Вопрос психологу 

Подготовка снайпера. Внутренняя и внешняя баллистика. Основы внешней баллистики, вращение пули и деривация Линия возвышения траектории пули

Баллистика делится на внутреннюю (поведение снаряда внутри оружия), внешнюю (поведение снаряда на траектории) и преградную (действие снаряда по цели). В данной теме будут рассмотрены основы внутренней и внешней баллистики. Из преградной баллистики будет рассмотрена раневая баллистика (действие пули на тело клиента). Существующий также раздел судебной баллистики рассматривается в курсе криминалистики и в данном пособии освещен не будет.

Внутренняя баллистика

Внутренняя баллистика зависит от типа используемого пороха и типа ствола.

Условно стволы можно разделить на длинные и короткие.

Длинные стволы (длина боле 250 мм) служат для увеличения начальной скорости пули и ее настильности на траектории. Повышается (по сравнению с короткими стволами) точность. С другой стороны, с длинным стволом всегда более громоздко, чем короткоствольное.

Короткие стволы не придают пуле той скорости и настильности, чем длинные. Пуля имеет большее рассеивание. Но короткоствольное оружие удобно в носке, особенно скрытой, что наиболее целесообразно для оружия самообороны и полицейского оружия. С другой стороны, стволы можно условно разделить на нарезные и гладкие.

Нарезные стволы придают пуле большую скорость и устойчивость на траектории. Такие стволы повсеместно используются для пулевой стрельбы. Для стрельбы пулевыми охотничьими патронами из гладкоствольного оружия часто применяются различные нарезные насадки.

Гладкие стволы . Такие стволы способствуют увеличению рассеивания поражающих элементов при стрельбе. Традиционно используются для стрельбы дробью (картечью), а также для стрельбы специальными охотничьими патронами на небольшие дистанции.

Различают четыре периода выстрела (рис. 13).

Предварительный период (П) длится от начала горения порохового заряда до полного врезания пули в нарезы. В течение этого периода в канале ствола создается давление газов, необходимое для того, чтобы сдвинуть пулю с места и преодолеть сопротивление ее оболочки врезанию в нарезы ствола. Это давление называется давлением форсирования и достигает 250-500 кг/см 2 . Принимают, что горение порохового заряда на этом этапе происходит в постоянном объеме.

Первый период (1) длится от начала движения пули до полного сгорания порохового заряда. В начале периода, когда скорость движения пули по каналу ствола еще невелика, объем газов растет быстрее, чем запульное пространство. Давление газов достигает своего пика (2000-3000 кг/см 2). Это давление называется максимальным давлением. Затем вследствие быстрого увеличения скорости движения пули и резкого увеличения запульного пространства давление несколько падает и к концу первого периода составляет примерно 2/3 от максимального давления. Скорость движения же постоянно растёт и достигает к концу этого периода примерно 3/4 начальной скорости.
Второй период (2) длится от момента полного сгорания порохового заряда до вылета пули из ствола. С началом этого периода приток пороховых газов прекращается, но сильно сжатые и нагретые газы расширяются и, оказывая давление на дно пули, увеличивают ее скорость. Спад давления в этом периоде происходит достаточно быстро и у дульного среза - дульное давление - составляет 300-1000 кг/см 2 . У некоторых образцов оружия (например, Макарова, да и большинство образцов короткоствольного оружия) второй период отсутствует, поскольку к моменту вылета пули из ствола пороховой заряд до конца не сгорает.

Третий период (3) длится от момента вылета пули из ствола до момента прекращения действия на нее пороховых газов. В течение этого периода пороховые газы, истекающие из канала ствола со скоростью 1200-2000 м/с, продолжают воздействовать на пулю, придавая ей дополнительную скорость. Наибольшей скорости пуля достигает в конце третьего периода на удалении нескольких десятков сантиметров от дульного среза ствола (например, при стрельбе из пистолета расстояние около 3 м). Этот период заканчивается в тот момент, когда давление пороховых газов на дно пули будет уравновешено сопротивлением воздуха. Далее пуля летит уже по инерции. Это к вопросу о том, почему пуля, выпущенная из пистолета ТТ, не пробивает броню 2-го класса при выстреле в упор и пробивает ее на удалении 3-5 м.

Как уже упоминалось, для снаряжения патронов используются дымный и бездымный порох. Каждый изних имеет свои особенности:

Дымный порох . Этот тип пороха сгорает очень быстро. Его горение похоже на взрыв. Он используется для мгновенного скачка давления в канале ствола. Такой порох обычно используется для гладких стволов, так как трение снаряда о стенки ствола в гладком стволе не столь велико (по сравнению с нарезным стволом) и время нахождения пули в канале ствола меньше. Поэтому в момент вылета пули из ствола достигается большее давление. При применении дымного пороха в нарезном стволе первый период выстрела получается достаточно коротким, за счет чего давление на дно пули уменьшается весьма значительно. Необходимо также отметить, что давление газов сгоревшего дымного пороха примерно в 3-5 раз меньше, нежели у бездымного. На кривой давления газов очень резкий пик максимального давления и достаточно резкий спад давления в первом периоде.

Бездымный порох. Такой порох сгорает медленнее, чем дымный, и поэтому используется для постепенного увеличения давления в канале ствола. Ввиду этого для нарезного оружия стандартно используется бездымный порох. Ввиду вкручивания в нарезы время на полет пули по стволу увеличивается и к моменту вылета пули пороховой заряд полностью сгорает. За счет этого на пулю воздействует полное количество газов, при этом второй период подбирается достаточно небольшим. На кривой давления газов пик максимального давления несколько сглаженный, с пологим спадом давления в первом периоде. Кроме того, полезно обратить внимание на некоторые числовые методы оценки внутрибаллистических решений.

1. Коэффициент могущества (kМ). Показывает энергию, которая приходится.на один условный кубический мм пули. Используется для сравнения пуль однотипных патронов (например, пистолетных). Измеряется в Джоулях на миллиметр в кубе.

KМ = E0/d 3 , где E0 - дульная энергия, Дж, d - пули,мм. Для сравнения: коэффициент могущества для патрона 9х18 ПМ равен 0,35 Дж/мм 3 ; для патрона 7,62х25 ТТ - 1,04 Дж/мм 3 ; дляпатрона.45АСР - 0,31 Дж/мм 3 . 2. Коэффициент использования металла (kme). Показывает энергию выстрела, которая приходится на один грамм оружия. Используется для сравнения пуль патронов под один образец или для сравнения относительной энергии выстрела для различных патронов. Измеряется в Джоулях на грамм. Часто коэффициент использования металла принимают как упрощенный вариант расчета отдачи оружия. kme=E0/m, где Е0 - дульная энергия, Дж, m - масса оружия, г. Для сравнения: коэффициент использования металла для пистолета ПМ, автомата и винтовки соответственно равны 0,37, 0,66 и 0,76 Дж/г.

Внешняя баллистика

Для начала необходимо представить полную траекторию полета пули (рис. 14).
В пояснение к рисунку необходимо отметить, что линия вылета пули (линия бросания) будет иная, нежели направление ствола (линия возвышения). Это происходит из-за возникновения при выстреле колебаний ствола, которые влияют на траекторию полета пули, а также из-за отдачи оружия при выстреле. Естественно, что угол вылета (12) будет крайне мал; более того, чем лучше выделка ствола и расчет внутрибаллистических характеристик оружия, тем угол вылета будет меньше. Примерно первые две трети восходящей линии траектории можно считать прямой. Ввиду этого выделяют три дистанции ведения огня (рис. 15). Таким образом, влияние сторонних условий на траекторию описывается простым квадратным уравнением, а в графике представляет собой параболу. Кроме сторонних условий на отклонение пули от траектории также влияют и некоторые конструктивные особенности пули и патрона. Ниже будет рассмотрен комплекс событий; отклоняющих пулю от первоначальной траектории. Баллистические таблицы этой темы содержат данные по баллистике пули патрона 7,62x54R 7H1 при стрельбе из винтовки СВД. Вообще, влияние сторонних условий на полет пули можно показать следующей диаграммой (рис. 16).

