balistinis judėjimas. Balistinio judėjimo tyrimas. Balistinio ginklo lankstumas

Balistika ir balistinis judėjimas

Parengė 9 „m“ klasės mokinys Petras Zaicevas.

Ι Įvadas:

1) Darbo tikslai ir uždaviniai:

„Pasirinkau šią temą, nes ją man rekomendavo klasės auklėtoja-fizikos mokytoja, taip pat man pačiai ši tema labai patiko. Šiame darbe noriu daug sužinoti apie balistiką ir balistinį kūnų judėjimą.

ΙΙ Pagrindinė medžiaga:

1) Balistikos ir balistinio judėjimo pagrindai.

a) balistikos atsiradimo istorija:

Daugelyje karų per visą žmonijos istoriją kariaujančios šalys, įrodydamos savo pranašumą, pirmiausia naudojo akmenis, ietis ir strėles, o vėliau patrankų sviedinius, kulkas, sviedinius ir bombas.

Mūšio sėkmę daugiausia lėmė pataikymo į taikinį tikslumas.

Tuo pačiu metu taiklų akmens metimą, pataikyti į priešą skraidančia ietimi ar strėle karys fiksavo vizualiai. Tai leido tinkamai treniruotis pakartoti savo sėkmę kitame mūšyje.

Dėl sviedinių ir kulkų greičio bei nuotolio, kuris žymiai išaugo tobulėjant technologijoms, buvo įmanomi nuotoliniai mūšiai. Tačiau kario įgūdžių, jo akies ryžtingumo nepakako, kad pirmas tiksliai pataikyti į artilerijos dvikovos taikinį.

Noras laimėti skatino balistikos atsiradimą (iš graikiško žodžio ballo – metu).

b) pagrindinės sąlygos:

Balistikos atsiradimas siekia XVI a.

Balistika – tai mokslas apie sviedinių, minų, kulkų, nevaldomų raketų judėjimą šaudymo (paleidimo) metu. Pagrindinės balistikos dalys: vidinė balistika ir išorinė balistika. Realių procesų, vykstančių degant parakui, sviedinių, raketų (ar jų modelių) ir kt. judėjimo, tyrimas yra balistikos eksperimento objektas. Išorinė balistika tiria sviedinių, minų, kulkų, nevaldomų raketų ir kt. judėjimą pasibaigus jų jėgos sąveikai su ginklo vamzdžiu (paleidikliu), taip pat veiksnius, turinčius įtakos šiam judėjimui. Pagrindinės išorinės balistikos sekcijos yra: jėgų ir momentų, veikiančių sviedinį skrendant, tyrimas; sviedinio masės centro judėjimo tyrimas, siekiant apskaičiuoti trajektorijos elementus, taip pat sviedinio judėjimas. Masės centras, siekiant nustatyti jo stabilumą ir sklaidos charakteristikas. Išorinės balistikos skyriai taip pat yra pataisų teorija, duomenų gavimo metodų, skirtų šaudymo lentelėms sudaryti, kūrimas ir išorinis balistinis dizainas. Sviedinių judėjimą ypatingais atvejais tiria specialūs išorinės balistikos, aviacijos balistikos, povandeninės balistikos ir kt.

Vidinė balistika tiria sviedinių, minų, kulkų ir kt judėjimą ginklo kiaurymėje, veikiant parako dujoms, bei kitus procesus, vykstančius šaudant į parako raketos kanalą ar kamerą. Pagrindinės vidinės balistikos sekcijos yra: pirostatika, tirianti parako degimo ir dujų susidarymo pastoviame tūryje modelius; pirodinamika, kuri tiria procesus gręžinyje degimo metu ir nustato ryšį tarp jų, gręžinio projektavimo charakteristikas ir apkrovos sąlygas; pabūklų, raketų balistinis dizainas, šaulių ginklų. Balistika (tiria pasekmių laikotarpio procesus) ir parako raketų vidinė balistika (tiria kuro degimo kameroje modelius ir dujų nutekėjimą per purkštukus, taip pat jėgų ir veiksmų atsiradimą nevaldomose raketose).

Balistinio ginklo lankstumas – savybė šaunamieji ginklai, leidžianti išplėsti jo kovines galimybes, kad padidintumėte veiksmo efektyvumą keičiant balistinę. charakteristikos. Pasiekta pakeitus balistinį. koeficientas (pavyzdžiui, įvedant stabdžių žiedus) ir pradinis sviedinio greitis (naudojant kintamus užtaisus). Kartu su aukščio kampo pasikeitimu tai leidžia gauti didelius kritimo kampus ir mažesnę sviedinių sklaidą tarpiniuose diapazonuose.

Balistinė raketa – tai raketa, kuri, išskyrus santykinai nedidelį plotą, seka laisvai metamo kūno trajektorija. Skirtingai nei sparnuotoji raketa balistinė raketa neturi atraminių paviršių, kurie sukurtų keliamąją galią skrendant atmosferoje. Kai kurių balistinių raketų skrydžio aerodinaminį stabilumą užtikrina stabilizatoriai. Prie balistinių raketų priskiriamos įvairios paskirties raketos, erdvėlaivių nešančiosios raketos ir kt. Jos yra vienpakopės ir daugiapakopės, valdomos ir nevaldomos. Pirmąsias kovines balistines raketas FAU 2- pasaulinio karo pabaigoje panaudojo nacistinė Vokietija. Balistinės raketos, kurių skrydžio nuotolis viršija 5500 km (pagal užsienio klasifikaciją – daugiau nei 6500 km), vadinamos tarpžemyninėmis balistinėmis raketomis. (MBR). Šiuolaikinių ICBM skrydžio nuotolis yra iki 11 500 km (pavyzdžiui, amerikietiškas Minutemanas yra 11 500 km, Titan-2 - apie 11 000 km, Trider-1 - apie 7 400 km). Jie paleidžiami iš antžeminių (minų) paleidimo įrenginių arba povandeninių laivų. (iš paviršinės arba povandeninės padėties). ICBM atliekami kaip daugiapakopiai, su skysto ar kietojo kuro varymo sistemomis, gali būti aprūpinti monoblokais arba daugkartinio krūvio branduolinėmis galvutėmis.

Balistinis takelis, spec. įrengta ant meno. daugiakampio plotas eksperimentui, judesio meno studijoms. sviediniai, mini ir kt. Balistinėje trasoje sumontuoti atitinkami balistiniai įtaisai ir balistinė įranga. taikiniai, kurių pagalba eksperimentinio šaudymo pagrindu nustatoma oro pasipriešinimo funkcija (dėsnis), aerodinaminės charakteristikos, transliacijos ir virpesių parametrai. judėjimas, pradinės išvykimo sąlygos ir sviedinio sklaidos charakteristikos.

Balistinio šaudymo sąlygos, balistinio rinkinys. savybes, kurios suteikia didžiausią įtaką sviedinio (kulkos) skrydžio metu. Normalios arba lentelės formos balistinio šaudymo sąlygos – tai sąlygos, kai sviedinio (kulkos) masė ir pradinis greitis yra lygūs apskaičiuotajam (lentelė), užtaisų temperatūra yra 15 °C, o sviedinio (kulkos) forma. ) atitinka nustatytą brėžinį.

Balistinės charakteristikos, pagrindiniai duomenys, lemiantys šaudymo proceso raidą ir sviedinio (minų, granatos, kulkų) judėjimą angoje (vidinis balistinis) arba trajektorija (išorinis balistinis). Pagrindinės intrabalistinės charakteristikos: ginklo kalibras, užtaiso kameros tūris, užtaiso tankis, sviedinio kelio ilgis angoje, santykinė užtaiso masė (jos santykis su svaidyklės mase). sviedinys), parako stiprumas, maks. slėgis, priverstinis slėgis, raketinio kuro degimo progresyvumo charakteristikos ir tt Pagrindinės išorinės balistinės charakteristikos yra: pradinis greitis, balistinis koeficientas, metimo ir išskridimo kampai, vidutiniai nuokrypiai ir kt.

Balistinis kompiuteris, elektroninis prietaisas šaudymui (dažniausiai tiesioginei ugniai) iš tankų, pėstininkų kovos mašinų, mažo kalibro priešlėktuvinių pabūklų ir kt. Balistinis kompiuteris atsižvelgia į informaciją apie taikinio ir jo objekto koordinates bei greitį, vėją , temperatūra ir oro slėgis, pradinis greitis ir sviedinio paleidimo kampai ir kt.

Balistinis nusileidimas, nekontroliuojamas besileidžiančio erdvėlaivio (kapsulės) judėjimas nuo išvykimo iš orbitos momento iki paviršiaus atžvilgiu nurodytos planetos pasiekimo.

Balistinis panašumas, artilerijos dalių savybė, kurią sudaro priklausomybių, apibūdinančių parako užtaiso degimo procesą, kai šaudoma į įvairių artilerijos sistemų angas, panašumas. Sąlygos balistinis panašumas yra tiriami panašumo teorija, kuri remiasi vidinės balistikos lygtimis. Remiantis šia teorija, sudaromos balistinės lentelės, kurios naudojamos balistinėje. dizainas.

Balistinis koeficientas (C), viena iš pagrindinių išorinių sviedinio (raketos) balistinių charakteristikų, atspindinti jo formos koeficiento (i), kalibro (d) ir masės (q) įtaką gebėjimui įveikti oro pasipriešinimą skrydžio metu. . Jis nustatomas pagal formulę C \u003d (id / q) 1000, kur d yra m, o q yra kg. Kuo mažiau balistinis koeficientas, tuo lengviau sviedinys įveikia oro pasipriešinimą.

balistinė kamera, specialus prietaisas fotografuojant šūvio reiškinį ir jį lydinčius procesus angoje ir trajektorijoje, siekiant nustatyti ginklo kokybines ir kiekybines balistines charakteristikas. Leidžia atlikti momentinį vienkartinį fotografavimą į.-l. tiriamo proceso fazės arba nuosekli didelės spartos fotografavimas (daugiau nei 10 tūkst. kadrų/s) įvairių fazių. Pagal apšvitos gavimo būdą B.F. yra kibirkštiniai, su dujinės šviesos lempomis, su elektrooptinėmis langinėmis ir radiografinėmis impulsinėmis.

c) greitis balistinio judėjimo metu.

Apskaičiuoti sviedinio greitį v savavališkame trajektorijos taške, taip pat nustatyti kampą , kuris sudaro greičio vektorių su horizontale,

pakanka žinoti greičio projekcijas X ir Y ašyse (1 pav.).

(1 pav.)

Jei žinomi v ir v, greičiui rasti galima naudoti Pitagoro teoremą:

Kojos v, esančios priešingos kampui, ir priklausančios kojos v santykis

iki šio kampo, nustato tg ir atitinkamai kampą:

Tolygiai judant išilgai X ašies, judėjimo greičio v projekcija išlieka nepakitusi ir lygi pradinio greičio v projekcijai:

Priklausomybė v(t) nustatoma pagal formulę:

į kurį reikėtų pakeisti:

Greičio projekcijų ir laiko grafikai pateikti 2 pav.

(Pav. Nr. 2).

Bet kuriame trajektorijos taške greičio projekcija X ašyje išlieka pastovi. Sviediniui kylant, greičio projekcija Y ašyje tiesiškai mažėja. Esant t \u003d 0, jis yra lygus \u003d sin a. Raskite laiko intervalą, po kurio šio greičio projekcija tampa lygi nuliui:

0 = vsing- gt , t =

Gautas rezultatas sutampa su laiku, kai sviedinys pakyla iki didžiausio aukščio. Trajektorijos viršuje vertikaliojo greičio dedamoji lygi nuliui.

