Файл: Теория стрельбы из танков учебник..pdf

Наклонная дальность до цели — расстояние по линии цели от точки вылета до точки цели.

Горизонтальная дальность ОЦ — проекция наклонной дально­ сти на горизонт оружия.

Полная горизонтальная дальность (табличная дальность) ОС— расстояние по горизонту оружия от точки вылета до точки паде­ ния.

Зависимость между углами возвышения, прицеливания, броса­

Угол прицеливания всегда положителен.

В табличных условиях стрельбы угол места цели равен нулю, т. е. Цель находится на горизонте оружия, значит <р= а, т. е. угол прицеливания является и углом возвышения. Некоторые системы

Глубиной поражаемого пространства цели называется простран­ ство на местности, на протяжении которого нисходящая ветвь тра­ ектории не поднимается выше цели данной высоты (рис. 11, а).

Рис. 11. Поражаемое пространство цели:

а — поражаемое пространство без учета глубины цели; б — приведенное поражаемое пространство

21

Если с некоторым допущением принять конечный участок траекто­ рии за прямую линию, то глубина поражаемого пространства выра­ зится формулой

где / — глубина поражаемого пространства;

— угол падения; Нц — высота цели, м.

При более точном определении глубины поражаемого прост­

имеющим значительную высоту, поэтому настильность траектории (малые углы падения) имеет важное значение: чем больше на­ стильность траектории, тем больше поражаемое пространство и большая вероятность попадания в цель даже при наличии ошибок в определении дальности до нее.

Как известно, высота траектории зависит от дальности стрель­ бы. Для каждого снаряда (пули) найдется такая дальность стрельбы, для которой высота траектории окажется равной высоте данной цели. Такая дальность называется дальностью прямого вы­ стрела для данного снаряда при стрельбе по цели данной высоты

(рис. 12).

Рис. 12. Дальность прямого выстрела

Дальность прямого выстрела является баллистической харак­ теристикой траектории данного снаряда. Снаряды с высокими на­ чальными скоростями имеют большую настильность траекторий и, следовательно, ббльшие дальности прямого выстрела. Сравни­ вая снаряды с различными дальностями прямого выстрела по це­ лям одинаковой высоты, можно сказать, какой из рассматривае­ мых снарядов имеет более высокую начальную скорость.

22

§ 4. Стабилизация полета снаряда

При движении снаряд, имеющий продолговатую форму, в без­ воздушном пространстве сохраняет угловое положение своей про­ дольной оси относительно горизонта оружия на протяжении всего полета. Этот угол равен углу бросания. Как было рассмотрено вы­ ше, вектор скорости поворачивается под воздействием силы тяже­ сти. Продольная ось снаряда в силу его инерционности отстает от вектора скорости и между ними образуется так называемый угол нутации 8 (рис. 13). Угол нутации растет от нуля в точке вылета до 8 = 260 в точке падения.

При движении снаряда в воздухе сила сопротивления воздуха не параллельна вектору скорости. Кроме того, сила R приложена не в центре масс, а в иной точке, называемой центром сопротивления ц.с. Причины изменения направления силы R заключаются в осо­ бенностях ее образования, в аэродинамической несимметричности снаряда, а также в появлении угла нутации 8, как и при движении в безвоздушном пространстве, так как продольная ось снаряда от­ стает от вектора скорости, поворачивающегося под действием силы тяжести.