Рассеивание

Нужно еще раз заметить, что благодаря нарезному стволу пуля приобретает вращение вокруг своей продольной оси, что придает большую настильность (прямолинейность) полету пули. Поэтому дистанция кинжального огня несколько увеличивается по сравнению с пулей, выпущенной из гладкого ствола. Но постепенно к дистанции навесного огня из-за уже упомянутых сторонних условий ось вращения несколько смещается от центральной оси пули, поэтому в поперечном разрезе получается круг разлета пули - среднее отклонение пули от первоначальной траектории. Учитывая такое поведение пули, ее возможную траекторию можно представить в виде одноплоскостного гиперболоида (рис. 17). Смещение пули от основной директрисы за счет смещения оси ее вращения называется рассеиванием. Пуля с полной вероятностью оказывается в круге рассеивания, диаметр (по
перечник) которого определяется для каждой конкретной дистанции. Но конкретная точка попадания пули внутри этого круга неизвестна.

В табл. 3 приведены, радиусы рассеивания для стрельбы на различные дистанции.

Таблица 3

Рассеивание

Дальность огня (м)
  • Диаметр рассеивания (см)
  • Учитывая размер стандартной головной мишени 50х30 см, а грудной - 50х50 см, можно отметить, что максимальная дистанция гарантированного попадания составляет 600 м. На большей дистанции рассеивание не позволяет гарантировать точность выстрела.

  • Деривация

  • За счет сложных физических процессов вращающаяся пуля в полете несколько отклоняется от плоскости стрельбы. Причем в случае правосторонних нарезов (пуля вращается по часовой стрелке, если смотреть сзади) пуля отклоняется вправо, в случае левосторонних - влево.
    В табл. 4 показаны величины деривационных отклонений при стрельбе на различные дальности.
  • Таблица 4
  • Деривация
    • Дальность огня (м)
    • Деривация (см)
    • 1000
    • 1200
    • Учесть при стрельбе деривационное отклонение проще, чем рассеивание. Но, учитывая обе эти величины, необходимо отметить, что центр рассеивания несколько сместится на величину деривационного смещения пули.

    • Смещение пули ветром

    • Среди всех сторонних условий, влияющих на полет пули (влажность, давление и т. д.), необходимо выделить наиболее серьезный фактор - влияние ветра. Ветер достаточно серьезно сносит пулю, особенно в конце восходящей ветви траектории и далее.
      Смещение пули боковым ветром (под углом 90 0 к траектории) средней силы (6-8 м/с) показано в табл. 5.
    • Таблица 5
    • Смещение пули ветром
      • Дальность огня (м)
      • Смещение (см)
      • Для выяснения смещения пули сильным ветром (12-16 м/с) необходимо удвоить значения таблицы, для слабого ветра (3-4 м/с) табличные значения делят пополам. Для ветра, дующего под углом 45° к траектории, табличные значения также делятся пополам.

      • Время полета пули

        • Для решения простейших баллистических задач необходимо отметить зависимость времени полета пули от дальности стрельбы. Не учитывая этого фактора, достаточно проблематично будет попасть даже в медленно движущуюся мишень.
        Время полета пули до цели представлено в табл. 6.
        Таблица 6

        Время полета пули до цели

          • Дальность огня (м)
          • Время полета (с)
          • 0,15
          • 0,28
          • 0,42
          • 0,60
          • 0,80
          • 1,02
          • 1,26

          Решение баллистических задач

        • Для этого полезно изготовить график зависимости смещения (рассеивания, времени полета пули) от дальности стрельбы. Такой график позволит легко вычислять промежуточные значения (например, на 350 м), а также позволит предположить затабличные значения функции.
          На рис. 18 представлена простейшая баллистическая задача.
        • Стрельба ведется на дистанцию 600 м, ветер под углом 45° к траектории дует сзади-слева.

          Вопрос: диаметр круга рассеивания и смещение его центра от цели; время полета до цели.

        • Решение: Диаметр круга рассеивания 48 см (см. табл. 3). Деривационное смещение центра - 12 см вправо (см. табл. 4). Смещение пули ветром - 115 см (110*2/2 + 5% (за счет направления ветра по направлению деривационного смещения)) (см. табл. 5). Время полета пули - 1,07 с (время полета + 5% за счет направления ветра по направлению полета пули)(см.табл. 6).
        • Ответ; пуля пролетит 600 м за 1,07 с, диаметр круга рассеивания будет равен 48 см, причем его центр сместится вправо на 127 см. Естественно, данные ответа достаточно приблизительны, но их расхождение с реальными данными не более 10%.

        • Преградная и раневая баллистика

        • Преградная баллистика

        • Воздействие пули на преграды (как, впрочем, и все остальное) достаточно удобно определить некоторыми математическими формулами.
        1. Пробиваемость преград (П). Пробиваемость определяет, насколько вероятно пробитие той или иной преграды. При этом полная вероятность берется за
        1. Используется обычно для определения вероятности пробивания на различных дис
      • танциях разных классов пассивной бронезащиты.
        Пробиваемость - величина безразмерная.
      • П= Еn / Епр,
      • где En - энергия пули в данной точке траектории, в Дж; Епр - энергия, необходимая для пробития преграды, в Дж.
      • Учитывая стандартные Епр для бронежилетов (БЖ) (500 Дж для защиты от пистолетных патронов, 1000 Дж - от промежуточных и 3000 Дж - от винтовочных) и достаточную энергию для поражения человека (max 50 Дж), легко рассчитать вероятность поражения соответствующих БЖ пулей того или иного патрона. Так, вероятность пробития стандартного пистолетного БЖ пулей патрона 9х18 ПМ будет равна 0,56, а пулей патрона 7,62х25 ТТ - 1,01. Вероятность пробития стандартного автоматного БЖ пулей патрона 7,62х39 АКМ будет равна 1,32, а пулей патрона 5,45х39 АК-74 - 0,87. Приведенные числовые данные рассчитаны для дистанции 10 м для пистолетных патронов и 25 м - для промежуточных. 2. Коэффициент, удара (ky). Коэффициент удара показывает энергию пули, которая приходится на квадратный миллиметр ее максимального сечения. Коэффициент удара используется для сравнения патронов одного или различных классов. Измеряется он в Дж на квадратный миллиметр. ky=En/Sп, где Еn - энергия пули на данной точке траектории, в Дж, Sn - площадь максимального поперечного сечения пули, вмм 2 . Таким образом, коэффициенты удара для пуль патронов 9х18 ПМ, 7,62х25 ТТ и.40 Auto на дистанции 25 м будут равны соответственно 1,2; 4,3 и 3,18 Дж/мм 2 . Для сравнения: на этой же дистанции коэффициенту удара пуль патронов 7,62х39 АКМ и 7,62x54R СВД соответственно равны 21,8 и 36,2 Дж/мм 2 .

        Раневая баллистика

        Как же ведет себя пуля, попадая в тело? Выяснение этого вопроса является важнейшей характеристикой для выбора оружия и боеприпаса для конкретной операции. Разделяются два вида воздействия пули на цель: останавливающее и проникающее, в принципе,эти два понятия имеют обратную зависимость. Останавливающее воздействие (0В). Естественно, что максимально надежно противник останавливается, когда пуля попадает в определенное место на теле человека (голова, позвоночник, почки), но некоторые типы боеприпасов имеют большое 0В и при попадании во второстепенные цели. В общем случае 0В прямо пропорционально калибру пули, ее массе и скорости в момент встречи с целью. Также 0В увеличивается при использовании свинцовых и экспансивных пуль. Нужно помнить, что увеличение 0В сокращает длину раневого канала (но увеличивает ее поперечник) и снижает действие пули по защищенной бронеодеждой цели. Один из вариантов математического расчета ОВ предложен в 1935 году американцем Ю. Хатчером: 0В = 0,178*m*V*S*k, где m - масса пули, г; V- скорость пули в момент встречи с целью, м/с; S - поперечная площадь пули, см 2 ; k - коэффициент формы пули (от 0,9 цельнооболочечных до 1,25 для экспансивных пуль). По таким расчетам, на дистанции 15 м пули патронов 7,62х25 ТТ, 9х18 ПМ и.45 имеют ОБ соответственно 171, 250 в 640. Для сравнения: ОБ пули патрона 7,62х39 (АКМ) = 470, а пули 7,62х54 (ОВД) = 650. Проникающее воздействие (ПВ). ПВ можно определить как возможность пули проникнуть на максимальную глубину в цель. Проникающая способность выше (при прочих равных условиях) у пуль малого калибра и слабо деформирующихся в теле (стальных, цельнооболочечных). Высокое проникающее воздействие улучшает действие пули по защищенным бронеодеждой целям. На рис. 19 показано действие стандартной оболочечной пули ПМ со стальным сердечником. При попадании пули в тело образуются раневой канал и раневая полость. Раневой канал - канал, пробитый непосредственно пулей. Раневая полость - полость повреждений волокон и сосудов, вызванных натяжением и разрывом их пулей. Огнестрельные ранения подразделяются на сквозные, слепые, секущие.