Todėl kūnas nebekyla. t > greičio projekcijai

v tampa neigiamas. Tai reiškia, kad ši greičio dedamoji nukreipta priešinga Y ašiai, t.y. kūnas pradeda kristi žemyn (pav. Nr. 3).

(3 pav.)

Kadangi trajektorijos viršuje v = 0, sviedinio greitis yra:

d) kūno trajektorija gravitacijos lauke.

Panagrinėkime pagrindinius sviedinio, skriejančio pradiniu greičiu v nuo sviedinio, nukreipto kampu α į horizontą, trajektorijos parametrus (4 pav.).

(nuotrauka Nr. 4)

Sviedinio judėjimas vyksta vertikalioje XY plokštumoje, kurioje yra v.

Iškilmę pasirenkame sviedinio išvykimo taške.

Euklido fizinėje erdvėje kūno judėjimas išilgai koordinatės

x ir y ašys gali būti nagrinėjamos atskirai.

Gravitacinis pagreitis g nukreiptas vertikaliai žemyn, todėl judėjimas išilgai X ašies bus vienodas.

Tai reiškia, kad greičio v projekcija išlieka pastovi, lygi jos vertei pradiniu momentu v.

Teisė vienodas judesys sviedinys išilgai X ašies turi formą: x= x+ vt. (5)

Išilgai Y ašies judėjimas yra tolygus, nes gravitacinio pagreičio vektorius g yra pastovus.

Tolygiai kintamo sviedinio judėjimo išilgai Y ašies dėsnį galima pavaizduoti taip: y = y+vt + . (6)

Kreivinis balistinis kūno judėjimas gali būti laikomas dviejų tiesių judesių pridėjimo rezultatu: tolygus judėjimas

išilgai X ašies ir vienodai kintamo judėjimo išilgai Y ašies.

Pasirinktoje koordinačių sistemoje:

v=vcosα. v=vsinα.

Gravitacinis pagreitis nukreiptas priešinga Y ašiai, taigi

Pakeitę x, y, v, v, av (5) ir (6), gauname balistinį dėsnį

judėjimas koordinačių pavidalu, dviejų lygčių sistemos pavidalu:

(7)

Sviedinio trajektorijos lygtį arba y(x) priklausomybę galima gauti pagal

iš sistemos lygčių neįtraukiant laiko. Norėdami tai padaryti, iš pirmosios sistemos lygties randame:

Pakeitę ją į antrąją lygtį, gauname:

Sumažinus v pirmajame naryje ir atsižvelgiant į tai, kad = tg α, gauname

sviedinio trajektorijos lygtis: y = x tg α – .(8)

e) Balistinio judėjimo trajektorija.

Sukonstruokime balistinę trajektoriją (8).

tvarkaraštį kvadratinė funkcijažinoma, kad tai parabolė. Nagrinėjamu atveju parabolė eina per pradžią,

nes iš (8) matyti, kad y \u003d 0, kai x \u003d 0. Parabolės šakos nukreiptos žemyn, nes koeficientas (-) ties x yra mažesnis už nulį. (Pav. Nr. 5).

(nuotrauka Nr. 5)

Apibrėžkime pagrindinius balistinio judėjimo parametrus: pakilimo į maksimalus aukštis, maksimalus aukštis, laikas ir diapazonas. Dėl judesių išilgai koordinačių ašių nepriklausomumo sviedinio vertikalų kilimą lemia tik pradinio greičio projekcija į Y ašį.

t=

Maksimalų kėlimo aukštį galima apskaičiuoti pagal formulę

jei pakeista vietoj:

y=

5 paveiksle lyginamas vertikalus ir kreivinis judėjimas tuo pačiu pradiniu greičiu išilgai Y ašies. Bet kuriuo laiko momentu vertikaliai aukštyn išmestas kūnas ir horizonto kampu mestas kūnas su ta pačia vertikalia greičio projekcija sinchroniškai juda išilgai Y ašies .

Kadangi parabolė yra simetriška viršaus atžvilgiu, sviedinio skrydžio laikas yra 2 kartus ilgesnis nei laikas, kurio reikia pakilti iki didžiausio aukščio:

t

Pakeitę skrydžio laiką į judėjimo išilgai X ašies dėsnį, gauname didžiausią skrydžio diapazoną:

x

Kadangi 2 sin cos, a \u003d sin 2, tada

x

e) balistinio judėjimo taikymas praktikoje.

Įsivaizduokite, kad keli sviediniai buvo iššauti iš vieno taško, skirtingais kampais. Pavyzdžiui, pirmasis sviedinys – 30° kampu, antrasis – 40°, trečiasis – 60°, ketvirtasis – 75° kampu (6 pav.).

6 pav žaliai parodytas sviedinio, paleisto 30°, balto 45°, violetinio 60° ir raudono 75° kampu, grafikas. O dabar pažvelkime į kriauklių skrydžio grafikus ir palyginkime juos. (Pradinis greitis yra toks pat ir lygus 20 km / h)

Palyginus šiuos grafikus, galima išvesti tam tikrą modelį: padidėjus sviedinio nukrypimo kampui, esant tokiam pačiam pradiniam greičiui, skrydžio nuotolis mažėja, o aukštis didėja.

2) Dabar apsvarstykite kitą atvejį, susijusį su skirtingu pradiniu greičiu ir tuo pačiu nukrypimo kampu. 7 paveiksle žalia spalva rodo sviedinio, paleisto pradiniu 18 km/h greičiu, balta – 20 km/h, violetine – 22 km/h greičiu, raudona – 25 km/h greičiu. km/val. O dabar pažiūrėkime į kriauklių skrydžio grafikus ir palyginkime juos (skrydžio kampas toks pat ir lygus 30°). Palyginus šiuos grafikus, galima išvesti tam tikrą modelį: padidėjus pradiniam sviedinio greičiui, tuo pačiu nukrypimo kampu, didėja sviedinio nuotolis ir aukštis.

Išvada: padidėjus sviedinio nukreipimo kampui, esant tuo pačiu pradiniam greičiui, skrydžio nuotolis mažėja, o aukštis didėja, o padidėjus pradiniam sviedinio skriejimo greičiui, tuo pačiu kampu. išvykstant, padidėja sviedinio nuotolis ir aukštis.

2) Teorinių skaičiavimų taikymas balistinių raketų valdymui.

a) balistinės raketos trajektorija.

Svarbiausias bruožas, išskiriantis balistines raketas nuo kitų klasių raketų, yra jų trajektorijos pobūdis. Balistinės raketos trajektorija susideda iš dviejų dalių – aktyviosios ir pasyviosios. Aktyvioje vietoje raketa juda su pagreičiu, veikiant variklių traukos jėgai.

Šiuo atveju raketa kaupia kinetinę energiją. Aktyviosios trajektorijos dalies pabaigoje, kai raketa įgauna greitį, turintį tam tikrą reikšmę

ir kryptį, varomoji sistema yra išjungta. Po to raketos galva atsiskiria nuo kūno ir dėl sukauptos kinetinės energijos skrenda toliau. Antroji trajektorijos atkarpa (išjungus variklį) vadinama laisvo raketos skrydžio atkarpa arba pasyviąja trajektorijos atkarpa. Žemiau, siekiant trumpumo, paprastai kalbėsime apie laisvo raketos skrydžio trajektoriją, nurodant ne visos raketos, o tik jos galvos trajektoriją.

Balistinės raketos paleidžiamos iš paleidimo įrenginių vertikaliai į viršų. Vertikalus paleidimas leidžia sukurti paprasčiausią paleidimo įrenginiai ir sudaro palankias sąlygas valdyti raketą iš karto po paleidimo. Be to, vertikalus paleidimas leidžia sumažinti raketos korpuso standumo reikalavimus ir atitinkamai sumažinti jos konstrukcijos svorį.

Raketa valdoma taip, kad praėjus kelioms sekundėms po paleidimo, toliau kildama, ji palaipsniui pradeda krypti link taikinio, apibūdindama lanką erdvėje. Kampas tarp išilginės raketos ašies ir horizonto (žingsnio kampas) šiuo atveju pasikeičia 90º iki apskaičiuotos galutinės vertės. Reikiamą žingsnio kampo kitimo dėsnį (programą) nustato programinis mechanizmas, įtrauktas į raketos borto įrangą. Paskutiniame aktyviosios trajektorijos atkarpos atkarpoje išlaikomas pastovus žingsnio kampas ir raketa skrenda tiesiai, o greičiui pasiekus apskaičiuotą reikšmę, varomoji sistema išjungiama. Be greičio vertės, paskutiniame aktyviosios trajektorijos atkarpos atkarpoje taip pat labai tiksliai nustatoma nurodyta raketos skrydžio kryptis (jos greičio vektoriaus kryptis). Judėjimo greitis aktyviosios trajektorijos dalies pabaigoje pasiekia reikšmingas reikšmes, tačiau raketa šį greitį didina palaipsniui. Kol raketa yra tankiuose atmosferos sluoksniuose, jos greitis mažas, o tai sumažina energijos nuostolius siekiant įveikti aplinkos pasipriešinimą.

Varomosios sistemos išjungimo momentas balistinės raketos trajektoriją padalija į aktyvias ir pasyvias dalis. Todėl trajektorijos taškas, kuriame išjungiami varikliai, vadinamas ribiniu tašku. Šiuo metu raketos valdymas paprastai baigiasi ir ji laisvai juda visą tolesnį kelią iki taikinio. Balistinių raketų skrydžio nuotolis išilgai Žemės paviršiaus, atitinkantis aktyviąją trajektorijos dalį, yra ne didesnis kaip 4–10% viso nuotolio. Pagrindinė balistinių raketų trajektorijos dalis yra laisvojo skrydžio atkarpa.

Norint žymiai padidinti nuotolį, būtina naudoti daugiapakopes raketas.

Daugiapakopės raketos susideda iš atskirų blokų-pakopų, kurių kiekvienas turi savo variklius. Raketa paleidžiama su veikiančia pirmosios pakopos varymo sistema. Išnaudojus pirmos pakopos degalus, užvedamas antrosios pakopos variklis, o pirmoji pakopa nustatoma iš naujo. Nuleidus pirmąją pakopą, variklio traukos jėga turi pagreitinti mažesnę masę, todėl aktyviosios trajektorijos dalies pabaigoje greitis v žymiai padidėja, palyginti su vienos pakopos raketa, turinčia tokią pat masę. pradinė masė.

Skaičiavimai rodo, kad jau su dviem pakopomis galima gauti pradinį greitį, pakankamą raketos galvos skrydžiui tarpžemyniniais atstumais.

Idėją naudoti daugiapakopes raketas, kad būtų pasiektas didelis pradinis greitis ir, atitinkamai, ilgas skrydžio nuotolis, iškėlė K.E. Ciolkovskis. Ši idėja naudojama kuriant tarpžemynines balistines raketas ir paleidimo raketas kosminiams objektams paleisti.

b) valdomų sviedinių trajektorija.