У продолговатых неоперенных снарядов центр сопротивления на­ ходится впереди центра масс ц. м. (рис. 14). Для анализа влияния силы R приложим к ц. м. две силы: R i и /?2, каждая из которых рав­ на силе R, параллельна ей и направлена в противоположные сто­ роны. Очевидно, что от этого состояние системы не изменится. То­ гда силы R и /?а образуют пару сил — момент, который будет пово­ рачивать снаряд относительно ц. м. головной частью назад. Этот внешний возмущающий момент Мо называется опрокидывающим моментом. Силу Ri можно разложить на скоростные оси Х„ и Уу. Составляющая R x уменьшает скорость, a R y изменяет направле­ ние вектора скорости. В каждый момент времени состояние снаря-

23

да, характеризуемое величинами и направлениями скорости и угла нутации, будет определяться суммой проекций на скоростные оси двух сил R и G. Угол нутации 80 в точке вылета в общем случае не равен нулю, т. е. продольная ось снаряда может не совпадать с

у |

V

V

Рис. 14. Влияние силы сопротивления воздуха на движение снаряда

вектором скорости. Причинами образования угла нутации в точке вылета являются случайные толчки и удары при движении снаря­ да в канале ствола и в момент отрыва его от дульного среза, коле­ бания ствола и т. п. Величина и направление начального угла 80 случайны. Однако на траектории основной причиной его образова­ ния является сила тяжести.

Итак, при наличии угла нутации возникает опрокидывающий момент, под воздействием которого снаряд будет поворачиваться головной частью назад, начнет кувыркаться, что приведет к резко­ му увеличению сопротивления воздуха и к разбросу траекторий снарядов. Для того чтобы снаряд летел головной частью вперед, т. е. следил за вектором скорости, необходимы меры по стабилиза­ ции его положения на траектории.

Существуют два способа стабилизации снаряда:

—придание снаряду быстрого вращательного движения во­ круг его продольной оси;

—оснащение донной части снаряда стабилизаторами (опере­

нием).

1. С т а б и л и з а ц и я с н а р я д а в р а щ е н и е м . Д е р и в а ц и я

Движение вращающегося снаряда представляет сложный про­ цесс, исследовать который весьма трудно, поэтому ограничимся рассмотрением основных сторон этого процесса в элементарном виде.

24

Для стабилизации снаряда (пули) с помощью нарезов в канале ствола снаряду придается вращательное движение вокруг про­ дольной оси с большой скоростью. Приближенно скорость враще­ ния снаряда можно определить по следующей элементарной фор­ муле

скоростью около 300 об/с, а 7,62-мм пуля пулемета СГМТ имеет скорость вращения порядка 3500 об/с. При таких скоростях враще­ ния снаряд приобретает свойства гироскопа. Благодаря этим свой­ ствам быстровращающийся снаряд следит своей продольной осью за вектором скорости и летит головной частью вперед, т. е. полет его стабилизирован. Одним из свойств гироскопа является свойст­ во сохранять заданное положение оси вращения в пространстве, пока на него не действуют никакие внешние моменты, стремящие­ ся повернуть ее вокруг центра масс.

При наличии таких моментов проявляется другое свойство — свойство прецессии. Как было установлено ранее, вектор скорости поворачивается по направлению к Земле и между ним и осью сна­ ряда образуется угол нутации; если снаряд не вращается, то он будет опрокидываться действием момента от силы R. У вращаю­ щегося снаряда-гироскопа появление угла нутации 3 также приво­ дит к появлению внешнего опрокидывающего момента от силы R.

Поясним свойство прецессии. При внешнем возмущении на ги­ роскоп его ось отклоняется не в той плоскости, в которой действует это возмущение (сила), а в плоскости ей перпендикулярной. От воздействия силы ось снаряда повернется вокруг центра тяжести в ту сторону, куда должна прийти точка, получившая толчок, через 3/4 оборота снаряда (рис. 15). Проследим последовательно поло-

Рис. 15. Свойство прецессии

25

жение оси снаряда при наличии угла нутации, применяя вышеука­ занное правило.

Первое положение. Угол нутации положительный и образуется в вертикальной плоскости. Продольная ось снаряда (ось гироско­ па) и вектор скорости лежат в плоскости стрельбы, ось снаряда выше вектора скорости. Как уже было отмечено, в этом случае го­ ловная часть снаряда под действием силы сопротивления воздуха получит толчок снизу в плоскости стрельбы и отклонится (при пра­ вом вращении снаряда) вправо.