        Сквозные ранения

        Сквозное ранение возникает при прохождении пули насквозь через тело. При этом наблюдается наличие входного и выходного отверстий. Входное отверстие небольшое, меньше калибра пули. При прямом попадании края раны ровные, а при попадании через плотную одежду под углом - с небольшим надрывом. Часто входное отверстие достаточно быстро затягивается. Следы кровотечения отсутствуют (кроме поражения крупных сосудов или при положении раны внизу). Выходное отверстие большое, может превышать калибр пули на порядки. Края раны рваные, неровные, разошедшиеся в стороны. Наблюдается быстро развивающаяся опухоль. Зачастую наблюдается сильное кровотечение. При несмертельных ранениях быстро развивается нагноение. При смертельных ранениях кожа вокруг раны быстро синеет. Сквозные ранения характерны для пуль с высоким проникающим воздействием (преимущественно для автоматных и винтовочных). При прохождении пули через мягкие ткани внутреннее ранение осевое, с небольшим повреждением соседних органов. При ранениях пулей патрона 5,45х39 (АК-74) стальной сердечник пули в теле может выйти из оболочки. В результате возникают два раневых канала и, соответственно, два выходных отверстия (от оболочки и сердечника). Такие ранения чаще все го возникают при попадании через плотную одежду (бушлат). Зачастую раневой канал от пули слепой. При попадании пули в скелет обычно возникает слепое ранение, но при большой мощности боеприпаса вероятно и сквозное. В этом случае наблюдаются большие внутренние повреждения от осколков и частей скелета с увеличением раневого канала к выходному отверстию. При этом раневой канал может «ломаться» за счет рикошета пули от скелета. Сквозные ранения в голову характеризуются растрескиванием или разломом костей черепа, часто неосевым раневым каналом. Череп растрескивается даже при попадании свинцовых безоболочечных пуль калибра 5,6 мм, не говоря уже о более мощных боеприпасах. В большинстве случаев такие ранения смертельны. При сквозных ранениях в голову часто наблюдается сильное кровотечение (длительное вытекание крови из трупа), разумеется, при положении раны сбоку или внизу. Входное отверстие довольно ровное, а выходное - неровное, с множеством растрескиваний. Смертельная рана достаточно быстро синеет и опухает. В случае растрескивания возможны нарушения кожного покрова головы. На ощупь череп легко проминается, чувствуются осколки. При ранениях достаточно сильными боеприпасами (пули патронов 7,62х39, 7,62х54) и ранениях экспансивными пулями возможно очень широкое выходное отверстие с долгим вытеканием крови и мозгового вещества.

        Слепые ранения

        Такие ранения возникают при попадании пуль менее мощных (пистолетных) боеприпасов, использовании экспансивных пуль, прохождении пули через скелет, ранение пулей на излете. При таких ранениях входное отверстие также достаточно небольшое и ровное. Слепые ранения обычно характеризуются множественными внутренними повреждениями. При ранении экспансивными пулями раневой канал очень широкий, с большой раневой полостью. Слепые ранения зачастую не осевые. Это наблюдается при попадании более слабыми боеприпасами в скелет - пуля уходит в сторону от входного отверстия плюс повреждения от осколков скелета, оболочки. При попадании таких пуль в череп последний сильно растрескивается. Образуется большое входное отверстие в кости, и сильно поражаются внутричерепные органы.

        Секущие ранения

        Секущие ранения наблюдаются при попадании пули в тело под острым углом с нарушением только кожного покрова и внешних частей мышц. В большинстве своем ранения неопасные. Характеризуются разрывом кожи; края раны неровные, рваные, часто сильно расходятся. Иногда наблюдается достаточно сильное кровотечение, особенно при разрыве крупных подкожных сосудов.

Траектория полета пули, ее элементы, свойства. Виды траекторий и их практическое значение

Траекторией называется кривая линия, описываемая центром тяжести пули в полете.


Пуля при полете в воздухе подвергается действию двух сил: силы тяжести и силы сопротивления воздуха. Сила тяжести заставляет пулю постепенно понижаться, а сила сопротивления воздуха непрерывно замедляет движение пули и стремится опрокинуть ее.

В результате действия этих сил скорость полета пули постепенно уменьшается, а ее траектория представляет собой по форме неравномерно изогнутую кривую линию.

Параметр
траектории

Характеристика параметра

Примечание

Точка вылета

Центр дульного среза ствола

Точка вылета является началом траектории

Горизонт оружия

Горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета

Горизонт оружия имеет вид горизонтальной линии. Траектория дважды пересекает горизонт оружия: в точке вылета и в точке падения

Линия возвышения

Прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола наведенного оружия

Плоскость стрельбы

Вертикальная плоскость, проходящая через линию возвышения

Угол возвышения

Угол, заключенный между линией возвышения и горизонтом оружия

Если этот угол отрицательный, то он называется углом склонения (снижения)

Линия бросания

Прямая, линия, являющаяся продолжением оси канала ствола в момент вылета пули

Угол бросания

Угол, заключенный между линией бросания и горизонтом оружия

Угол вылета

Угол, заключенный между линией возвышения и линией бросания

Точка падения

Точка пересечения траектории с горизонтом оружия

Угол падения

Угол, заключенный между касательной к траектории в точке падения и горизонтом оружия

Полная горизонтальная дальность

Расстояние от точки вылета до точки падения

Окончательная скоростью

Скорость пули в точке падения

Полное время полета

Время движения пули от точки вылета до точки падения

Вершина траектории

Наивысшая точка траектории

Высота траектории

Кратчайшее расстояние от вершины траектории до горизонта оружия

Восходящая ветвь

Часть траектории от точки вылета до вершины

Нисходящая ветвь

Часть траектории от вершины до точки падения

Точка прицеливания (наводки)

Точка на цели или вне ее, в которую наводится оружие

Линия прицеливания

Прямая линия, проходящая от глаза стрелка через середину прорези прицела (на уровне с ее краями) и вершину мушки в точку прицеливания

Угол прицеливания

Угол, заключенный между линией возвышения и линией прицеливания

Угол места цели

Угол, заключенный между линией прицеливания и горизонтом оружия

Угол места цели считается положительным (+), когда цель выше горизонта оружия, и отрицательным (-), когда цель ниже горизонта оружия.

Прицельная дальностью

Расстояние от точки вылета до пересечения траектории с линией прицеливания

Превышение траектории над линией прицеливания

Кратчайшее расстояние от любой точки траектории до линии прицеливания

Линия цели

Прямая, соединяющая точку вылета с целью

При стрельбе прямой наводкой линия цели практически совпадает с линией прицеливания

Наклонная дальностью

Расстояние от точки вылета до цели по линии цели

При стрельбе прямой наводкой наклонная дальность практически совпадает с прицельной дальностью.

Точка встречи

Точка пересечения траектории с поверхностью цели (земли, преграды)

Угол встречи

Угол, заключенный между касательной к траектории и касательной к поверхности цели (земли, преграды) в точке встречи

За угол встречи принимается меньший из смежных углов, измеряемый от 0 до 90°

Прицельная линией

Прямая линия, соединяющая середину прорези прицела с вершиной мушки

Прицеливание (наводка)

Придание оси канала ствола оружия необходимого для стрельбы положения в пространстве

Для того чтобы пуля долетела до цели и попала в нее или желаемую точку на ней

Горизонтальная наводкой

Придание оси канала ствола требуемого положения в горизонтальной плоскости

Вертикальной наводкой

Придание оси канала ствола требуемого положения в вертикальной плоскости

Траектория пули в воздухе имеет следующие свойства:
- нисходящая ветвь короче и круче восходящей;
- угол падения больше угла бросания;
- окончательная скорость пули меньше начальной;
- наименьшая скорость полета пули при стрельбе под большими углами бросания - на нисходящей ветви траектории, а при стрельбе под небольшими углами бросания - в точке падения;
- время движения пули по восходящей ветви траектории меньше, чем по нисходящей;
- траектория вращающейся пули вследствие понижения пули под действием силы тяжести и деривации представляет собой линию двоякой кривизны.

Виды траекторий и их практическое значение

При стрельбе из любого образца оружия с увеличением угла возвышения от 0° до 90° горизонтальная дальность сначала увеличивается до определенного предела, а затем уменьшается до нуля (рис. 5).