Raketos trajektorija yra linija, kurią jos svorio centras apibūdina erdvėje. Valdomas sviedinys – tai nepilotuojamas orlaivis, turintis valdiklius, kuriais galima daryti įtaką transporto priemonės judėjimui visoje trajektorijoje arba vienoje iš skrydžio sekcijų. Norint pataikyti į taikinį, išlaikant saugų atstumą nuo jo, reikėjo sviedinio valdymo trajektorijoje. Yra dvi pagrindinės taikinių klasės: judantys ir nejudantys. Savo ruožtu raketos sviedinys gali būti paleistas iš stacionaraus paleidimo įrenginio arba iš mobiliojo (pavyzdžiui, iš lėktuvo). Naudojant stacionarius taikinius ir paleidimo įrenginius, duomenys, reikalingi pataikyti į taikinį, gaunami iš žinomos santykinės paleidimo vietos ir taikinio vietos. Tokiu atveju sviedinio trajektorija gali būti apskaičiuota iš anksto, o sviedinyje yra įtaisai, užtikrinantys jo judėjimą pagal tam tikrą apskaičiuotą programą.

Kitais atvejais santykinė paleidimo vietos ir taikinio vieta nuolat kinta. Norint šiais atvejais pataikyti į taikinį, reikia turėti prietaisus, kurie seka taikinį ir nuolat nustato santykinę sviedinio ir taikinio padėtį. Iš šių prietaisų gauta informacija naudojama sviedinio judėjimui valdyti. Valdymas turi užtikrinti raketos judėjimą į taikinį palankiausia trajektorija.

Norint visapusiškai apibūdinti raketos skrydį, neužtenka žinoti tik tokius jos judėjimo elementus kaip trajektorija, nuotolis, aukštis, skrydžio greitis ir kiti dydžiai, apibūdinantys raketos svorio centro judėjimą. Raketa gali užimti įvairias pozicijas erdvėje, palyginti su jos svorio centru.

Raketa yra didelio dydžio korpusas, susidedantis iš daugelio komponentų ir dalių, pagamintų iš jų tam tikru mastu tikslumu. Judėjimo metu jis patiria įvairius trikdžius, susijusius su neramiąja atmosferos būkle, elektrinės veikimo netikslumais, įvairiais trukdžiais ir kt. Šių klaidų derinys, nenumatytas skaičiavime, lemia faktas, kad tikrasis judėjimas labai skiriasi nuo idealaus. Todėl norint efektyviai valdyti raketą, būtina pašalinti nepageidaujamą atsitiktinių trikdančių įtakų įtaką arba, kaip sakoma, užtikrinti raketos judėjimo stabilumą.

c) koordinates, kurios nustato raketos padėtį erdvėje.

Įvairių ir sudėtingų raketos judesių tyrimas gali būti labai supaprastintas, jei raketos judėjimas vaizduojamas kaip jos svorio centro transliacinio judėjimo ir sukimosi judėjimo apie gravitacijos centrą suma. Aukščiau pateikti pavyzdžiai aiškiai parodo, kad norint užtikrinti raketos judėjimo stabilumą, itin svarbu turėti jos stabilumą svorio centro atžvilgiu, t.y., raketos kampinį stabilizavimą. Raketos sukimasis svorio centro atžvilgiu gali būti pavaizduotas kaip sukimosi judesių suma apie tris statmenas ašis, kurios turi tam tikrą orientaciją erdvėje. 7 pav. pavaizduota ideali plunksnuota raketa, skriejanti apskaičiuota trajektorija. Koordinačių sistemų, kurių atžvilgiu mes stabilizuosime raketą, kilmė bus išdėstyta raketos svorio centre. Nukreipkime X ašį liestinės trajektorijos raketos judėjimo kryptimi. Y ašis bus nubrėžta trajektorijos plokštumoje, statmenoje X ašiai, o ašis

Sukimosi aplink Z ašį kampas vadinamas žingsnio kampu.

Apskaičiuota balistinių raketų trajektorija yra XOY plokštumoje, vadinamoje šaudymo plokštuma, ir yra nustatoma pagal dvi koordinates X ir Y.

Išvada:

„Šiame darbe daug sužinojau apie balistiką, balistinį kūnų judėjimą, apie raketų skrydį, jų koordinačių radimą erdvėje.

Bibliografija

Kasjanovas V.A. - Fizikos 10 klasė; Petrovas V.P. - Raketų valdymas; Žakovas A.M. -

Balistinių raketų ir kosminių objektų valdymas; Umanskis S.P. - Kosmonautika šiandien ir rytoj; Ogarkovas N.V. - Karinis enciklopedinis žodynas.

Rengiant šį straipsnį buvo panaudota viešai prieinama interneto medžiaga.



Mokslinis darbas fizikoje
tema:
Balistinis kūnų judėjimas

Baigė 10 klasės mokiniai

Voznesenskis Dmitrijus

Gavrilovas Artiomas

Teorinė dalis

Balistinio judėjimo atsiradimo istorija

- Daugelyje karų per visą žmonijos istoriją kariaujančios šalys, įrodydamos savo pranašumą, pirmiausia naudojo akmenis, ietis ir strėles, o vėliau patrankų sviedinius, kulkas, sviedinius ir bombas.

– Mūšio sėkmę daugiausia lėmė pataikymo į taikinį tikslumas.

- Tuo pačiu metu karys vizualiai užfiksavo tikslų akmens metimą, pataikyti į priešą skraidančia ietimi ar strėle. Tai leido tinkamai treniruotis pakartoti savo sėkmę kitame mūšyje.

- Tobulėjant technologijoms žymiai padidėjo sviedinių ir kulkų greitis ir nuotolis, o tai įgalino nuotolines kovas. Tačiau kario įgūdžių, jo akies ryžtingumo nepakako, kad pirmas tiksliai pataikyti į artilerijos dvikovos taikinį.

– Noras laimėti skatino balistikos atsiradimą (iš graikiško žodžio ballo – metu).

Balistika kaip mokslas

Balistika – tai mokslas apie sviedinių, minų, kulkų, nevaldomų raketų judėjimą šaudymo (paleidimo) metu. Pagrindinės balistikos dalys: vidinė balistika ir išorinė balistika. Realių procesų, vykstančių degant parakui, sviedinių, raketų (ar jų modelių) ir kt. judėjimo, tyrimas yra balistikos eksperimento objektas. Išorinė balistika tiria sviedinių, minų, kulkų, nevaldomų raketų ir kt. judėjimą pasibaigus jų jėgos sąveikai su ginklo vamzdžiu (paleidikliu), taip pat veiksnius, turinčius įtakos šiam judėjimui. Pagrindinės išorinės balistikos sekcijos yra: jėgų ir momentų, veikiančių sviedinį skrendant, tyrimas; sviedinio masės centro judėjimo tyrimas, siekiant apskaičiuoti trajektorijos elementus, taip pat sviedinio judėjimas. Masės centras, siekiant nustatyti jo stabilumą ir sklaidos charakteristikas. Išorinės balistikos skyriai taip pat yra pataisų teorija, duomenų gavimo metodų, skirtų šaudymo lentelėms sudaryti, kūrimas ir išorinis balistinis dizainas. Sviedinių judėjimą ypatingais atvejais tiria specialūs išorinės balistikos, aviacijos balistikos, povandeninės balistikos ir kt.

Pagrindiniai balistikos terminai

- Išorinė balistika

- Vidinė balistika

- Balistinio ginklo lankstumas

- Balistinė raketa

- balistinis takelis

- Balistinio šaudymo sąlygos

- Balistinis pasirodymas

- balistinis skaičiuotuvas

- balistinis nusileidimas

- balistinis panašumas

- Balistinis koeficientas

- balistinė kamera

Gravitacijos dėsnis

- Balistinis judėjimas - judėjimas dėl gravitacijos, kurio metu kūnas juda, atsižvelgiant į pasipriešinimo jėgas, su pagreičiu. Izaokas Niutonas tyrinėjo judėjimo dėsnius.

Izaokas Niutonas

I. Niutono dėsnio atradimas

Vėlyvomis dienomis Izaokas Niutonas papasakojo, kaip tai atsitiko: jis vaikščiojo savo tėvų dvare esančiame obuolių sode ir staiga dienos danguje pamatė mėnulį. Ir jam prieš akis nuo šakos nulūžo obuolys ir nukrito ant žemės. Kadangi Niutonas tuo pat metu dirbo ties judėjimo dėsniais ( cm. Niutono mechanikos dėsniai), jis jau žinojo, kad obuolys pateko į Žemės gravitacinio lauko įtaką. Jis taip pat žinojo, kad Mėnulis ne tik kabo danguje, bet sukasi orbita aplink Žemę, todėl jį veikia kažkokia jėga, kuri neleidžia ištrūkti iš orbitos ir nuskristi tiesia linija. , į kosmosas. Tada jam kilo mintis, kad galbūt tai ta pati jėga, dėl kurios ir obuolys nukrenta į žemę, ir mėnulis lieka orbitoje aplink žemę.

Iš įstatymo

Niutono skaičiavimų rezultatai dabar vadinami gravitacijos dėsnis Niutonas. Pagal šį dėsnį tarp bet kurios kūnų poros visatoje egzistuoja abipusės traukos jėga. Kaip ir visi fizikiniai dėsniai, ji yra matematinės lygties forma. Jeigu M ir m yra dviejų kūnų masės ir D- atstumas tarp jų, tada jėga F abipusė gravitacinė trauka tarp jų yra lygi:

- F =GMm/D2

- kur G- eksperimentiniu būdu nustatyta gravitacinė konstanta. SI vienetais jo reikšmė yra maždaug 6,67 × 10–11.

Henris Cavendishas

G. Cavendish patirtis

Įsteigimas Niutonas gravitacijos dėsnis pasirodė pagrindinis įvykis istorijoje fizika. Jo vertę pirmiausia lemia gravitacinės sąveikos universalumas. Viena iš centrinių astronomijos dalių – dangaus mechanika – pagrįsta visuotinės gravitacijos dėsniu. Mes jaučiame traukos jėgą į Žemę, tačiau mažų kūnų trauka vienas prie kito yra nepastebima. Reikėjo eksperimentiškai įrodyti visuotinės gravitacijos dėsnio galiojimą ir paprastiems kūnams. Būtent tai padarė G. Cavendishas, ​​kartu nustatęs vidutinį Žemės tankį.

Patirtis:

Praktinė dalis

Balistikos taikymas praktikoje

Padidėjus sviedinio nukrypimo kampui, tuo pačiu pradiniu greičiu skrydžio nuotolis mažėja, o aukštis didėja.

Kitas atvejis:

- padidėjus pradiniam sviedinio greičiui, esant tokiam pat nukrypimo kampui, didėja sviedinio nuotolis ir aukštis

Išvada:

- Didėjant sviedinio nukreipimo kampui, esant tam pačiam pradiniam greičiui, skrydžio nuotolis mažėja, o aukštis didėja, o didėjant pradiniam sviedinio greičiui, esant tuo pačiu nukrypimo kampui, nuotolis ir sviedinio aukščio padidėjimas

balistinės raketos trajektorija

Trajektorija valdomos raketos

Koordinatės, nustatančios raketos padėtį erdvėje

Nesvarumas

- Nesvarumas- mūsų stebima būsena, kai kūno sąveikos jėga su atrama ( kūno svoris) kylantis iš gravitacinis traukos, kitų masės jėgų, ypač inercijos jėgos, atsirandančios dėl pagreitinto kūno judėjimo, veikimo nėra

Perkrova

- Perkrova – kūno svorio padidėjimas, kurį sukelia pagreitėjęs atramos ar pakabos judėjimas

- Povandeninės balistinės raketos(SLBM) – balistinių raketų padėtas ant povandeniniai laivai .

