, а затем в механическую работу перемещения снаряда, заряда и откатных частей орудия, внутренняя Б. различает в явлении выстрела: предварительный период — от начала горения пороха до начала движения снаряда; 1-й (основной) период — от начала движения снаряда до конца горения пороха; 2-й период — от конца горения пороха до момента вылета снаряда из канала ствола (период адиабатическом расширения газов) и период последействия пороховых газов на снаряд и ствол. Закономерности процессов, связанные с последним периодом, рассматриваются специальным разделом баллистики —промежуточной баллистикой. Конец периода последействия на снаряд разделяет область явлений, изучаемых внутренней и внешней Б. Основными разделами внутренней Б. являются пиростатика, пиродинамика и баллистическое проектирование орудий. Пиростатика изучает законы горения пороха и газообразования при сгорании пороха в постоянном объёме и устанавливает влияние химической природы пороха, его формы и размеров на законы горения и газообразования. Пиродинамика изучает процессы и явления, происходящие в канале ствола при выстреле, и устанавливает связи между конструктивными характеристиками канала ствола, условиями заряжания и различными физико-химическими и механическими процессами, протекающими при выстреле. На основании рассмотрения этих процессов, а также сил, действующих на снаряд и ствол, устанавливается система уравнений, описывающих процесс выстрела, в том числе основное уравнение внутренней Б., связывающее величину сгоревшей части заряда, давление пороховых газов в канале ствола, скорость снаряда и длину пройденного им пути. Решение этой системы и нахождение зависимости изменения давления пороховых газов Р, скорости снаряда v и других параметров от пути снаряда 1 (рис. 1 ) и от времени его движения по каналу ствола является первой основной (прямой) задачей внутренней Б. Для решения этой задачи применяются: аналитический метод, методы численного интегрирования [в т. ч. на основе электронно-вычислительных машин (ЭВМ)] и табличные методы. Во всех этих методах ввиду сложности процесса выстрела и недостаточной изученности отдельных факторов делаются некоторые допущения. Большое практическое значение имеют поправочные формулы внутренней Б., позволяющие определить изменение дульной скорости снаряда и максимального давления в канале ствола при изменении различных условий заряжания.

Баллистическое проектирование орудий является второй основной (обратной) задачей внутренней Б. Оно определяет конструктивные данные канала ствола и условия заряжания, при которых снаряд данного калибра и массы получит при вылете заданную (дульную) скорость. Для выбранного при проектировании варианта ствола рассчитываются кривые изменения давления газов в канале ствола и скорости снаряда по длине ствола и по времени. Эти кривые являются исходными данными при проектировании артиллерийской системы в целом и боеприпасов к ней. Внутренняя Б. изучает также процесс выстрела при специальных и комбинированных зарядах, в стрелковом оружии, системах с коническими стволами, системах с истечением газов во время горения пороха (газодинамические и безоткатные орудия, миномёты). Важным разделом является также внутренней Б. пороховых ракет, которая развилась в специальную науку. Основные разделы внутренней Б. пороховых ракет составляют: пиростатика полузамкнутого объёма, рассматривающая законы горения пороха при сравнительно небольшом постоянном давлении; решение основные задачи внутр. Б. пороховой ракеты, состоящей в определении (при заданных условиях заряжания) закона изменения давления пороховых газов в камере в зависимости от времени, а также закона изменения силы тяги для обеспечения требуемой скорости ракеты; баллистическое проектирование пороховой ракеты, состоящее в определении энергетических характеристик пороха, веса и формы заряда, а также конструктивных параметров сопла, которые обеспечивают при заданном весе боевой части ракеты необходимую силу тяги во время её действия.

Внешняя Б. изучает движение неуправляемых снарядов (мин, пуль и т.д.) после вылета их из канала ствола (пускового устройства), а также факторы, влияющие на это движение. Основное её содержанием являются изучение всех элементов движения снаряда и сил, действующих на него в полёте (сила сопротивления воздуха, сила тяжести, реактивная сила, сила, возникающая в период последействия, и др.); движения центра масс снаряда с целью расчёта его траектории (рис. 2 ) при заданных начальных и внешних условиях (основная задача внешней Б.), а также определение устойчивости полёта и рассеивания снарядов. Важными разделами внешней Б. являются теория поправок, разрабатывающая методы оценки влияния факторов, определяющих полёт снаряда, на характер его траектории, а также методика составления таблиц стрельбы и способов нахождения оптимального внешнебаллистического варианта при проектировании артиллерийской систем. Теоретическое решение задач о движении снаряда и задач теории поправок сводится к составлению уравнений движения снаряда, упрощению этих уравнений и отысканию методов их решения; последнее значительно облегчилось и ускорилось с появлением ЭВМ. Для определения начальных условий (начальные скорость и угол бросания, форма и масса снаряда), необходимых для получения заданной траектории, во внешней Б. пользуются специальными таблицами. Разработка методики составления таблиц стрельбы состоит в определении оптимального сочетания теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих получить таблицы стрельбы требуемой точности при минимальных затратах времени. Методами внешней Б. пользуются также при изучении законов движения космических аппаратов (при их движении без воздействия управляющих сил и моментов). С появлением управляемых снарядов внешней Б. сыграла большую роль в становлении и развитии теории полёта, став частным случаем последней.