Угол возвышения, при котором получается наибольшая дальность, называется углом наибольшей дальности. Величина угла наибольшей дальности для пуль различных видов оружия составляет около 35°.

Угол наибольшей дальности делит все траектории на два вида: на траектории настильные и навесные (рис. 6).

Настильными траекториями называют траектории, получаемые при углах возвышения, меньших угла наибольшей дальности (см. рис, траектории 1 и 2).

Навесными траекториями называют траектории, получаемые при углах возвышения, больших угла наибольшей дальности (см. рис, траектории 3 и 4).

Сопряженными траекториями называют траектории, получаемые при одной и той же горизонтальной дальности двумя траекториями, одна из которых настильная, другая - навесная (см. рис, траектории 2 и 3).

При стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов используются только настильные траектории. Чем настильнее траектория, тем на большем протяжении местности цель может быть поражена с одной установкой прицела (тем меньшее влияние на результаты стрельбы оказывают ошибка в определении установки прицела): в этом заключается практическое значение траектории.

Настильность траектории характеризуется наибольшим ее превышением над линией прицеливания. При данной дальности траектория тем более настильная, чем меньше она поднимается над линией прицеливания. Кроме того, о настильности траектории можно судить по величине угла падения: траектория тем более настильна, чем меньше угол падения. Настильность траектории влияет на величину дальности прямого выстрела, поражаемого, прикрытого и мертвого пространства.

Под траекторией полета пули понимается линия, которую вычерчивает в пространстве ее центр тяжести.

Эта траектория формируется под влиянием инерции пули, действующих на нее сил тяжести и сопротивления воздуха.

Инерция пули формируется во время ее нахождения в канале ствола. Под действием энергии пороховых газов пуле задаются скорость и направление поступательного движения. И если бы на нее не действовали внешние силы, то согласно первому закону Г алилея - Ньютона, она совершала бы прямолинейное движение в заданном направлении с постоянной скоростью до бесконечности. При этом в каждую секунду она проходила бы расстояние, равное начальной скорости пули (см. рис. 8).

Однако в связи с тем, что на пулю в полете действуют силы тяжести и сопротивления воздуха, они в совокупности в соответствии с четвертым законом Галилея - Ньютона сообщают ей ускорение, равное векторной сумме ускорений, возникающих от действий каждой из этих сил в отдельности.

Поэтому для того, чтобы понять особенности формирования траектории полета пули в воздухе, нужно рассмотреть, как действуют в отдельности на пулю сила тяжести и сила сопротивления воздуха.

Рис. 8. Движение пули по инерции (при отсутствии воздействия сил тяжести

и сопротивления воздуха)

Сила тяжести, действующая на пулю, сообщает ей ускорение, равное ускорению свободного падения. Направлена эта сила вертикально вниз. В связи с этим пуля под действием силы тяжести будет постоянно совершать падение к земле, а скорость и высота ее падения будут определяться соответственно по формулам 6 и 7:

где: v - скорость падения пули, H - высота падения пули, g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2), t - время падения пули в секундах.

Если бы пуля вылетела из канала ствола, не обладая кинетической энергией, заданной давлением пороховых газов, то, в соответствии с выше приведенной формулой она падала бы вертикально вниз: через одну секунду на 4, 9 м; через две секунды на 19,6 м; через три секунды на 44,1 м; через четыре секунды на 78,4 м; через пять секунд на 122,5 м и т.д. (см. рис. 9).

Рис. 9. Падение не обладающей кинетической энергией пули в вакууме

под действием силы тяжести

При движении пули, обладающей заданной кинетической энергией, по инерции, под действием силы тяжести она будет смещаться на данное расстояние вниз по отношению к линии, являющейся продолжением оси канала ствола. Построив параллелограммы, линиями которых будут величины расстояний, преодоленных пулей по инерции и под действием силы тяжести в

соответствующие временные отрезки, мы можем определить точки, которые пуля пройдет в данные отрезки времени. Соединив их линией, получим траекторию полета пули в безвоздушном пространстве (см. рис. 10).

Рис. 10. Траектория полета пули в безвоздушном пространстве

Данная траектория представляет собой симметричную параболу, самая высшая точка которой называется вершиной траектории; ее часть, расположенная от точки вылета пули до вершины, называется восходящей ветвью траектории; а часть, расположенная после вершины - нисходящей. В безвоздушном пространстве эти части будут одинаковыми.

При этом высота вершины траектории и, соответственно, ее фигура будут зависеть только от начальной скорости пули и угла ее вылета.

Если сила тяжести, действующая на пулю, направлена вертикально вниз, то сила сопротивления воздуха направлена в сторону, противоположную движению пули. Она непрерывно замедляет движение пули и стремится опрокинуть ее. На преодоление силы сопротивления воздуха затрачивается часть кинетической энергии пули.

Основными причинами сопротивления воздуха являются: его трение о поверхность пули, образование завихрения, образование баллистической волны (см. рис. 11).

Рис. 11. Причины сопротивления воздуха

Пуля в полете сталкивается с частицами воздуха и заставляет их колебаться, в результате чего плотность воздуха перед пулей повышается, и образуются звуковые волны, вызывающие характерный звук, и баллистическая волна. При этом слой воздуха, обтекающий пулю, не успевает замкнуться за ее донной частью, в результате чего там создается разреженное пространство. Разность давления воздуха, оказываемого на головную и донную части пули, формирует силу, направленную в сторону, противоположную направлению ее полета и уменьшающую ее скорость. При этом частицы воздуха, стремясь заполнить разреженное пространство, образованное за донной частью пули, создают завихрение.

Сила сопротивления воздуха, представляет собой сумму всех сил, образующихся вследствие влияния воздуха на полет пули.

Центр сопротивления - это точка приложения силы сопротивления воздуха к пуле.

Сила сопротивления воздуха зависит от формы пули, ее диаметра, скорости полета, плотности воздуха. При увеличении скорости полета пули, ее калибра и плотности воздуха она возрастает.

Под влиянием сопротивления воздуха траектория полета пули теряет симметричную форму. Скорость пули в воздухе по мере удаления от точки вылета все время уменьшается, поэтому средняя скорость пули на восходящей ветви траектории больше, чем на нисходящей. В связи с этим восходящая ветвь траектории полета пули в воздухе всегда длиннее и положе нисходящей, при стрельбе на средние дистанции отношение длины восходящей ветви траекторий к длине нисходящей условно принимается, как 3:2 (см. рис. 12).

Рис. 12. Траектория полета пули в воздухе

Вращение пули вокруг своей оси

При полете пули в воздухе сила его сопротивления постоянно стремится опрокинуть ее. Это проявляется следующим образом. Пуля, двигаясь по инерции, постоянно стремится сохранить положение своей оси, заданное направлением ствола оружия. При этом под действие силы тяжести, направление полета пули постоянно отклоняется от ее оси, что характеризуется ростом угла между осью пули и касательной к траектории ее полета (см. рис. 13).

Рис. 13. Действие силы сопротивления воздуха на полет пули: ЦТ - центр тяжести, ЦС - центр сопротивления воздуха

Действие же силы сопротивления воздуха направлено противоположно направлению движения пули и параллельно касательной ее траектории, т.е. снизу под углом к оси пули.

Исходя из особенностей формы пули, частицы воздуха ударяются в поверхность ее головной части под углом, близким к прямому, а в поверхность хвостовой части - под достаточно острым углом (см. рис. 13). В связи с этим у головной части пули возникает уплотненное воздуха, а у хвостовой - разреженное пространство. Поэтому сопротивление воздуха в головной части пули значительно превышает его сопротивление в хвостовой части. В результате этого скорость головной части уменьшается быстрее, чем скорость хвостовой части, что приводит к запрокидыванию головной части пули назад (опрокидыванию пули).

Опрокидывание пули назад приводит к ее беспорядочному вращению в полете, при этом в значительной степени уменьшаются дальность ее полета и точность попадания в цель.

Для того, чтобы пуля не опрокидывалась в полете под действием силы сопротивления воздуха, ей придается быстрое вращательное движение вокруг продольной оси. Это вращение формируется благодаря винтообразной нарезке в канале ствола оружия.

Пуля, проходя через канал ствола, под давлением пороховых газов входит в нарезы и заполняет их своим телом. В дальнейшем подобно болту в гайке, она одновременно продвигается вперед и вращается вокруг своей оси. На выходе из канала ствола пуля по инерции сохраняет как поступательное, так и вращательное движение. При этом скорость вращения пули достигает очень больших величин, для автомата Калашникова 3000, а для снайперской винтовки Драгунова - около 2600 оборотов в секунду.