RBPL TSRS/Rusija

RBPL JAV

RS-18, tarpžemyninė balistinė raketa

– Raketa RS-18 yra viena pažangiausių tarpžemyninių balistinių raketų Rusijoje. Jo kūrimas prasidėjo 1967 m. MPO Mashinostroeniya projektavimo biure, esančiame Reutove, Maskvos srityje.

– Priimta 1980 m. gruodžio 17 d. Pagal šią raketą buvo sukurtas padidinto saugumo siloso paleidimo įrenginys, taip pat naujas priemonių rinkinys priešraketinei gynybai įveikti. 1981 m. sausį pirmieji pulkai su UR-100N UTTKh pradėjo vykdyti kovines pareigas. Iš viso kovinei tarnybai buvo skirta 360 RS-18 siloso paleidimo įrenginių.

Parengė 9 „m“ klasės mokinys Petras Zaicevas.

Ι Įvadas:

1) Darbo tikslai ir uždaviniai:

„Pasirinkau šią temą, nes ją man rekomendavo klasės auklėtoja-fizikos mokytoja, taip pat man pačiai ši tema labai patiko. Šiame darbe noriu daug sužinoti apie balistiką ir balistinį kūnų judėjimą.

ΙΙ Pagrindinė medžiaga:

1) Balistikos ir balistinio judėjimo pagrindai.

a) balistikos atsiradimo istorija:

Daugelyje karų per visą žmonijos istoriją kariaujančios šalys, įrodydamos savo pranašumą, pirmiausia naudojo akmenis, ietis ir strėles, o vėliau patrankų sviedinius, kulkas, sviedinius ir bombas.

Mūšio sėkmę daugiausia lėmė pataikymo į taikinį tikslumas.

Tuo pačiu metu taiklų akmens metimą, pataikyti į priešą skraidančia ietimi ar strėle karys fiksavo vizualiai. Tai leido tinkamai treniruotis pakartoti savo sėkmę kitame mūšyje.

Dėl sviedinių ir kulkų greičio bei nuotolio, kuris žymiai išaugo tobulėjant technologijoms, buvo įmanomi nuotoliniai mūšiai. Tačiau kario įgūdžių, jo akies ryžtingumo nepakako, kad pirmas tiksliai pataikyti į artilerijos dvikovos taikinį.

Noras laimėti skatino balistikos atsiradimą (iš graikiško žodžio ballo – metu).

b) pagrindinės sąlygos:

Balistikos atsiradimas siekia XVI a.

Balistika – tai mokslas apie sviedinių, minų, kulkų, nevaldomų raketų judėjimą šaudymo (paleidimo) metu. Pagrindinės balistikos dalys: vidinė balistika ir išorinė balistika. Realių procesų, vykstančių degant parakui, sviedinių, raketų (ar jų modelių) ir kt. judėjimo, tyrimas yra balistikos eksperimento objektas. Išorinė balistika tiria sviedinių, minų, kulkų, nevaldomų raketų ir kt. judėjimą pasibaigus jų jėgos sąveikai su ginklo vamzdžiu (paleidikliu), taip pat veiksnius, turinčius įtakos šiam judėjimui. Pagrindinės išorinės balistikos sekcijos yra: jėgų ir momentų, veikiančių sviedinį skrendant, tyrimas; sviedinio masės centro judėjimo tyrimas, siekiant apskaičiuoti trajektorijos elementus, taip pat sviedinio judėjimas. Masės centras, siekiant nustatyti jo stabilumą ir sklaidos charakteristikas. Išorinės balistikos skyriai taip pat yra pataisų teorija, duomenų gavimo metodų, skirtų šaudymo lentelėms sudaryti, kūrimas ir išorinis balistinis dizainas. Sviedinių judėjimą ypatingais atvejais tiria specialūs išorinės balistikos, aviacijos balistikos, povandeninės balistikos ir kt.

Vidinė balistika tiria sviedinių, minų, kulkų ir kt judėjimą ginklo kiaurymėje, veikiant parako dujoms, bei kitus procesus, vykstančius šaudant į parako raketos kanalą ar kamerą. Pagrindinės vidinės balistikos sekcijos yra: pirostatika, tirianti parako degimo ir dujų susidarymo pastoviame tūryje modelius; pirodinamika, kuri tiria procesus gręžinyje degimo metu ir nustato ryšį tarp jų, gręžinio projektavimo charakteristikas ir apkrovos sąlygas; pabūklų, raketų, šaulių ginklų balistinis dizainas. Balistika (tiria pasekmių laikotarpio procesus) ir parako raketų vidinė balistika (tiria kuro degimo kameroje modelius ir dujų nutekėjimą per purkštukus, taip pat jėgų ir veiksmų atsiradimą nevaldomose raketose).

Ginklo balistinis lankstumas yra šaunamojo ginklo savybė, leidžianti išplėsti jo kovines galimybes ir padidinti veiksmo efektyvumą keičiant balistinį. charakteristikos. Pasiekta pakeitus balistinį. koeficientas (pavyzdžiui, įvedant stabdžių žiedus) ir pradinis sviedinio greitis (naudojant kintamus užtaisus). Kartu su aukščio kampo pasikeitimu tai leidžia gauti didelius kritimo kampus ir mažesnę sviedinių sklaidą tarpiniuose diapazonuose.

Balistinė raketa – tai raketa, kuri, išskyrus santykinai nedidelį plotą, seka laisvai metamo kūno trajektorija. Skirtingai nuo sparnuotųjų raketų, balistinės raketos neturi atraminių paviršių, kurie sukurtų keliamąją galią skrendant atmosferoje. Kai kurių balistinių raketų skrydžio aerodinaminį stabilumą užtikrina stabilizatoriai. Prie balistinių raketų priskiriamos įvairios paskirties raketos, erdvėlaivių nešančiosios raketos ir kt. Jos yra vienpakopės ir daugiapakopės, valdomos ir nevaldomos. Pirmąsias kovines balistines raketas FAU 2- pasaulinio karo pabaigoje panaudojo nacistinė Vokietija. Balistinės raketos, kurių nuotolis didesnis nei 5500 km (pagal užsienio klasifikaciją - daugiau nei 6500 km), vadinamos tarpžemyninėmis. balistinių raketų. (MBR). Šiuolaikinių ICBM skrydžio nuotolis yra iki 11 500 km (pavyzdžiui, amerikietiškas Minutemanas yra 11 500 km, Titan-2 - apie 11 000 km, Trider-1 - apie 7 400 km). Jie paleidžiami iš antžeminių (minų) paleidimo įrenginių arba povandeninių laivų. (iš paviršinės arba povandeninės padėties). ICBM atliekami kaip daugiapakopiai, su skysto ar kietojo kuro varymo sistemomis, gali būti aprūpinti monoblokais arba daugkartinio krūvio branduolinėmis galvutėmis.

Balistinis takelis, spec. įrengta ant meno. daugiakampio plotas eksperimentui, judesio meno studijoms. sviediniai, mini ir kt. Balistinėje trasoje sumontuoti atitinkami balistiniai įtaisai ir balistinė įranga. taikiniai, kurių pagalba eksperimentinio šaudymo pagrindu nustatoma oro pasipriešinimo funkcija (dėsnis), aerodinaminės charakteristikos, transliacijos ir virpesių parametrai. judėjimas, pradinės išvykimo sąlygos ir sviedinio sklaidos charakteristikos.

Balistinio šaudymo sąlygos, balistinio rinkinys. charakteristikos, turinčios didžiausią įtaką sviedinio (kulkos) skrydžiui. Normalios arba lentelės formos balistinio šaudymo sąlygos – tai sąlygos, kai sviedinio (kulkos) masė ir pradinis greitis yra lygūs apskaičiuotajam (lentelė), užtaisų temperatūra yra 15 °C, o sviedinio (kulkos) forma. ) atitinka nustatytą brėžinį.

Balistinės charakteristikos, pagrindiniai duomenys, lemiantys šaudymo proceso raidą ir sviedinio (minų, granatos, kulkų) judėjimą angoje (vidinis balistinis) arba trajektorija (išorinis balistinis). Pagrindinės intrabalistinės charakteristikos: ginklo kalibras, užtaiso kameros tūris, užtaiso tankis, sviedinio kelio ilgis angoje, santykinė užtaiso masė (jos santykis su svaidyklės mase). sviedinys), parako stiprumas, maks. slėgis, priverstinis slėgis, raketinio kuro degimo progresyvumo charakteristikos ir tt Pagrindinės išorinės balistinės charakteristikos yra: pradinis greitis, balistinis koeficientas, metimo ir išskridimo kampai, vidutiniai nuokrypiai ir kt.

Balistinis kompiuteris, elektroninis prietaisas šaudymui (dažniausiai tiesioginei ugniai) iš tankų, pėstininkų kovos mašinų, mažo kalibro priešlėktuvinių pabūklų ir kt. Balistinis kompiuteris atsižvelgia į informaciją apie taikinio ir jo objekto koordinates bei greitį, vėją , temperatūra ir oro slėgis, pradinis greitis ir sviedinio paleidimo kampai ir kt.

Balistinis nusileidimas, nekontroliuojamas besileidžiančio erdvėlaivio (kapsulės) judėjimas nuo išvykimo iš orbitos momento iki paviršiaus atžvilgiu nurodytos planetos pasiekimo.

Balistinis panašumas, artilerijos dalių savybė, kurią sudaro priklausomybių, apibūdinančių parako užtaiso degimo procesą, kai šaudoma į įvairių artilerijos sistemų angas, panašumas. Balistinio panašumo sąlygas tiria panašumo teorija, kuri remiasi vidinės balistikos lygtimis. Remiantis šia teorija, sudaromos balistinės lentelės, kurios naudojamos balistinėje. dizainas.

Balistinis koeficientas (C), viena iš pagrindinių išorinių sviedinio (raketos) balistinių charakteristikų, atspindinti jo formos koeficiento (i), kalibro (d) ir masės (q) įtaką gebėjimui įveikti oro pasipriešinimą skrydžio metu. . Jis nustatomas pagal formulę C \u003d (id / q) 1000, kur d yra m, o q yra kg. Kuo mažiau balistinis koeficientas, tuo lengviau sviedinys įveikia oro pasipriešinimą.

Balistinė kamera – specialus prietaisas, skirtas fotografuoti šūvio reiškinį ir jį lydinčius procesus angoje ir trajektorijoje, siekiant nustatyti kokybines ir kiekybines ginklo balistines charakteristikas. Leidžia atlikti momentinį vienkartinį fotografavimą į.-l. tiriamo proceso fazės arba nuosekli didelės spartos fotografavimas (daugiau nei 10 tūkst. kadrų/s) įvairių fazių. Pagal apšvitos gavimo būdą B.F. yra kibirkštiniai, su dujinės šviesos lempomis, su elektrooptinėmis langinėmis ir radiografinėmis impulsinėmis.

Kalibras- šaunamojo ginklo vamzdžio angos skersmuo, taip pat sviedinio (kulkos) skersmuo, tai vienas pagrindinių dydžių, lemiančių šaunamojo ginklo galią.

Kalibras nustatomas pagal lygiavamzdžiai ginklai pagal vidinį vamzdžio skersmenį, šautuvui - pagal atstumą tarp priešingų šaudymo laukų, sviediniams (kulkoms) - pagal didžiausią skerspjūvį. ginklai su kūginė statinė pasižymi įvesties ir išvesties kalibrais.