Возникновение Б. как науки относится к 16 в. Первыми трудами по Б. являются книги итальянца Н. Тартальи «Новая наука» (1537) и «Вопросы и открытия, относящиеся к артиллерийской стрельбе» (1546). В 17 в. фундаментальные принципы внешней Б. были установлены Г. Галилеем, разработавшим параболическую теорию движения снарядов, итальянцем Э. Торричелли и французом М. Мерсенном, который предложил назвать науку о движении снарядов баллистикой (1644). И. Ньютон провёл первые исследования о движении снаряда с учётом сопротивления воздуха — «Математические начала натуральной философии» (1687). В 17—18 вв. исследованием движения снарядов занимались: голландец Х. Гюйгенс, француз П. Вариньон, швейцарец Д. Бернулли, англичанин Б. Робинс, русский учёный Л. Эйлер и др. Экспериментальные и теоретические основы внутренней Б. заложены в 18 в. в трудах Робинса, Ч. Хеттона, Бернулли и др. В 19 в. были установлены законы сопротивления воздуха (законы Н. В. Маиевского, Н. А. Забудского, Гаврский закон, закон А. Ф. Сиаччи). В начале 20 в. дано точное решение основной задачи внутренней Б. — работы Н. Ф. Дроздова (1903, 1910), исследовались вопросы горения пороха в неизменном объёме — работы И. П.Граве (1904) и давления пороховых газов в канале ствола — работы Н. А. Забудского (1904, 1914), а также француза П. Шарбонье и итальянца Д. Бианки. В СССР большой вклад в дальнейшее развитие Б. внесён учёными Комиссии особых артиллерийских опытов (КОСЛРТОП) в 1918—26. В этот период В. М. Трофимовым, А. Н. Крыловым, Д. А. Вентцелем, В. В. Мечниковым, Г. В. Оппоковым, Б. Н. Окуневым и др. выполнен ряд работ по совершенствованию методов расчёта траектории, разработке теории поправок и по изучению вращательного движения снаряда. Исследования Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина по аэродинамике артиллерийских снарядов легли в основу работ Е. А. Беркалова и др. по совершенствованию формы снарядов и увеличению дальности их полёта. В. С. Пугачев впервые решил общую задачу о движении артиллерийского снаряда.

Важную роль в решении проблем внутренней Б. играли исследования Трофимова, Дроздова и И. П. Граве, написавшего в 1932—38 наиболее полный курс теоретической внутренней Б. значительный вклад в развитие методов оценки и баллистического исследования артиллерийских систем и в решение специальных задач внутренней Б. внесли М. Е. Серебряков, В. Е. Слухоцкий, Б. Н. Окунев, а из иностранных авторов — П. Шарбонье, Ж. Сюго и др.

В период Великой Отечественной войны 1941—45 под руководством С. А. Христиановича проведены теоретические и экспериментальные работы по повышению кучности реактивных снарядов. В послевоенное время эти работы продолжались; исследовались также вопросы повышения начальных скоростей снарядов, установления новых законов сопротивления воздуха, повышения живучести ствола, развития методов баллистического проектирования. Значительное развитие получили работы по исследованию периода последействия (В. Е. Слухоцкий и др.) и развитию методов Б. для решения специальных задач (гладкоствольные системы, активнореактивные снаряды и др.), задач внешней и внутренней Б. применительно к реактивным снарядам, дальнейшего совершенствования методики баллистических исследований, связанных с использованием ЭВМ.

Лит.: Граве И. П., Внутренняя баллистика. Пиродинамика, в. 1—4, Л., 1933—37; Серебряков М. Е., Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет, М., 1962 (библ.); Корнер Д., Внутренняя баллистика орудий, пер. с англ., М., 1953; Шапиро Я. М., Внешняя баллистика, М., 1946.