Скорость вращения пули можно вычислить по формуле:

где Ѵвр - скорость вращения (оборотов в секунду), Vo - начальная скорость пули (мм/с), Ьнар - длина хода нарезов (мм).

При полете пули сила сопротивления воздуха стремится опрокинуть пулю головной частью вверх и назад. Но головная часть пули, быстро вращаясь, согласно свойству гироскопа стремится сохранить свое положение и отклониться не вверх, а незначительно в сторону своего вращения - вправо, под прямым углом к направлению силы сопротивления воздуха. При отклонении головной части вправо изменяется направление действия силы сопротивления воздуха, которая теперь стремится повернуть головную часть пули вправо и назад. Но в результате вращения головная часть пули поворачивается не вправо, а вниз и далее до описания ею полной окружности (см. рис. 14).

Рис. 14. Коническое вращение головной части пули

Таким образом, головная часть летящей и быстро вращающейся пули описывает окружность, а ее ось - конус с вершиной в центре тяжести. Происходит так называемое медленное коническое движение, при котором пуля летит головной частью вперед в соответствии с изменением кривизны траектории (см. рис. 15).

Рис. 15. Полет вращающейся пули в воздухе

Ось медленного конического вращения располагается выше касательной к траектории полета пули, поэтому нижняя часть пули в большей степени подвержена давлению встречного потока воздуха, чем верхняя. В связи с этим ось медленного конического вращения отклоняется в сторону вращения, т.е. вправо. Данное явление называется деривацией (см. рис. 16).

Деривация - это отклонение пули от плоскости стрельбы в сторону ее вращения.

Под плоскостью стрельбы понимается вертикальная плоскость в которой лежит ось канала ствола оружия.

Причинами деривации являются: вращательное движение пули, сопротивление воздуха и постоянное понижение под действием силы тяжести касательной к траектории полета пули.

При отсутствии хотя бы одной из этих причин деривации не будет. Например, при стрельбе вертикально вверх и вертикально вниз деривации не будет, так как сила сопротивления воздуха в этом случае направлена вдоль оси пули. Не будет деривации при стрельбе в безвоздушном пространстве ввиду отсутствия сопротивления воздуха и при стрельбе из гладкоствольного оружия в связи с отсутствием вращения пули.

Рис. 16. Явление деривации (вид траектории сверху)

В ходе полета пуля все больше отклоняется в сторону, при этом степень увеличения деривационных отклонений значительно превышает степень увеличения преодоленного пулей расстояния.

Деривация не имеет большого практического значения для стрелка при стрельбе на близкие и средние расстояния, ее необходимо учитывать только при особо точной стрельбе на дальние расстояния, внося определенные поправки в установку прицела в соответствии с таблицей деривационных отклонений для соответствующей дальности стрельбы.

Характеристики траектории полета пули

Для изучения и описания траектории полета пули используются следующие характеризующие ее показатели (см. рис. 17).

Точка вылета находится в центре дульного среза ствола, является началом траектории полета пули.

Горизонт оружия - это горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета.

Линия возвышения представляет собой прямую линию, являющуюся продолжением оси канала ствола наведенного на цель оружия.

Угол возвышения - это угол, заключенный между линией возвышения и горизонтом оружия. Если этот угол отрицательный, например, при

стрельбе со значительной возвышенности вниз, он называется углом склонения (или снижения).

Рис. 17. Показатели траектории полета пули

Линия бросания представляет собой прямую линию, являющуюся продолжением оси канала ствола в момент вылета пули.

Угол бросания - это угол, заключенный между линией бросания и горизонтом оружия.

Угол вылета - это угол, заключенный между линией возвышения и линией бросания. Представляет собой разность между значениями углов бросания и возвышения.

Точкой падения - является точка пересечения траектории с горизонтом оружия.

Угол падения - это угол, расположенный в точке падения, заключенный между касательной к траектории полета пули и горизонтом оружия.

Окончателъная скорость пули - это скорость пули в точке падения.

Полное время полета - это время движения пули от точки вылета до точки падения.

Полная горизонтальная дальность - это расстояние от точки вылета до точки падения.

Вершиной траектории является ее наивысшая точка.

Высотой траектории является кратчайшее расстояние от ее вершины до горизонта оружия.

Восходящая ветвь траектории - это часть траектории от точки вылета до ее вершины.

Нисходящая ветвь траектории - это часть траектории от ее вершины до точки падения.

Точка встречи - это точка, лежащая на пересечении траектории полета пули с поверхностью цели (земли, преграды).

Угол встречи - это угол, заключенный между касательной к траектории полета пули и касательной к поверхности цели в точке встречи.

Точкой прицеливания (наводки) является точка на цели или вне ее, в которую наводится оружие.

Линия прицеливания - это прямая линия, проходящая от глаза стрелка через середину прорези прицела и вершину мушки в точку прицеливания.

Угол прицеливания - это угол, заключенный между линией прицеливания и линией возвышения.

Угол места цели - это угол, заключенный между линией прицеливания и горизонтом оружия.

Прицельная дальность - это расстояние от точки вылета до пересечения траектории с линией прицеливания.

Превышением траектории над линией прицеливания является кратчайшее расстояние от любой точки траектории до линии прицеливания.

При стрельбе на близкие расстояния значения превышения траектории над линией прицеливания будут достаточно низкими. Но при стрельбе на дальние расстояния они достигают значительных величин (см. табл. 1).

Таблица 1

Превышения траектории над линией прицеливания при стрельбе из автомата Калашникова (АКМ) и снайперской винтовки Драгунова (СВД) на расстояния 600 м и более

colspan=2 bgcolor=white>0
Для 7,62 мм АКМ
Дальность, м 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Прицел метры
6 0,98 1,8 2,2 2,1 1,4 0 -2,7 -6,4 - -
7 1,3 2,5 3,3 3,6 3,3 2,1 -3,5 -8,4 -
8 1,8 3,4 4,6 5,4 5,5 4,7 3,0 0 -4,5 -10,5
Для СВД с использованием оптического прицела
Дальность, 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400
Прицел метры
6 0,53 0,95 1,2 1,1 0,74 0 -1,3 - - - - - - -
7 0,71 1,3 1,7 1,9 1,6 1,0 0 -1,7 - - - - - -
8 0,94 1,8 2,4 2,7 2,8 2,4 1,5 0 -2,2 - - - - -
9 1,2 2,2 3,1 3,7 4,0 3,9 2,3 2,0 0 -2,9 - - - -
10 1,5 2,8 4,0 4,9 5,4 5,7 5,3 4,3 2,6 0 -3,7 - - -
11 1,8 3,5 5,0 6,2 7,1 7,6 7,7 7,1 5,7 3,4 0 -4,6 - -
12 2,2 4,3 6,2 7,8 9,1 10,0 10,5 10,0 9,2 7,3 4,3 0 -5,5 -
13 2,6 5,1 7,4 9,5 11 12,5 13,5 13,5 13,0 11,5 8,9 5,1 0 -6,6

Примечание: Количество единиц в значении прицела соответствует количеству сотен метров расстояния стрельбы, на которое рассчитан прицел

(6 - 600 м, 7 - 700 м и т.д.).

Из табл. 1 видно, что превышение траектории над линией прицеливания при стрельбе из АКМ на расстояние 800 м (прицел 8) превышает 5 метров, а при стрельбе из СВД на расстояние 1300 м (прицел 13) - траектория пули поднимается над линией прицеливания более, чем на 13 метров.

Прицеливание (наводка оружия)

Для того, чтобы пуля в результате выстрела попала в цель, предварительно нужно придать оси канала ствола соответствующее положение в пространстве.

Придание оси канала ствола оружия положения, необходимого для поражения заданной цели, называется прицеливанием или наводкой.

Данное положение должно быть придано как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной. Придание оси канала ствола необходимого положения в вертикальной плоскости является вертикальной наводкой, придание ей требуемого положение в горизонтальной плоскости является горизонтальной наводной.

Если ориентиром наводки является точка на цели или вблизи нее, такая наводка называется прямой. При стрельбе из стрелкового оружия применяется прямая наводка, выполняемая с помощью одной прицельной линии.

Прицельная линия - это прямая линия, соединяющая середину прорези прицела с вершиной мушки.

Для осуществления прицеливания необходимо предварительно путем перемещения целика (прорези прицела) придать прицельной линии такое положение, при котором между ней и осью канала ствола образуется в вертикальной плоскости угол прицеливания, соответствующий расстоянию до цели, а в горизонтальной плоскости - угол, равный боковой поправке, учитывающей скорость бокового ветра, деривацию и скорость бокового движения цели (см. рис. 18).