Medžioklinio šautuvo kalibrą įprasta matuoti ne milimetrais, o pagal sferinių kulkų skaičių, kurį galima išmesti tam tikram ginklui iš vieno angliško svaro švino, kuris yra lygus 456 gramams. Todėl kuo mažesnis skaitmeninis ginklo kalibro žymėjimas, tuo didesnis jo kalibras milimetrų sistemoje.

Remiantis apibrėžimu, koks yra medžioklinio lygiavamzdžio ginklo kalibras, t.y. kad vardinis kalibras yra apvalių (rutulinių) kulkų, išmestų iš vieno svaro (angliškai svorio vienetai) gryno švino, skaičius, tiksliai atitinkantis imtuvo vamzdžio angą, tada normalus šūvio sviedinio svoris pagal kalibrą nustatomas iš formulė: C \u003d 454 / K (g), kur C yra sviedinio svoris gramais, 454 (tiksliau, 453,6 g) yra vieno angliško svaro gryno švino svorio ekvivalentas gramais, o K yra kalibras pistoleto nominaliąja verte (10, 12, 16, 20 ir kt.).

Pagal aukščiau pateiktą formulę normalus 24 kalibro sviedinio svoris išilgai angos skersmens bus: C \u003d 454/24 \u003d 18,9 (g) arba suapvalintas 19 g. Nustatyti sviedinio svorio nuokrypiai pagal formulę +1,0 g Atsižvelgiant į tai, kad pabūklai yra žymiai lengvesni, nei reikalauja normalaus kalibro sviedinio svoris, reikia patikrinti sviedinio svorį pagal viso ginklo svorį. Iš praktikos nustatyta, kad esant vidutiniams pradiniams sviedinio greičiams nuo 350 iki 375 m/s, atatranka bus toleruojama, jei sviedinio svoris neviršys: 12 gabaritų - nuo 1/100 iki 1/94 viso svorio. pistoleto, 16 gabaritų - 1/100, 20 gabaritų - 1/112, 24 gabaritų - 1/122, 28 gabaritų - 1/136 ir 32 gabaritų - 1/148 viso pistoleto svorio . Taigi su 2,5 kg pistoletu, sveriančiu 2,5 kg, sviedinio svoris bus 20,5 g Iš to matyti, kad šio ginklo svoris atitinka jo kalibrą. Gaminant buitinius ginklus, dažniausiai paaiškėja, kad pistoleto svoris gerokai viršija tai, kas turėtų būti pagal jo kalibrą, o sviedinio svoris, nustatomas pagal ginklo svorį, bus žymiai didesnis už tą, buvo nustatytas pagal apvalios kulkos kalibrą. Šiuo atveju turėtų būti naudojamas įprastas sviedinio svoris, gautas pagal ginklo kalibrą, o ne pagal jo svorį. Jei sviedinio svoris, nustatytas pagal ginklo svorį, yra mažesnis nei nustatytas pagal kalibrą, tokiu atveju reikia sustoti ties sviediniu, rastu pagal ginklo svorį. Kitaip tariant, visais atvejais paimkite sviedinio svorį, kuris bus mažesnis.

Apibendrinant reikėtų pažymėti, kad atlikę nurodytą skaičiavimą ir patikrinimą tam tikram ginklui, jie sustoja ties gautu sviedinio svoriu per visą jo egzistavimo laiką su konkrečiu medžiotoju. Visi pageidaujami ginklo veikimo pokyčiai pasiekiami tik pakeitus parako svorį ir šovinių užtaisymo būdą.

Šaulių šaulių ginklų kalibras

Šaulių šaulių ginklų kalibras JAV, Didžiojoje Britanijoje ir daugelyje kitų šalių nurodomas colio dalimis (.308 Winchester; JAV - šimtosiomis dalimis (0,45 colio), JK - tūkstantosiomis dalimis (0,450 colio). ). Rašant nulis ir kablelis pakeičiami tašku, o vietoj "colių" naudojamas "cal" arba visai praleidžiamas (.45 cal.; .450 cal.) šnekamoji kalba ištarti: „keturiasdešimt penktas kalibras“, „keturi šimtai penkiasdešimties kalibras“.

Kitose šalyse jis matuojamas milimetrais – 9 × 18 (pirmas skaičius yra kalibras, antrasis – rankovės ilgis milimetrais). Čia reikia turėti omenyje, kad rankovės ilgis yra ne kalibro, o kasetės charakteristika. To paties kalibro kasetės gali būti skirtingi ilgiai. Taip pat reikia turėti omenyje, kad toks „skaitmeninis“ įrašas daugiausia naudojamas armijos šoviniams Vakaruose. Dėl civilių globėjų prie kalibro dažniausiai pridedamas firmos ar ginklo modelio pavadinimas, pavyzdžiui, keturiasdešimt penktasis Colt, trisdešimt aštuntasis Magnum. Yra ir sudėtingesnių pavadinimų, pavyzdžiui, devynių milimetrų Browning yra trumpas, o tai taip pat yra trys šimtai aštuoniasdešimtas automobilis. Aukščiau pateiktas aprašymas atsirado dėl to, kad beveik kiekviena ginklų kompanija turi savo patentuotas kasetes. skirtingos savybės. Rusijoje (anksčiau SSRS) šovinių nomenklatūra yra suvienodinta, todėl plačiai naudojama: 9 mm, 7,62 mm, 5,45 mm, 5,6 mm.

Rusijoje iki 1917 m. ir daugelyje kitų šalių kalibras buvo matuojamas linijomis. Viena linija = 0,1 colio = 2,54 mm. Šiuolaikiniame žodyne įsitvirtino pavadinimas „trijų eilučių“, kuris pažodžiui reiškia „Mosin sistemos šautuvas, kurio kalibras yra trijų eilučių“.

Kai kuriose šalyse kalibras yra atstumas tarp šautuvo laukų (mažiausias angos skersmuo), kitose - atstumas tarp šautuvo dugnų (didžiausias skersmuo). Dėl to, naudojant tą patį kalibro žymėjimą, kulkos ir skylių skersmenys skiriasi. Pavyzdžiai yra 9x18 Makarovas ir 9x19 Parabellum.

Makarovas turi 9 mm - atstumas tarp laukų, kulkos skersmuo yra 9,25 mm.

Parabellum atstumas tarp dugnų yra atitinkamai 9 mm, kulkos skersmuo yra 9 mm, o atstumas tarp laukų - 8,8 mm.

Sutarta šūvis

Sutarto šulinio skersmens apskaičiavimas apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Šūvio skersmuo = n * angos skersmuo ties snukiu.

n yra konstanta, priklausanti nuo sluoksnio nugarų skaičiaus.

Jei 3 smūgis – n = 0,46;

Kai sluoksnyje yra 7 sekcijų, formulė yra tokia:

Šūvio skersmuo = angos skersmuo prie snukio / 3.

N = (21*P) / R3, kur:

N - granulių skaičius

P yra sviedinio svoris gramais

R – šūvio spindulys mm

Universali skylės skersmens skaičiavimo formulė:

3–(76500/K), kur:

K - kalibras išreikštas apvaliomis kulkomis.

Formulės, kurių gali prireikti renkantis ginklą

1. Balanso indikatorius.

Pistoleto pusiausvyra paprastai reiškia jo svorio centro vietą, palyginti su vamzdžių užraktu, kai pistoletas surenkamas ir vamzdžiai yra uždaryti. Gerai subalansuoto pistoleto svorio centras yra 40–45 mm atstumu nuo užrakto, didelio masto - 65, 75 mm.

Pati formulė: Pb \u003d Vr / Saulė, kur:

Vp - bendra ginklo masė.

Saulė yra kamienų masė be dilbio.

Balanso indikatorius turi būti ribose:

nuo 2 iki 2,3 - dvivamzdžiams lygiavamzdžiams medžiokliniams šautuvams

nuo 1,8 iki 1,96 - už trivamzdžius kombinuotus medžioklinius šautuvus

nuo 1,75 iki 1,8 - dvivamzdžiams šautuvų medžioklės reikmenims, šautuvams ir karabinams

2. Sodinimo koeficientas

Pistoleto judrumas vadinamas jo judrumu arba valdymo paprastumu. Tai priklauso nuo teisingo pistoleto masės pasiskirstymo išilgai pagrindinių mazgų (vamzdis su dilbiu ir imtuvas su užpakaliu), o pačiuose mazguose nuo masės pasiskirstymo arčiau viso pistoleto svorio centro, o ne jo galai.

Kp = Vk.p. / (Saulė+Saulė), kur:

Vk.p. - imtuvo masė su užpakaliu

Saulė – kamienų svoris

Vts – dilbio masė.

Puikios kokybės ginklai turi Kp lygų 1, pistoletai su lengvąja vamzdžiais turi daugiau nei 1, o ginklai su sunkiavamzdžiais turi Kp mažiau nei 1.

Perkant ginklą, reikia turėti omenyje, kad jo masė turėtų būti tam tikra šaulio masės dalis:

iki 1/21 nuo 50-55 kg;

iki 1/22 nuo 60-65 kg;

iki 1/23 nuo 70-75 kg;

iki 1/24 nuo 80-85 kg;

iki 1/25 nuo 90-95 kg;

iki 1/26 nuo 100 kg ir daugiau

Didėjant ginklo masei, šaulys dažniausiai pavargs.

Formulės, kurių gali prireikti taikant ginklą

1. Sviedinio santykis.

A) nuo pistoleto svorio Sviedinio svoris \u003d pistoleto svoris / sviedinio koeficientas

12 gabaritų sviedinio koeficientas yra nuo 94 iki 100

Pavyzdžiui, 3,4 kg sveriančio ginklo mažiausias sviedinio svoris bus 34 gramai (3400/100), didžiausias - 36,2 (3400/94) gramai.

B) sviedinio svoris pagal kalibrą. Kaip žinote, lygiavamzdžio ginklo kalibras yra apvalių kulkų, kurias galima pagaminti iš 1 svaro švino, skaičius. Taigi, sviedinio svoris bus lygus rezultatui, padalijus svaro masę iš kalibro. Tuo pačiu metu - 1 anglų svaras = 453,592 g, 1 Trejybės svaras = 373,241 g, 1 prancūzų svaras = 489,5 g, vienas Rusijos svaras - 409,512 g. Iš esmės standartas buvo anglų svaras, bet aš duodu visas rūšis, nes skaičiai įdomūs skaičiuojant. Tuo pačiu metu visų tipų svarų sviedinio svorio aritmetinis vidurkis 12 gabaritų yra 35,95 g.

2. Įkrovimo koeficientas.

Bedūmių miltelių užtaiso svoris nustatomas pagal formulę

P \u003d D * B, kur:

P yra parako įkrova

D – Šūvio sviedinys g

B - Balistinio koeficiento dedamoji žiemai - 0,056; vasarai - 0,054

Užtaiso svoris = sviedinio svoris / įkrovos koeficientas

Vidutinis 12 gabaritų įkrovos koeficientas yra 16 nerūkantiems milteliams; už dūminį - 5,5.

Stiprus gruntas gali padidinti slėgį P iki 100 kgf / cm2 (iki 9810x104 Pa) ar daugiau.

Bedūmių miltelių įkrovos padidėjimas 0,05 g padidina slėgį P iki 15-17 kgf / cm2 (iki 147,2x104 - 166,8x104 Pa)

Padidėjus sviedinio masei 1 g, slėgis P padidėja iki 5,5–15 kgf / cm2.