Ю. В. Чуев, К. А. Николаев.

Рис. 2. Элементы траектории и основные силы, действующие на снаряд в полёте: О — точка вылета снаряда; S — вершина траектории; С — точка падения; v — начальная скорость снаряда; Qo — угол бросания: х и y — текущая горизонтальная дальность и высота полёта снаряда; Y — высота траектории; Х — полная горизонтальная дальность полёта; vc — конечная скорость снаряда; Qc — угол падения; R — сила сопротивления воздуха, q — сила тяжести.

Рис. 1. Кривые изменения давления пороховых газов (Р ) и скорости снаряда (v ) в зависимости от пути снаряда (l ); ln — расстояние, на котором прекращается воздействие пороховых газов на снаряд в периоде последействия; lg — длина пути снаряда до дульного среза.

Балли'стика суде'бная, раздел криминалистики , изучающий технические вопросы, возникающие при расследовании преступлений, связанных с применением (а также с ношением, хранением, изготовлением, сбытом) огнестрельного оружия и боеприпасов к нему. Объектами изучения Б. с. являются: ручное огнестрельное оружие и его части, боеприпасы (использованные, неиспользованные, части боеприпасов), следы выстрела (следы снаряда) — пробоины, царапины, вмятины, следы близкого выстрела (механическое и термическое воздействие пороховых газов, пламени, отложения копоти, металлов, несгоревших порошинок, продуктов смазки ствола). Б. с. определяет род, вид и систему огнестрельного оружия, его исправность и пригодность к стрельбе, идентифицирует конкретный экземпляр использованного оружия по стреляным пулям и гильзам, обнаруженным на месте происшествия; определяет виды боеприпасов и их частей, направление и дистанцию выстрела и т. д. Всё это устанавливается судебно-баллистической экспертизой.

При проведении исследований в области Б. с. используются методы, основанные на новейших достижениях химии и физики: микроскопия, фотография (микрофотография), рентгенография, гаммаграфия, эмиссионный спектральный анализ, исследования в инфракрасных лучах, ультрафиолетовых лучах и др.

Ю. Г. Корухов.

Баллисти'ты, баллистные пороха, один из типов бездымного пороха , состоящий из нитратов целлюлозы (обычно коллоксилина), пластифицированных жидкими нитроэфирами (часто в смеси с другими взрывчатыми веществами ). Обычный состав Б.: 50—60% коллоксилина и 25—40% нитроглицерина (нитроглицериновые пороха), диэтиленгликольдинитрата (дигликолев ые пороха) или их смеси. Кроме того, в состав Б. вводят ароматические нитросоединения (например, динитротолуол), стабилизаторы (например, централит ), а также вазелин, камфору и др. добавки. Б., применяемые в качестве твёрдого ракетного топлива, часто содержат около 10% порошкообразного алюминия или магния, увеличивающих теплоту сгорания пороха, а также катализаторы горения (соли или окислы металлов). Высокая прочность порохового зерна, необходимая для устойчивого, относительно медленного сгорания Б. в канале ствола или ракетной камере, достигается сравнительно большим содержанием коллоксилина.

Б. изготовляют смешением составных частей пороха в виде взвеси в горячей воде («варка» пороховой массы), после чего воду отжимают и влажную пороховую массу многократно пропускают через горячие вальцы, превращая её в пороховое «полотно», из которого прессованием, экструзией или каландрованием изготовляют так называемые пороховые элементы — пластинки, ленты, «вермишель», трубки с одним или несколькими каналами и т.п. Технология Б. позволяет легко получать для ракетных двигателей цилиндрические заряды («шашки») больших (до 1 м в диаметре) размеров. Преимуществом Б. является также их высокая теплота сгорания (до 5—6 Мдж/кг, или 1200— 1400 ккал/кг ), обусловленная содержанием нитроглицерина и алюминия или магния. Б. применяют в огнестрельном оружии (миномётах, артиллерийских орудиях и др.) и в качестве твёрдого ракетного топлива. Предложены в 1888 А. Нобелем.

Лит. см. при ст. Пороха .

Б. Н. Кондриков.

Баллисти'ческая ка'мера, фотографическая камера на азимутальном штативе для фотографирования летящих снарядов и ракет с целью изучения их траекторий. Применяется также для фотографирования искусственных спутников Земли на фоне звёздного неба. Название « Б. к.» применяется иногда и к фотографическим камерам, сконструированным специально для наблюдений спутников. См. ст. Спутниковая фотокамера и литературу при ней.