После этого, направляя прицельную линию в область, являющуюся ориентиром прицеливания, посредством изменения положения ствола оружия, оси канала ствола придается требуемое положение в пространстве.

При этом в оружии с постоянной установкой целика, как, например, у большинства пистолетов, для придания необходимого положения канала ствола в вертикальной плоскости выбирается точка прицеливания, соответствующая расстоянию до цели, и прицельная линия направляется в данную точку. В оружии с неподвижной в боковом положении прорезью прицела, как в автомате Калашникова, для придания необходимого положения канала ствола в горизонтальной плоскости выбирается точка прицеливания, соответствующая боковой поправке, и прицельная линия направляется в эту точку.

Рис. 18. Прицеливание (наводка оружия): О - мушка; а - целик; аО - прицельная линия; сС - ось канала ствола; оО - линия, параллельная оси канала ствола;

Н - высота прицела; М - величина перемещения целика; а - угол прицеливания; Уб - угол боковой поправки

Форма траектории полета пули и ее практическое значение

Форма траектории полета пули в воздухе зависит от угла, под которым она выпущена по отношению к горизонту оружия, ее начальной скорости, кинетической энергии и формы.

Для производства целенаправленного выстрела оружие наводится в цель, при этом прицельная линия направляется в точку прицеливания, а ось канала ствола в вертикальной плоскости приводится в положение, соответствующее необходимой линии возвышения. Между осью канала ствола и горизонтом оружия образуется необходимый угол возвышения.

При выстреле же под действием силы отдачи происходит смещение оси канала ствола на величину угла вылета, при этом она переходит в положение соответствующее линии бросания и образует с горизонтом оружия угол бросания. Под этим углом пуля и вылетает из канала ствола оружия.

В связи с незначительной разницей между углом возвышения и углом бросания их зачастую отождествляют, при этом, однако, правильнее в данном случае говорить о зависимости траектории полета пули от угла бросания.

При увеличении угла бросания высота траектории полета пули и полная горизонтальная дальность увеличиваются до определенной величины данного угла, после которой высота траектории продолжает увеличиваться, а полная горизонтальная дальность - уменьшается.

Угол бросания, при котором полная горизонтальная дальность полета пули является наибольшей, называется углом наибольшей дальности.

В соответствии с закономерностями механики в безвоздушном пространстве угол наибольшей дальности будет составлять 45°.

При полете пули в воздухе зависимость между величиной угла бросания и формой траектории полета пули аналогична зависимости данных характеристик, наблюдаемой при полете пули в безвоздушном пространстве, но, по причине влияния сопротивления воздуха, угол наибольшей дальности не достигает значения 45°. В зависимости от формы и массы пули его величина колеблется в пределах 30 - 35°. Для расчетов величина угла наибольшей дальности стрельбы в воздухе принимается равной 35°.

Траектории полета пули, возникающие при углах бросания меньших угла наибольшей дальности, называются настильными.

Траектории полета пули, возникающие при углах бросания больших угла наибольшей дальности, называются навесными (см. рис. 19).

Рис. 19. Угол наибольшей дальности, настильные и навесные траектории

Настильные траектории применяются при стрельбе прямой наводкой на достаточно небольшие расстояния. При стрельбе из ручного стрелкового оружия используются только данный вид траекторий. Настильность траектории характеризуется ее максимальным превышением над линией прицеливания. Чем меньше траектория поднимается над линией прицеливания при заданной дальности стрельбы, тем более она настильна. Также настильность траектории оценивается по величине угла падения: чем он меньше, тем траектория настильнее.

Чем настильнее используемая при стрельбе траектория, тем на большем расстоянии цель может быть поражена с одной установкой при-

цела, т.е. ошибки в установке прицела оказывают меньшее влияние на результативность стрельбы.

Навесные траектории не используются при стрельбе из ручного стрелкового оружия, в свою очередь, они имеют большое распространение в стрельбе снарядами и минами на большие расстояния вне прямой видимости цели, которая в данном случае задается по координатам. Навесные траектории используются при стрельбе из гаубиц, минометов и других видов артиллерийского вооружения.

Благодаря особенностям данного вида траектории, указанные виды вооружения могут поражать цели, находящиеся в укрытии, а также за естественными и искусственными преградами (см. рис. 20).

Траектории, имеющие одинаковую горизонтальную дальность при разных углах бросания, называются сопряженными. Одна из этих траекторий будет настильной, вторая навесной.

Сопряженные траектории можно получить при стрельбе из одного оружия, используя углы бросания больший и меньший угла наибольшей дальности.

Рис. 20. Особенности применения навесных траекторий

Выстрел, при котором превышение траектории над линией прицеливания на всем ее протяжении не достигает величин больших, чем высота цели, считается прямым выстрелом (см. рис. 21).

Практическое значение прямого выстрела заключается в том, что в пределах его дальности в напряженные моменты боя стрельбу допускается вести без перестановки прицела, при этом точка прицеливания по высоте, как правило, выбирается на нижнем краю цели.

Дальность прямого выстрела зависит, во-первых, от высоты цели и, во-вторых, от настильности траектории. Чем выше цель и чем настильнее траектория, тем больше дальность прямого выстрела и тем на большем расстоянии цель может быть поражена с одной установкой прицела.

Рис. 21. Прямой выстрел

Дальность прямого выстрела можно определить по таблицам, сопоставляя высоту цели с величинами наибольшего превышения траектории над линией прицеливания или с высотой траектории.

При стрельбе по цели, находящейся на расстоянии, превышающим дальность прямого выстрела, траектория вблизи вершины поднимается выше цели, и цель на определенном участке не будет поражаться при данной установке прицела. При этом около цели будет пространство, на котором нисходящая ветвь траектории будет пролегать в пределах ее высоты.

Расстояние, на котором нисходящая ветвь траектории находится в пределах высоты цели, называется поражаемым пространством (см. рис. 22).

Глубина (длина) поражаемого пространства напрямую зависит от высоты цели и настильности траектории. Также она зависит от угла наклона местности: при подъеме местности вверх она уменьшается, при скате вниз - увеличивается.

Рис. 22. Поражаемое пространство глубиной, равной отрезку АС, для цели

высотой, равной отрезку АВ

Если цель находится за укрытием, непробиваемым пулей, то возможность ее поражения зависит от того, в какой точке она располагается.

Пространство за укрытием от его гребня до точки встречи называется прикрытым пространством (см. рис. 23). Прикрытое пространство будет тем больше, чем больше высота укрытия и чем настильнее траектория полета пули.

Часть прикрытого пространства, в котором цель не может быть поражена при данной траектории, называется мертвым (непоражаемым) пространством. Мертвое пространство будет тем больше, чем больше высота укрытия, меньше высота цели и настильнее траектория. Часть прикрытого пространства, на которой цель может быть поражена, составляет поражаемое пространство.

Таким образом, глубина мертвого пространства представляет собой разность прикрытого и поражаемого пространства.

Рис. 23. Прикрытое, мертвое и поражаемое пространство

Форма траектории зависит также от начальной скорости пули, ее кинетической энергии и формы. Рассмотрим, каким образом данные показатели влияют на формирование траектории.

От начальной скорости пули напрямую зависит дальнейшая скорость ее полета, величина ее кинетической энергии при равных формах и размерах обеспечивает меньшую степень снижения скорости под действием сопротивления воздуха.

Таким образом, пуля, выпущенная под одинаковым углом возвышения (бросания), но с большей начальной скорость или с большей кинетической энергией в ходе дальнейшего полета будет иметь большую скорость движения.

Если мы представим определенную горизонтальную плоскость на некотором удалении от точки вылета, то при одинаковом значении угла возвыше-

ния (бросания) пуля, обладающая большей скоростью, достигнет ее быстрее пули, обладающей меньшей скоростью. Соответственно более медленная пуля, достигнув данной плоскости и затратив на это большее количество времени, успеет больше опуститься вниз под действием силы тяжести (см. рис. 24).

Рис. 24. Зависимость траектории полета пули от ее скорости

В дальнейшем также траектория полета пули, имеющей меньшие скоростные характеристики, будет располагаться ниже траектории полета более быстрой пули и под действием силы тяжести она быстрее по времени и ближе по расстоянию от точки вылета опустится до уровня горизонта оружия.

Таким образом, начальная скорость и кинетическая энергия пули напрямую влияют на высоту траектории и на полную горизонтальную дальность ее полета.