Dūmų milteliai dega 2200-2300 laipsnių Celsijaus temperatūroje, bedūmiai – 2400 laipsnių.

Deginant 1 kg dūmų miltelių susidaro 300 litrų dujinių produktų, 1 kg bedūmių miltelių - 900 litrų.

Kaitinant dujas kas 273 laipsnių Celsijaus, jų tūris ir elastingumas padidėja 100%.

Padidinus statinės ilgį kas 100 mm, pradinis sviedinio greitis padidėja vidutiniškai 7–8 m / s, toks pat greičio padidėjimas pasiekiamas pridedant 0,05 g bedūmių miltelių.

Miltelių dujos veikia sviedinį išėjus iš vamzdžio 25 kalibrų atstumu nuo snukio ir padidina snukio greitį vidutiniškai 2,5%.

Padidėjus sviedinio masei 1 g, pradinis greitis sumažėja 3,3 m/s.

Šaudymui iš graižtvinių ginklų: Kova su šautuvu tikrinama 3, 4, 5 arba 10 šovinių. Po iš anksto nustatyto šūvių skaičiaus nustatomas vidurinis smūgio taškas ir jo nuokrypis nuo nukreipimo taško vertikaliai ir horizontaliai. Tada nustatykite apskritimo, kuriame yra visos kulkos skylės, skersmenį arba vieną mažiau, jei jis aiškiai skyrė šoną. Kulkų, pataikymų vertikaliai ir horizontaliai, vidurio taško nuokrypiai nuo nukreipimo taško parodys, kiek reikia pastumti priekinį ar galinį taikiklį į aukštį arba šonine kryptimi.

Be smūgio vidurio taško nuokrypių nuo nukreipimo taško dydžio, jūs taip pat turite žinoti tam tikro ginklo stebėjimo linijos ilgį ir šaudymo atstumą.

Priekinio taikiklio arba galinio taikiklio judėjimo vertė x nustatoma pagal formulę:

X \u003d (Pl * Ov [arba Og]) / D, kur:

D - šaudymo atstumas, mm

Pl - nukreipimo linijos ilgis, mm

Ov (arba Og) - smūgio vidurio taško nuokrypiai nuo nukreipimo taško atitinkamai vertikaliai Ov ir horizontaliai Og

Tarkime, kad stebėjimo linijos Pl ilgis yra 500 mm, šaudymo atstumas yra 50 000 mm (50 m), o smūgių vidurio taško aukščio nuokrypis virš nukreipimo taško yra 120 mm. Tada priekinio žvilgsnio korekcijos vertė:

X \u003d 500 * 120 / 50 000 \u003d 1,2 mm.

Daugiau apie balistiką

Šaudant beorėje erdvėje didžiausias horizontalus sviedinio nuotolis atitinka 45 laipsnių metimo kampą. Metimo kampas, atitinkantis maksimalų sviedinio nuotolią, balistikoje paprastai vadinamas didžiausio nuotolio kampu.

Realiai didžiausio nuotolio kampas niekada nebūna 45° ir, priklausomai nuo sviedinio masės ir formos, svyruoja nuo 28 iki 43 laipsnių. Šiuolaikiniams graižtviniams ginklams maksimalus nuotolio kampas yra 35 laipsniai, šautuvų - 30-32 laipsniai.

Maksimalus šūvio skrydžio nuotolis yra maždaug lygus šimtų metrų skaičiui, tai yra atskiro šūvio skersmens sveikų milimetrų skaičius, išklotas didžiausiu pradiniu greičiu 375–400 m / s.

Kylant temperatūrai, pistoletas „pakyla“, o mažėjant – „nusileidžia“. normali temperatūra laikoma 15 laipsnių C.

Kai barometrinis slėgis mažėja, sviedinys nuskrenda toliau ir pataiko aukščiau, ir atvirkščiai, kai barometrinis slėgis didėja.

Temperatūrai didėjant (arba mažėjant) kas 10 laipsnių. Pradinis šūvio sviedinio greitis padidėja (arba sumažėja) 7 m/s.

Vadinama įsivaizduojama linija, erdvėje apibūdinta judančio sviedinio svorio centru trajektorija(34 pav.). Jis susidaro veikiant šioms jėgoms: inercijai, gravitacijai, oro pasipriešinimui ir jėgai, atsirandančiai dėl oro retėjimo už sviedinio.

Kai sviedinį vienu metu veikia kelios jėgos, kiekviena iš jų praneša jam apie tam tikrą judėjimą, o sviedinio padėtis po tam tikro laiko nustatoma pagal judesių, turinčių skirtingą kryptį, pridėjimo taisyklę. Norint suprasti, kaip formuojasi sviedinio trajektorija erdvėje, reikia atsižvelgti į kiekvieną iš sviedinį veikiančių jėgų atskirai.

Ballistikoje įprasta laikyti trajektoriją aukščiau (arba žemiau) ginklo horizonto. Prie ginklų horizonto yra įsivaizduojama begalinė horizontali plokštuma, besitęsianti visomis kryptimis ir einanti per išvykimo tašką. Išvykimo vieta vadinamas statinės snukio centru. Pėdsakas iš einančios horizontalios plokštumos vaizduojamas kaip horizontali linija.

Jei darysime prielaidą, kad sviedinį išėjus iš kiaurymės jokia jėga neveikia, tai sviedinys, judėdamas inercija, skris erdvėje be galo, tiesia linija angos ašies kryptimi ir tolygiai. Jei išėjus iš gręžinio ją veikia tik viena gravitacijos jėga, tai tokiu atveju ji pradės kristi griežtai vertikaliai žemyn link Žemės centro, paklusdama laisvo kūnų kritimo dėsniams.

Balistika ir balistinis judėjimas

Parengė 9 „m“ klasės mokinys Petras Zaicevas.

Ι Įvadas:

1) Darbo tikslai ir uždaviniai:

„Pasirinkau šią temą, nes ją man rekomendavo klasės auklėtoja-fizikos mokytoja, taip pat man pačiai ši tema labai patiko. Šiame darbe noriu daug sužinoti apie balistiką ir balistinį kūnų judėjimą.

ΙΙ Pagrindinė medžiaga:

1) Balistikos ir balistinio judėjimo pagrindai.

a) balistikos atsiradimo istorija:

Daugelyje karų per visą žmonijos istoriją kariaujančios šalys, įrodydamos savo pranašumą, pirmiausia naudojo akmenis, ietis ir strėles, o vėliau patrankų sviedinius, kulkas, sviedinius ir bombas.

Mūšio sėkmę daugiausia lėmė pataikymo į taikinį tikslumas.

Tuo pačiu metu taiklų akmens metimą, pataikyti į priešą skraidančia ietimi ar strėle karys fiksavo vizualiai. Tai leido tinkamai treniruotis pakartoti savo sėkmę kitame mūšyje.

Dėl sviedinių ir kulkų greičio bei nuotolio, kuris žymiai išaugo tobulėjant technologijoms, buvo įmanomi nuotoliniai mūšiai. Tačiau kario įgūdžių, jo akies ryžtingumo nepakako, kad pirmas tiksliai pataikyti į artilerijos dvikovos taikinį.

Noras laimėti skatino balistikos atsiradimą (iš graikiško žodžio ballo – metu).

b) pagrindinės sąlygos:

Balistikos atsiradimas siekia XVI a.

Balistika – tai mokslas apie sviedinių, minų, kulkų, nevaldomų raketų judėjimą šaudymo (paleidimo) metu. Pagrindinės balistikos dalys: vidinė balistika ir išorinė balistika. Realių procesų, vykstančių degant parakui, sviedinių, raketų (ar jų modelių) ir kt. judėjimo, tyrimas yra balistikos eksperimento objektas. Išorinė balistika tiria sviedinių, minų, kulkų, nevaldomų raketų ir kt. judėjimą pasibaigus jų jėgos sąveikai su ginklo vamzdžiu (paleidikliu), taip pat veiksnius, turinčius įtakos šiam judėjimui. Pagrindinės išorinės balistikos sekcijos yra: jėgų ir momentų, veikiančių sviedinį skrendant, tyrimas; sviedinio masės centro judėjimo tyrimas, siekiant apskaičiuoti trajektorijos elementus, taip pat sviedinio judėjimas. Masės centras, siekiant nustatyti jo stabilumą ir sklaidos charakteristikas. Išorinės balistikos skyriai taip pat yra pataisų teorija, duomenų gavimo metodų, skirtų šaudymo lentelėms sudaryti, kūrimas ir išorinis balistinis dizainas. Sviedinių judėjimą ypatingais atvejais tiria specialūs išorinės balistikos, aviacijos balistikos, povandeninės balistikos ir kt.

Vidinė balistika tiria sviedinių, minų, kulkų ir kt judėjimą ginklo kiaurymėje, veikiant parako dujoms, bei kitus procesus, vykstančius šaudant į parako raketos kanalą ar kamerą. Pagrindinės vidinės balistikos sekcijos yra: pirostatika, tirianti parako degimo ir dujų susidarymo pastoviame tūryje modelius; pirodinamika, kuri tiria procesus gręžinyje degimo metu ir nustato ryšį tarp jų, gręžinio projektavimo charakteristikas ir apkrovos sąlygas; pabūklų, raketų, šaulių ginklų balistinis dizainas. Balistika (tiria pasekmių laikotarpio procesus) ir parako raketų vidinė balistika (tiria kuro degimo kameroje modelius ir dujų nutekėjimą per purkštukus, taip pat jėgų ir veiksmų atsiradimą nevaldomose raketose).

Ginklo balistinis lankstumas yra šaunamojo ginklo savybė, leidžianti išplėsti jo kovines galimybes ir padidinti veiksmo efektyvumą keičiant balistinį. charakteristikos. Pasiekta pakeitus balistinį. koeficientas (pavyzdžiui, įvedant stabdžių žiedus) ir pradinis sviedinio greitis (naudojant kintamus užtaisus). Kartu su aukščio kampo pasikeitimu tai leidžia gauti didelius kritimo kampus ir mažesnę sviedinių sklaidą tarpiniuose diapazonuose.

Balistinė raketa – tai raketa, kuri, išskyrus santykinai nedidelį plotą, seka laisvai metamo kūno trajektorija. Skirtingai nuo sparnuotųjų raketų, balistinės raketos neturi atraminių paviršių, kurie sukurtų keliamąją galią skrendant atmosferoje. Kai kurių balistinių raketų skrydžio aerodinaminį stabilumą užtikrina stabilizatoriai. Prie balistinių raketų priskiriamos įvairios paskirties raketos, erdvėlaivių nešančiosios raketos ir kt. Jos yra vienpakopės ir daugiapakopės, valdomos ir nevaldomos. Pirmąsias kovines balistines raketas FAU 2- pasaulinio karo pabaigoje panaudojo nacistinė Vokietija. Balistinės raketos, kurių skrydžio nuotolis viršija 5500 km (pagal užsienio klasifikaciją – daugiau nei 6500 km), vadinamos tarpžemyninėmis balistinėmis raketomis. (MBR). Šiuolaikinių ICBM skrydžio nuotolis yra iki 11 500 km (pavyzdžiui, amerikietiškas Minutemanas yra 11 500 km, Titan-2 - apie 11 000 km, Trider-1 - apie 7 400 km). Jie paleidžiami iš antžeminių (minų) paleidimo įrenginių arba povandeninių laivų. (iš paviršinės arba povandeninės padėties). ICBM atliekami kaip daugiapakopiai, su skysto ar kietojo kuro varymo sistemomis, gali būti aprūpinti monoblokais arba daugkartinio krūvio branduolinėmis galvutėmis.