Второе положение. После отклонения вправо встречный поток воздуха будет воздействовать на головную часть слева — головная часть отклонится вниз.

Третье положение. После отклонения вниз встречный поток бу­ дет воздействовать на головную часть сверху — головная часть от­ клонится влево.

Четвертое положение. После отклонения влево встречный поток будет воздействовать на головную часть справа — головная часть

отклонится вверх.

Из анализа отклонения оси снаряда следует вывод о том, что снаряд своей головной частью описывает коническое движение во­ круг вектора скорости с вершиной конуса в центре тяжести и в на­ правлении часовой стрелки, если смотреть на снаряд с донной ча­ сти. При левом вращении снаряда (левая нарезка ствола) кониче­ ское движение будет против часовой стрелки.

Так как траектория все время искривляется книзу и ось сна­ ряда несколько отстает от вектора скорости, то большую долю возмущающих толчков головная часть испытывает снизу. Поэтому в большей мере снаряд отклоняется вправо, чем в других направ­ лениях и коническое движение будет происходить не около векто­ ра скорости, а около некоторой оси, называемой динамической осью. Динамическая ось, отставая от вектора скорости по высоте, с течением времени полета все больше отклоняется вправо от плос­ кости стрельбы. Траектория в плане искривляется (рис. 16). От-

Рис. 16. Деривация вращающегося снаряда

клонение вращающегося снаряда от плоскости стрельбы называет­ ся деривацией. При правом вращении снаряда деривация называет­ ся правой, при левом — левой. Заметим,- что деривация образуется только при наличии следующих трех условий: быстрого вращатель-

26

ного движения снаряда, наличия силы сопротивления воздуха и кри­ визны траектории, как следствия действия силы тяжести. Поправ­ ки направления на величину деривации z приводятся в таблицах стрельбы в зависимости от дальности.

2. С т а б и л и з а ц и я п о л е т а с н а р я д а о п е р е н и е м

Для стабилизации полета невращающиеся снаряды (мины) оснащаются в хвостовой части оперением (стабилизаторами). Вследствие увеличения в хвостовой части площади, на которую воздействуют элементарные частицы встречного потока воздуха, центр сопротивления воздуха смещается назад и располагается по­ зади центра масс (рис. 17). При возникновении угла нутации S

Рис. 17. Влияние силы сопротивления воздуха на оперенный снаряд

пара сил R и R% будет стремиться его уменьшить, приближая ось снаряда к вектору скорости. Момент А1С, образованный силами R и R& называется стабилизирующим моментом.

Если ось снаряда окажется ниже вектора скорости, то и стаби­ лизирующий момент изменит свое направление и опять будет при­ ближать ось снаряда к вектору скорости.

Аналогичная картина стабилизации происходит и при возник­ новении угла нутации в горизонтальной плоскости.

Так как идеально симметричный снаряд изготовить практиче­ ски невозможно, то центры тяжести и сопротивления могут быть смещены с продольной оси снаряда. Смещение центра тяжести на­ зывается эксцентриситетом силы тяжести, а смещение центра со­ противления — аэродинамическим эксцентриситетом. Эксцентриси­ теты обусловливают появление постоянных моментов, которые вно­ сят систематические ошибки, увеличивающие рассеивание снаря­ дов. Если снаряду придать вращение вокруг продольной оси, то систематические ошибки за один оборот осредняются и вредное их влияние устраняется. С этой целью оперенным снарядам придают

27

вращательное движение вокруг продольной оси с небольшой ско­ ростью. Такие снаряды называют проворачивающимися.

§5. Влияние различных факторов на полет снаряда

Втаблицах стрельбы данные, характеризующие полет снаряда, приводятся для определенных условий стрельбы. Эти условия на­

зываются нормальными или табличными. Вообще условия стрель­

бы разделяются на баллистические, метеорологические и топогра­ фические.