Рис. 1. Артиллерия линейного корабля "Марат"

Баллистика (от греч. βάλλειν - бросать) - наука о движении тел, брошенных в пространстве, основанная на математике и физике. Она занимается, главным образом, исследованием движения снарядов, выпущенных из огнестрельного оружия, ракетных снарядов и баллистических ракет.

Основные понятия

Рис. 2. Элементы стрельбы корабельной артиллерии

Основной задачей стрельбы является попадание в цель. Для этого орудию необходимо придать строго определённое положение в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Если навести орудие так, чтобы ось канала ствола была направлена на цель, то в цель мы не попадём, так как траектория полёта снаряда будет всегда проходить ниже направления оси канала ствола, снаряд до цели не долетит. Для формализации терминологического аппарата рассматриваемой тематики, введём основные определения, используемые при рассмотрении теории артиллерийской стрельбы.
Точкой вылета называется центр дульного среза орудия.

Точкой падения называется точка пересечения траектории с горизонтом орудия.

Горизонтом орудия называется горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета.

Линией возвышения называется продолжение оси канала ствола наведённого орудия.

Линией бросания ОВ называется продолжение оси канала ствола в момент выстрела. В момент выстрела орудие вздрагивает, вследствие чего снаряд бросается не по линии возвышения ОА, а по линии бросания ОВ (см. рис. 2).

Линией цели ОЦ называется линия, соединяющая орудие с целью (см. рис. 2).

Линией прицеливания (визирования) называется линия, идущая от глаза наводчика через оптическую ось прицела в точку наводки. При стрельбе прямой наводкой, когда линия прицеливания направлена в цель, линия прицеливания совпадает с линией цели.

Линией падения называется касательная к траектории в точке падения.

Рис. 3. Стрельба по вышележащей цели

Рис. 4. Стрельба по нижележащей цели

Углом возвышения (греческая фи) называется угол между линией возвышения и горизонтом орудия. Если ось канала ствола направлена ниже горизонта, то этот угол называется углом снижения (см. рис. 2).

Дальность стрельбы из орудия зависит от угла возвышения и условий стрельбы. Следовательно, чтобы добросить снаряд до цели, надо орудию придать такой угол возвышения, при котором дальность стрельбы будет соответствовать расстоянию до цели. В таблицах стрельбы указано какие углы прицеливания нужно придать орудию, чтобы снаряд полетел на нужную дальность.

Углом бросания (греческая тета ноль) называется угол между линией бросания и горизонтом орудия (см. рис. 2).

Углом вылета (греческая гамма) называется угол между линией бросания и линией возвышения. В морской артиллерии угол вылета имеет малую величину и его иногда в расчёт не принимают, полагая, что снаряд бросается под углом возвышения (см. рис. 2).

Углом прицеливания (греческая альфа) называется угол между линией возвышения и линией прицеливания (см. рис. 2).

Углом места цели (греческая эпсилон) называется угол между линией цели и горизонтом орудия. При стрельбе корабля по морским целям угол места цели равен нулю, так как линия цели направлена по горизонту орудия (см. рис. 2).

Углом падения (греческая тета с латинской буквой с) называется угол между линией цели и линией падения (см. рис. 2).

Углом встречи (греческая мю) называется угол между линией падения и касательной к поверхности цели в точке встречи (см. рис. 2).
От значения величины этого угла сильно зависит стойкость брони корабля, по которому ведётся огонь, к пробитию снарядами. Очевидно, чем ближе этот угол к 90 градусам, тем вероятность пробития выше, верно и обратное.
Плоскостью стрельбы называется вертикальная плоскость, проходящая через линию возвышения. При стрельбе корабля по морским целям линия прицеливания направлена по горизонту, в этом случае угол возвышения равен углу прицеливания. При стрельбе корабля по береговым и воздушным целям угол возвышения равен сумме угла прицеливания и угла места цели (см. рис. 3). При стрельбе береговой батареи по морским целям угол возвышения равен разности угла прицеливания и угла места цели (см. рис. 4). Таким образом, величина угла возвышения равна алгебраической сумме угла прицеливания и угла места цели. Если цель выше горизонта, угол места цели имеет знак "+", если цель ниже горизонта, угол места цели имеет знак "-".

Влияние сопротивления воздуха на траекторию полёта снаряда

Рис. 5. Изменение траектории полёта снаряда от сопротивления воздуха

Траектория полёта снаряда в безвоздушном пространстве представляет собой симметричную кривую линию, называемую в математике параболой. Восходящая ветвь совпадает по форме с нисходящей ветвью и, следовательно, угол падения равен углу возвышения.

При полёте в воздухе снаряд расходует часть скорости на преодоление сопротивления воздуха. Таким образом, на снаряд в полёте действуют две силы - сила тяжести и сила сопротивления воздуха, которая уменьшает скорость и дальность полёта снаряда, как проиллюстрировано на рис. 5. Величина силы сопротивления воздуха зависит от формы снаряда, его размеров, скорости полёта и от плотности воздуха. Чем длиннее и заострённее головная часть снаряда, тем сопротивление воздуха меньше. Форма снаряда особенно сказывается при скоростях полёта, превышающих 330 метров в секунду (то есть при сверхзвуковых скоростях).

Рис. 6. Недальнобойный и дальнобойный снаряды

На рис. 6 слева представлен недальнобойный снаряд старого образца и более продолговатый, заострённый дальнобойный снаряд справа. Также видно, что у дальнобойного снаряда в донной части делается коническое сужение. Дело в том, что сзади снаряда образуется разреженное пространство и завихрения, которые значительно увеличивают сопротивление воздуха. Сужением дна снаряда достигается уменьшение величины сопротивления воздуха, возникающего вследствие разреженности и завихрений за снарядом.

Сила сопротивления воздуха пропорциональна скорости его полёта, но не прямо пропорциональна. Зависимость формализуется более сложно. Вследствие действия сопротивления воздуха у траектории полёта снаряда восходящая ветвь длиннее и отложе нисходящей. Угол падения больше угла возвышения.

Помимо уменьшения дальности полёта снаряда и изменения формы траектории, сила сопротивления воздуха стремится опрокинуть снаряд, как это видно из рис. 7.

Рис. 7. Силы, действующие на снаряд в полёте

Следовательно, невращающийся продолговатый снаряд под действием сопротивления воздуха будет переворачиваться. При этом снаряд может попасть в цель в любом положении, в том числе боком или дном, как показано на рис. 8.

Рис. 8. Вращение снаряда в полёте под действием силы сопротивления воздуха

Чтобы снаряд в полёте не переворачивался, ему придают вращательное движение с помощью нарезов в канале ствола.

Если же рассмотреть воздействие воздуха на вращающийся снаряд, то можно увидеть, что это приводит к боковому отклонению траектории от плоскости стрельбы, как изображено на рис. 9.

Рис. 9. Деривация

Деривацией называется отклонение снаряда от плоскости стрельбы вследствие его вращения. Если нарезы вьются слева вверх направо, то снаряд отклоняется вправо.

Влияние угла возвышения и начальной скорости снаряда на дальность его полёта

Дальность полёта снаряда зависит от углов возвышения, под которыми он бросается. Увеличение дальности полёта с увеличением угла возвышения происходит только до некоторого предела (40-50 градусов), при дальнейшем увеличении угла возвышения, дальность начинает уменьшаться.

Углом предельной дальности называется угол возвышения, при котором получается наибольшая дальность стрельбы при данной начальной скорости и снаряде. При стрельбе в безвоздушном пространстве наибольшая дальность полёта снаряда получается при угле возвышения 45 градусов. При стрельбе в воздухе величина угла предельной дальности отличается от этого значения и у разных орудий бывает неодинаковой (обычно меньше 45 градусов). Для сверхдальнобойной артиллерии, когда снаряд значительную часть пути летит на большой высоте в сильно разреженном воздухе, угол предельной дальности бывает более 45 градусов.

Для орудия данного образца и при стрельбе определенным типом боеприпаса каждому углу возвышения соответствует строго определенная дальность полёта снаряда. Следовательно, чтобы забросить снаряд на нужное нам расстояние, необходимо орудию придать угол возвышения, соответствующий этому расстоянию.

Траектории снарядов, выпущенных при углах возвышения меньших, чем угол предельной дальности, называются настильными траекториями .

Траектории снарядов, выпущенных при углах возвышения больших, чем угол предельной дальности, называются "навесными траекториями" .