Balistinis takelis, spec. įrengta ant meno. daugiakampio plotas eksperimentui, judesio meno studijoms. sviediniai, mini ir kt. Balistinėje trasoje sumontuoti atitinkami balistiniai įtaisai ir balistinė įranga. taikiniai, kurių pagalba eksperimentinio šaudymo pagrindu nustatoma oro pasipriešinimo funkcija (dėsnis), aerodinaminės charakteristikos, transliacijos ir virpesių parametrai. judėjimas, pradinės išvykimo sąlygos ir sviedinio sklaidos charakteristikos.

Balistinio šaudymo sąlygos, balistinio rinkinys. charakteristikos, turinčios didžiausią įtaką sviedinio (kulkos) skrydžiui. Normalios arba lentelės formos balistinio šaudymo sąlygos – tai sąlygos, kai sviedinio (kulkos) masė ir pradinis greitis yra lygūs apskaičiuotajam (lentelė), užtaisų temperatūra yra 15 °C, o sviedinio (kulkos) forma. ) atitinka nustatytą brėžinį.

Balistinės charakteristikos, pagrindiniai duomenys, lemiantys šaudymo proceso raidą ir sviedinio (minų, granatos, kulkų) judėjimą angoje (vidinis balistinis) arba trajektorija (išorinis balistinis). Pagrindinės intrabalistinės charakteristikos: ginklo kalibras, užtaiso kameros tūris, užtaiso tankis, sviedinio kelio ilgis angoje, santykinė užtaiso masė (jos santykis su svaidyklės mase). sviedinys), parako stiprumas, maks. slėgis, priverstinis slėgis, raketinio kuro degimo progresyvumo charakteristikos ir tt Pagrindinės išorinės balistinės charakteristikos yra: pradinis greitis, balistinis koeficientas, metimo ir išskridimo kampai, vidutiniai nuokrypiai ir kt.

Balistinis kompiuteris, elektroninis prietaisas šaudymui (dažniausiai tiesioginei ugniai) iš tankų, pėstininkų kovos mašinų, mažo kalibro priešlėktuvinių pabūklų ir kt. Balistinis kompiuteris atsižvelgia į informaciją apie taikinio ir jo objekto koordinates bei greitį, vėją , temperatūra ir oro slėgis, pradinis greitis ir sviedinio paleidimo kampai ir kt.

Balistinis nusileidimas, nekontroliuojamas besileidžiančio erdvėlaivio (kapsulės) judėjimas nuo išvykimo iš orbitos momento iki paviršiaus atžvilgiu nurodytos planetos pasiekimo.

Balistinis panašumas, artilerijos dalių savybė, kurią sudaro priklausomybių, apibūdinančių parako užtaiso degimo procesą, kai šaudoma į įvairių artilerijos sistemų angas, panašumas. Balistinio panašumo sąlygas tiria panašumo teorija, kuri remiasi vidinės balistikos lygtimis. Remiantis šia teorija, sudaromos balistinės lentelės, kurios naudojamos balistinėje. dizainas.

Balistinis koeficientas (C), viena iš pagrindinių išorinių sviedinio (raketos) balistinių charakteristikų, atspindinti jo formos koeficiento (i), kalibro (d) ir masės (q) įtaką gebėjimui įveikti oro pasipriešinimą skrydžio metu. . Jis nustatomas pagal formulę C \u003d (id / q) 1000, kur d yra m, o q yra kg. Kuo mažiau balistinis koeficientas, tuo lengviau sviedinys įveikia oro pasipriešinimą.

Balistinė kamera – specialus prietaisas, skirtas fotografuoti šūvio reiškinį ir jį lydinčius procesus angoje ir trajektorijoje, siekiant nustatyti kokybines ir kiekybines ginklo balistines charakteristikas. Leidžia atlikti momentinį vienkartinį fotografavimą į.-l. tiriamo proceso fazės arba iš eilės didelės spartos (daugiau nei 10 tūkst. kadrų) fotografavimas iš įvairių fazių. Pagal apšvitos gavimo būdą B.F. yra kibirkštiniai, su dujinės šviesos lempomis, su elektrooptinėmis langinėmis ir radiografinėmis impulsinėmis.

c) greitis balistinio judėjimo metu.

Apskaičiuoti sviedinio greitį v savavališkame trajektorijos taške, taip pat nustatyti kampą , kuris sudaro greičio vektorių su horizontale,

pakanka žinoti greičio projekcijas X ir Y ašyse (1 pav.).

Jei žinomi v ir v, greičiui rasti galima naudoti Pitagoro teoremą:

Kojos v, esančios priešingos kampui, ir priklausančios kojos v santykis

iki šio kampo, nustato tg ir atitinkamai kampą:

Tolygiai judant išilgai X ašies, judėjimo greičio v projekcija išlieka nepakitusi ir lygi pradinio greičio v projekcijai:

Priklausomybė v(t) nustatoma pagal formulę:

į kurį reikėtų pakeisti:

Greičio projekcijų ir laiko grafikai pateikti 2 pav.

Bet kuriame trajektorijos taške greičio projekcija X ašyje išlieka pastovi. Sviediniui kylant, greičio projekcija Y ašyje tiesiškai mažėja. Esant t \u003d 0, jis yra lygus \u003d sin a. Raskite laiko intervalą, po kurio šio greičio projekcija tampa lygi nuliui:

0 = vsing- gt , t =

Gautas rezultatas sutampa su laiku, kai sviedinys pakyla iki didžiausio aukščio. Trajektorijos viršuje vertikaliojo greičio dedamoji lygi nuliui.

Todėl kūnas nebekyla. t > greičio projekcijai

v tampa neigiamas. Tai reiškia, kad ši greičio dedamoji nukreipta priešinga Y ašiai, t.y. kūnas pradeda kristi žemyn (pav. Nr. 3).

Kadangi trajektorijos viršuje v = 0, sviedinio greitis yra:

d) kūno trajektorija gravitacijos lauke.

Panagrinėkime pagrindinius sviedinio, skriejančio pradiniu greičiu v nuo sviedinio, nukreipto kampu α į horizontą, trajektorijos parametrus (4 pav.).

Sviedinio judėjimas vyksta vertikalioje XY plokštumoje, kurioje yra v.

Iškilmę pasirenkame sviedinio išvykimo taške.

Euklido fizinėje erdvėje kūno judėjimas išilgai koordinatės

x ir y ašys gali būti nagrinėjamos atskirai.

Gravitacinis pagreitis g nukreiptas vertikaliai žemyn, todėl judėjimas išilgai X ašies bus vienodas.

Tai reiškia, kad greičio v projekcija išlieka pastovi, lygi jos vertei pradiniu momentu v.

Tolygaus sviedinio judėjimo išilgai X ašies dėsnis yra toks: x= x+ vt. (5)

Išilgai Y ašies judėjimas yra tolygus, nes gravitacinio pagreičio vektorius g yra pastovus.

Tolygiai kintamo sviedinio judėjimo išilgai Y ašies dėsnį galima pavaizduoti taip: y = y+vt + . (6)

Kreivinis balistinis kūno judėjimas gali būti laikomas dviejų tiesių judesių pridėjimo rezultatu: tolygus judėjimas

išilgai X ašies ir vienodai kintamo judėjimo išilgai Y ašies.

Pasirinktoje koordinačių sistemoje:

v=vcosα. v=vsinα.

Gravitacinis pagreitis nukreiptas priešinga Y ašiai, taigi

Pakeitę x, y, v, v, av (5) ir (6), gauname balistinį dėsnį

judėjimas koordinačių pavidalu, dviejų lygčių sistemos pavidalu:

Sviedinio trajektorijos lygtį arba y(x) priklausomybę galima gauti pagal

iš sistemos lygčių neįtraukiant laiko. Norėdami tai padaryti, iš pirmosios sistemos lygties randame:

Pakeitę ją į antrąją lygtį, gauname:

Sumažinus v pirmajame naryje ir atsižvelgiant į tai, kad = tg α, gauname

sviedinio trajektorijos lygtis: y = x tg α - .(8)

e) Balistinio judėjimo trajektorija.

Sukonstruokime balistinę trajektoriją (8).

Kvadratinės funkcijos grafikas, kaip žinote, yra parabolė. Nagrinėjamu atveju parabolė eina per pradžią,

nes iš (8) matyti, kad y \u003d 0, kai x \u003d 0. Parabolės šakos nukreiptos žemyn, nes koeficientas (-) ties x yra mažesnis už nulį. (Pav. Nr. 5).

Nustatykime pagrindinius balistinio judėjimo parametrus: pakilimo į maksimalų aukštį laikas, didžiausias aukštis, skrydžio laikas ir nuotolis. Dėl judesių išilgai koordinačių ašių nepriklausomumo sviedinio vertikalų kilimą lemia tik pradinio greičio projekcija į Y ašį.

Maksimalų kėlimo aukštį galima apskaičiuoti pagal formulę

jei pakeista vietoj:

5 paveiksle lyginamas vertikalus ir kreivinis judėjimas tuo pačiu pradiniu greičiu išilgai Y ašies. Bet kuriuo laiko momentu vertikaliai aukštyn išmestas kūnas ir horizonto kampu mestas kūnas su ta pačia vertikalia greičio projekcija sinchroniškai juda išilgai Y ašies .

Kadangi parabolė yra simetriška viršaus atžvilgiu, sviedinio skrydžio laikas yra 2 kartus ilgesnis nei laikas, kurio reikia pakilti iki didžiausio aukščio:

Pakeitę skrydžio laiką į judėjimo išilgai X ašies dėsnį, gauname maksimalus diapazonas skrydis:

Kadangi 2 sin cos, a \u003d sin 2, tada

e) balistinio judėjimo taikymas praktikoje.

Įsivaizduokite, kad keli sviediniai buvo iššauti iš vieno taško, skirtingais kampais. Pavyzdžiui, pirmasis sviedinys – 30° kampu, antrasis – 40°, trečiasis – 60°, ketvirtasis – 75° kampu (6 pav.).

6 paveiksle žalia spalva rodo sviedinio, paleisto 30° kampu, baltos spalvos 45° kampu, violetinės 60° kampu, raudonos 75° kampu sviedinio grafiką. O dabar pažvelkime į kriauklių skrydžio grafikus ir palyginkime juos. (Pradinis greitis yra toks pat ir lygus 20 km / h)

Palyginus šiuos grafikus, galima išvesti tam tikrą modelį: padidėjus sviedinio nukrypimo kampui, esant tokiam pačiam pradiniam greičiui, skrydžio nuotolis mažėja, o aukštis didėja.

2) Dabar apsvarstykite kitą atvejį, susijusį su skirtingu pradiniu greičiu ir tuo pačiu nukrypimo kampu. 7 paveiksle žalia spalva rodo sviedinio, paleisto pradiniu 18 km/h greičiu, balta – 20 km/h, violetine – 22 km/h greičiu, raudona – 25 km/h greičiu. km/val. O dabar pažiūrėkime į kriauklių skrydžio grafikus ir palyginkime juos (skrydžio kampas toks pat ir lygus 30°). Palyginus šiuos grafikus, galima išvesti tam tikrą modelį: padidėjus pradiniam sviedinio greičiui, tuo pačiu nukrypimo kampu, didėja sviedinio nuotolis ir aukštis.