Нормальные баллистические условия:

—начальная скорость снаряда, равная расчетной для нового ствола;

—температура заряда, равная + 15°С;

—форма снаряда с взрывателем, соответствующая установ­ ленному чертежу;

—вес снаряда (окончательно снаряженного) табличный. Нормальные метеорологические условия:

—атмосфера неподвижна, т. е. скорость ветра на всех высотах равна нулю;

—барометрическое давление в точке вылета и на горизонте оружия, равное 750 мм рт. ст.;

—температура воздуха в точке вылета и на горизонте оружия, равная + 15°С.

Нормальные топографические условия:

—точка цели находится на горизонте оружия;

—крен цапф орудия отсутствует.

Реальные условия стрельбы, как правило, отличаются от нор­ мальных, поэтому необходимо знать влияние отклонения условий стрельбы от нормальных на полег снаряда и уметь учитывать по­ правки на эти отклонения при подготовке исходных данных для стрельбы.

1. В л и я н и е б а л л и с т и ч е с к и х у с л о в и й

Влияние отклонения начальной скорости

Полная горизонтальная дальность зависит от величины на­ чальной скорости: чем меньше начальная скорость, тем меньше дальность полета. Это остается справедливым и при стрельбе в воздухе. Основной причиной падения начальной скорости являет­ ся износ ствола. Износ ствола измеряется специальными прибора­ ми. По величине износа зарядной каморы с помощью специальной таблицы определяется величина падения начальной скорости в процентном отношении относительно расчетной (нормальной).

Разность начальных скоростей при стрельбе из одной и той же пушки в одной стрельбе возможна также из-за различия в весе и химическом состоянии зарядов, например, вследствие неодинако­

28

вых сроков хранения. Это приводит к увеличению рассеивания снарядов и ухудшению результатов стрельбы. Для устранения это­ го влияния при загрузке боекомплекта в танк необходимо подбирать в первую очередь выстрелы, по возможности, одной пар­ тии пороха и партии сборки выстрела.

Влияние отклонения температуры заряда

При повышении температуры заряда увеличивается скорость его горения, быстрее нарастает давление в канале ствола, а зна­ чит, и начальная скорость увеличивается. С повышением скорости увеличивается дальность полета снаряда. При снижении темпера­ туры заряда дальность полета уменьшается.

Влияние отклонения формы снаряда

Форма снаряда так же, как и состояние его поверхности, влияет на образование силы сопротивления воздуха и в конечном счете на дальность полета. Так, снаряды, имеющие окрашенную поверх­ ность, летят дальше, чем неокрашенные. Наличие (отсутствие) колпачка взрывателя изменяет аэродинамическую форму снаряда и, следовательно, силу сопротивления воздуха. Влияние этих фак­ торов при небольших дальностях танковой стрельбы незначи­ тельно.

Влияние отклонения веса снаряда

Одинаковый вес зарядов и одинаковые условия горения будут создавать равные количества пороховых газов, совершающих ра­ боту в стволе. Значит, более тяжелому снаряду будет сообщаться меньшая скорость и дальность полета, чем более легкому снаряду. С увеличением веса снаряда увеличивается его поперечная нагруз­ ка, а значит, уменьшается ускорение силы сопротивления воздуха. Более тяжелый снаряд с течением времени полета будет лучше со­ хранять скорость, и дальность полета будет больше, чем у снаряда меньшего веса.

Следовательно, изменение веса снаряда на дальность полета влияет двояко. На малых дальностях полета основное значение имеет влияние изменения начальной скорости, а с течением време­ ни полета на больших дальностях стрельбы преобладает влияние изменения поперечной нагрузки.

2. В л и я н и е м е т е о р о л о г и ч е с к и х у с л о в и й

Как известно, сила сопротивления воздуха прямо пропорцио­ нальна квадрату скорости движения снаряда относительно возду­ ха. Следовательно, если ветер будет встречным, то относительная

29