Išvada: padidėjus sviedinio nukreipimo kampui, esant tuo pačiu pradiniam greičiui, skrydžio nuotolis mažėja, o aukštis didėja, o padidėjus pradiniam sviedinio skriejimo greičiui, tuo pačiu kampu. išvykstant, padidėja sviedinio nuotolis ir aukštis.

2) Teorinių skaičiavimų taikymas balistinių raketų valdymui.

a) balistinės raketos trajektorija.

Svarbiausias bruožas, išskiriantis balistines raketas nuo kitų klasių raketų, yra jų trajektorijos pobūdis. Balistinės raketos trajektorija susideda iš dviejų dalių – aktyviosios ir pasyviosios. Aktyvioje vietoje raketa juda su pagreičiu, veikiant variklių traukos jėgai.

Šiuo atveju raketa kaupia kinetinę energiją. Aktyviosios trajektorijos dalies pabaigoje, kai raketa įgauna greitį, turintį tam tikrą reikšmę

ir kryptį, varomoji sistema yra išjungta. Po to raketos galva atsiskiria nuo kūno ir dėl sukauptos kinetinės energijos skrenda toliau. Antroji trajektorijos atkarpa (išjungus variklį) vadinama laisvo raketos skrydžio atkarpa arba pasyviąja trajektorijos atkarpa. Žemiau, siekiant trumpumo, paprastai kalbėsime apie laisvo raketos skrydžio trajektoriją, nurodant ne visos raketos, o tik jos galvos trajektoriją.

Balistinės raketos paleidžiamos iš paleidimo įrenginių vertikaliai į viršų. Vertikalus paleidimas leidžia sukurti paprasčiausius paleidimo įrenginius ir sudaro palankias sąlygas valdyti raketą iškart po paleidimo. Be to, vertikalus paleidimas leidžia sumažinti raketos korpuso standumo reikalavimus ir atitinkamai sumažinti jos konstrukcijos svorį.

Raketa valdoma taip, kad praėjus kelioms sekundėms po paleidimo, toliau kildama, ji palaipsniui pradeda krypti link taikinio, apibūdindama lanką erdvėje. Kampas tarp išilginės raketos ašies ir horizonto (žingsnio kampas) šiuo atveju pasikeičia 90º iki apskaičiuotos galutinės vertės. Reikiamą žingsnio kampo kitimo dėsnį (programą) nustato programinis mechanizmas, įtrauktas į raketos borto įrangą. Paskutiniame aktyviosios trajektorijos atkarpos atkarpoje išlaikomas pastovus žingsnio kampas ir raketa skrenda tiesiai, o greičiui pasiekus apskaičiuotą reikšmę, varomoji sistema išjungiama. Be greičio vertės, paskutiniame aktyviosios trajektorijos atkarpos atkarpoje taip pat labai tiksliai nustatoma nurodyta raketos skrydžio kryptis (jos greičio vektoriaus kryptis). Judėjimo greitis aktyviosios trajektorijos dalies pabaigoje pasiekia reikšmingas reikšmes, tačiau raketa šį greitį didina palaipsniui. Kol raketa yra tankiuose atmosferos sluoksniuose, jos greitis mažas, o tai sumažina energijos nuostolius siekiant įveikti aplinkos pasipriešinimą.

Varomosios sistemos išjungimo momentas balistinės raketos trajektoriją padalija į aktyvias ir pasyvias dalis. Todėl trajektorijos taškas, kuriame išjungiami varikliai, vadinamas ribiniu tašku. Šiuo metu raketos valdymas paprastai baigiasi ir ji laisvai juda visą tolesnį kelią iki taikinio. Balistinių raketų skrydžio nuotolis išilgai Žemės paviršiaus, atitinkantis aktyviąją trajektorijos dalį, yra ne didesnis kaip 4–10% viso nuotolio. Pagrindinė balistinių raketų trajektorijos dalis yra laisvojo skrydžio atkarpa.

Norint žymiai padidinti nuotolį, būtina naudoti daugiapakopes raketas.

Daugiapakopės raketos susideda iš atskirų blokų-pakopų, kurių kiekvienas turi savo variklius. Raketa paleidžiama su veikiančia pirmosios pakopos varymo sistema. Išnaudojus pirmos pakopos degalus, užvedamas antrosios pakopos variklis, o pirmoji pakopa nustatoma iš naujo. Nuleidus pirmąją pakopą, variklio traukos jėga turi pagreitinti mažesnę masę, todėl aktyviosios trajektorijos dalies pabaigoje greitis v žymiai padidėja, palyginti su vienos pakopos raketa, turinčia tokią pat masę. pradinė masė.

Skaičiavimai rodo, kad jau su dviem pakopomis galima gauti pradinį greitį, pakankamą raketos galvos skrydžiui tarpžemyniniais atstumais.

Idėją naudoti daugiapakopes raketas, kad būtų pasiektas didelis pradinis greitis ir, atitinkamai, ilgas skrydžio nuotolis, iškėlė K.E. Ciolkovskis. Ši idėja naudojama kuriant tarpžemynines balistines raketas ir paleidimo raketas kosminiams objektams paleisti.

b) valdomų sviedinių trajektorija.

Raketos trajektorija yra linija, kurią jos svorio centras apibūdina erdvėje. Valdomas sviedinys – tai nepilotuojamas orlaivis, turintis valdiklius, kuriais galima daryti įtaką transporto priemonės judėjimui visoje trajektorijoje arba vienoje iš skrydžio sekcijų. Norint pataikyti į taikinį, išlaikant saugų atstumą nuo jo, reikėjo sviedinio valdymo trajektorijoje. Yra dvi pagrindinės taikinių klasės: judantys ir nejudantys. Savo ruožtu raketos sviedinys gali būti paleistas iš stacionaraus paleidimo įrenginio arba iš mobiliojo (pavyzdžiui, iš lėktuvo). At fiksuoti tikslai ir paleidimo įrenginius, duomenys, reikalingi pataikyti į taikinį, gaunami iš žinomos santykinės paleidimo vietos ir taikinio vietos. Tokiu atveju sviedinio trajektorija gali būti apskaičiuota iš anksto, o sviedinyje yra įtaisai, užtikrinantys jo judėjimą pagal tam tikrą apskaičiuotą programą.

Kitais atvejais santykinė paleidimo vietos ir taikinio vieta nuolat kinta. Norint šiais atvejais pataikyti į taikinį, reikia turėti prietaisus, kurie seka taikinį ir nuolat nustato santykinę sviedinio ir taikinio padėtį. Iš šių prietaisų gauta informacija naudojama sviedinio judėjimui valdyti. Valdymas turi užtikrinti raketos judėjimą į taikinį palankiausia trajektorija.

Norint visapusiškai apibūdinti raketos skrydį, neužtenka žinoti tik tokius jos judėjimo elementus kaip trajektorija, nuotolis, aukštis, skrydžio greitis ir kiti dydžiai, apibūdinantys raketos svorio centro judėjimą. Raketa gali užimti įvairias pozicijas erdvėje, palyginti su jos svorio centru.

Raketa yra didelio dydžio korpusas, susidedantis iš daugelio komponentų ir dalių, pagamintas tam tikru tikslumu. Judėjimo metu jis patiria įvairius trikdžius, susijusius su neramiąja atmosferos būkle, elektrinės veikimo netikslumais, įvairiais trukdžiais ir kt. Šių klaidų derinys, nenumatytas skaičiavime, lemia faktas, kad tikrasis judėjimas labai skiriasi nuo idealaus. Todėl norint efektyviai valdyti raketą, būtina pašalinti nepageidaujamą atsitiktinių trikdančių įtakų įtaką arba, kaip sakoma, užtikrinti raketos judėjimo stabilumą.

c) koordinates, kurios nustato raketos padėtį erdvėje.

Įvairių ir sudėtingų raketos judesių tyrimas gali būti labai supaprastintas, jei raketos judėjimas vaizduojamas kaip jos svorio centro transliacinio judėjimo ir sukimosi judėjimo apie gravitacijos centrą suma. Aukščiau pateikti pavyzdžiai aiškiai parodo, kad norint užtikrinti raketos judėjimo stabilumą, itin svarbu turėti jos stabilumą svorio centro atžvilgiu, t.y., raketos kampinį stabilizavimą. Raketos sukimasis svorio centro atžvilgiu gali būti pavaizduotas kaip sukimosi judesių suma apie tris statmenas ašis, kurios turi tam tikrą orientaciją erdvėje. 7 pav. pavaizduota ideali plunksnuota raketa, skriejanti apskaičiuota trajektorija. Koordinačių sistemų, kurių atžvilgiu mes stabilizuosime raketą, kilmė bus išdėstyta raketos svorio centre. Nukreipkime X ašį liestinės trajektorijos raketos judėjimo kryptimi. Y ašis bus nubrėžta trajektorijos plokštumoje, statmenoje X ašiai, o ašis

Z – statmena pirmosioms dviem ašims, kaip parodyta 8 pav.

Susiekite su raketa stačiakampę koordinačių sistemą XYZ, panašią į pirmąją, o X ašis turi sutapti su raketos simetrijos ašimi. Puikiai stabilizuotoje raketoje X, Y, Z ašys sutampa su X, Y, Z ašimis, kaip parodyta 8 pav.

Veikiant perturbacijai, raketa gali suktis aplink kiekvieną iš orientuotų ašių X, Y, Z. Raketos sukimasis aplink X ašį vadinamas raketos riedėjimu. Posvyrio kampas yra YOZ plokštumoje. Jį galima nustatyti šioje plokštumoje išmatuojant kampą tarp ašių Z ir Z arba Y ir Y. Sukimasis aplink ašį

Y yra raketos posūkis. Posūkio kampas yra XOZ plokštumoje kaip kampas tarp X ir X arba Z ir Z ašių. Sukimosi aplink Z ašį kampas vadinamas žingsnio kampu. Jis nustatomas pagal kampą tarp X ir X arba Y ir Y ašių, esančių kelio plokštumoje.

Automatiniai raketų stabilizavimo įtaisai turėtų suteikti jai tokią padėtį, kai = 0 arba . Norėdami tai padaryti, raketa turi turėti jautrius įtaisus, galinčius pakeisti jos kampinę padėtį.

Raketos trajektorija erdvėje nustatoma pagal esamas koordinates

X, Y, Z jo svorio centro. Pradiniu tašku laikomas raketos pradžios taškas. Tolimojo nuotolio raketoms X ašis imama kaip tiesi linija, liečianti didžiojo apskritimo lanką, jungiantį paleidimą su taikiniu. Šiuo atveju Y ašis nukreipta į viršų, o Z ašis yra statmena pirmosioms dviem ašims. Ši koordinačių sistema vadinama antžemine (9 pav.).

Apskaičiuota balistinių raketų trajektorija yra XOY plokštumoje, vadinamoje šaudymo plokštuma, ir yra nustatoma pagal dvi koordinates X ir Y.

Išvada:

„Šiame darbe daug sužinojau apie balistiką, balistinį kūnų judėjimą, apie raketų skrydį, jų koordinačių radimą erdvėje.

Bibliografija

Kasjanovas V.A. - Fizikos 10 klasė; Petrovas V.P. - Raketų valdymas; Žakovas A.M. -

Balistinių raketų ir kosminių objektų valdymas; Umanskis S.P. - Kosmonautika šiandien ir rytoj; Ogarkovas N.V. - Karinis enciklopedinis žodynas.