Рассеивание снарядов

Рис. 10. Рассеивание снарядов

Если из одного и того же орудия, одинаковым боеприпасом, при одном и том же направлении ствола орудия, при одинаковых, на первый взгляд, условиях произвести несколько выстрелов, то снаряды не попадут в одну точку, а полетят по разным траекториям, образуя пучок траекторий, как проиллюстрировано на рис. 10. Это явление называется рассеиванием снарядов .

Причиной рассеивания снарядов является невозможность достижения абсолютно одинаковых условий для каждого выстрела. В таблице приведены основные факторы, вызывающие рассеивание снарядов и возможные пути уменьшения этого рассеивания.

Основные группы причин рассеивания Условия, порождающие причины рассеивания Меры борьбы за уменьшение рассеивания
1. Разнообразие начальных скоростей
  • Разнообразие свойств пороха (состав, содержание влаги и растворителя).
  • Разнообразие веса зарядов.
  • Разнообразие температуры зарядов.
  • Разнообразие плотности заряжания.

(размеры и расположение ведущего пояска, досылка снарядов).

  • Разнообразие формы и веса снарядов.
  • Хранение в герметической укупорке. Каждую стрельбу производить зарядами одной партии.
  • Поддержание должной температуры в погребе.
  • Единообразие заряжания.
  • Каждую стрельбу производить снарядами одного весового знака.
2. Разнообразие углов бросания
  • Разнообразие углов возвышения (мёртвые ходы в прицельном устройстве и в механизме вертикального наведения).
  • Разнообразие углов вылета.
  • Разнообразие наводки.
  • Тщательный уход за материальной частью.
  • Хорошая тренировка наводчиков.
3. Разнообразие условий в полёте снаряда

Разнообразие влияния воздушной среды (плотность, ветер).

Площадь, на которую падают снаряды, выпущенные из орудия при одном и том же направлении канала ствола, называется площадью рассеивания .

Середина площади рассеивания называется средней точкой падения .

Воображаемая траектория, проходящая через точку вылета и среднюю точку падения, называется средней траекторией .

Площадь рассеивания имеет форму эллипса, поэтому площадь рассеивания называется эллипсом рассеивания .

Интенсивность, с которой снаряды попадают в различные точки эллипса рассеивания, описывается двумерным Гауссовским (нормальным) законом распределения. Отсюда, если следовать в точности законам теории вероятностей, можно сделать вывод, что эллипс рассеивания является идеализацией. Процент попаданий снарядов внутрь эллипса описывается правилом трёх сигма, а именно, вероятность попадания снарядов в эллипс, величина оси которого равна утроенному квадратному корню из дисперсий соответствующих одномерных Гауссовских законов распределения равна 0.9973.
В силу того, что количество выстрелов из одного орудия, особенно крупного калибра, как уже было указано выше, в силу износа зачастую не превышает и одной тысячи, этой неточностью можно пренебречь и считать, что все снаряды попадают в эллипс рассеивания. Любое сечение пучка траекторий полёта снарядов также представляет собой эллипс. Рассеивание снарядов по дальности всегда больше, чем в боковом направлении и по высоте. Величину срединных отклонений можно найти в основной таблице стрельбы и по ней определить размеры эллипса.

Рис. 11. Стрельба по цели, не имеющей глубины

Поражаемым пространством называется пространство, на протяжении которого траектория проходит через цель.

Согласно рис. 11, поражаемое пространство равно расстоянию по горизонту АС от основания цели до конца траектории, проходящей через вершину цели. Каждый снаряд, упавший вне поражаемого пространства, прошёл либо выше цели, либо упал до неё. Поражаемое пространство ограничивается двумя траекториями - траекторией ОА, проходящей через основание цели, и траекторией ОС, проходящей через верхнюю точку цели.

Рис. 12. Стрельба по цели, имеющей глубину

В случае, если поражаемая цель имеет глубину, величина поражаемого пространства увеличивается на величину глубины цели, как проиллюстрировано на рис. 12. Глубина цели будет зависеть от размеров цели и её положения относительно плоскости стрельбы. Рассмотрим цель, наиболее вероятную для морской артиллерии - судно неприятеля. В таком случае, если цель идёт от нас или на нас, глубина цели равна её длине, когда цель идёт перпендикулярно к плоскости стрельбы, глубина равна ширине цели, как проиллюстрировано на рисунке.

Учитывая тот факт, что эллипс рассеивания имеет большую длину и малую ширину, можно сделать вывод о том, что при малой глубине цели снарядов в цель попадает меньше, чем при большой её глубине. То есть, чем больше глубина цели, тем легче в неё попасть. С увеличением дальности стрельбы поражаемое пространство цели уменьшается, так как увеличивается угол падения.

Прямым выстрелом называется выстрел, при котором всё расстояние от точки вылета до точки падения является поражаемым пространством (см. рис. 13).

Рис. 13. Прямой выстрел

Это получается в том случае, если высота траектории не превышает высоту цели. Дальность прямого выстрела зависит от крутизны траектории и высоты цели.

Дальностью прямого выстрела (или дальностью настильности) называется расстояние, на котором высота траектории не превышает высоты цели.

Наиболее важные труды по баллистике

XVII век

  • - теория Тартальи,
  • 1638 год - труд Галилео Галилея о параболическом движении тела, брошенного под углом.
  • 1641 год - ученик Галилея – Торичелли, развивая параболическую теорию выводит выражение горизонтальной дальности, что легло впоследствии в основу артиллерийских таблиц стрельбы.
  • 1687 год - Исаак Ньютон доказывает влияние сопротивления воздуха на брошенное тело, вводя понятие коэффициента формы тела, а также проводя прямую зависимость сопротивления движения от поперечного сечения (калибра) тела (снаряда).
  • 1690 год - Иван Бернулли математически описывает главную задачу баллистики, решив задачу определения движения шара в сопротивляющейся среде.

XVIII век

  • 1737 год - Биго де Морог (1706-1781) опубликовал теоретическое исследование вопросов внутренней баллистики, что заложило основу рационального конструирования орудий.
  • 1740 год - англичанин Робинс научился определять начальные скорости снаряда и доказал, что парабола полета снаряда имеет двоякую кривизну – ее нисходящая ветвь короче восходящей, дополнительно он опытным путем пришел к выводу, что сопротивление воздуха полету снарядов при начальных скоростях выше 330 м/с возрастает скачкообразно и должно рассчитываться по иной формуле.
  • Вторая половина XVIII века
  • Даниил Бернулли занимается вопросом сопротивления воздуха движению снарядов;
  • математик Леонард Эйлер развивает работы Робинса, труды Эйлера по внутренней и внешней баллистике ложатся в основу создания артиллерийских таблиц стрельбы.
  • Мордашев Ю. Н., Абрамович И. Е., Меккель М. А. Учебник комендора палубной артиллерии. М.: Военное издательство Министерства вооружённых сил союза ССР. 1947. 176 с.

Выстрел представляет собой сложный комплекс физических и химических явлений. Событие выстрела можно условно разделить на две стадии - движение снаряда в канале ствола орудия и комплекс явлений, происходящих после вылета снаряда из ствола.

Выстрелом называется выбрасывание пули из канала ствола под действием пороховых газов, образующихся при сгорании порохового заряда. От удара бойка по капсюлю патрона возникает пламя, воспламеняющее пороховой заряд. При этом образуется большое количество сильно нагретых газов, которые создают высокое давление, действующее во все стороны с одинаковой силой. При давлении газов 250–500 кг/см 2 пуля сдвигается с места и врезается в нарезы канала ствола, получая вращательное движение. Порох продолжает гореть, следовательно, количество газов увеличивается. Затем вследствие быстрого повышения скорости движения пули объем запульного пространства увеличивается быстрее притока новых газов, и давление начинает падать. Однако скорость пули в канале ствола продолжает расти, так как газы, хотя и в меньшей степени, но по-прежнему давят на нее. Пуля продвигается по каналу ствола с непрерывно возрастающей скоростью и выбрасывается наружу по направлению оси канала ствола. Весь процесс выстрела происходит за очень короткий промежуток времени (0,001–0,06 с). Далее полет пули в воздухе продолжается по инерции и в значительной степени зависит от ее начальной скорости.

Начальной скоростью пули называется скорость, с которой пуля покидает канал ствола. Величина начальной скорости пули зависит от длины ствола, массы пули, массы порохового заряда и других факторов. Возрастание начальной скорости увеличиваете дальность полета пули, ее пробивное и убойное действие, уменьшает влияние внешних условий на ее полет. Движение оружия назад во время выстрела называется отдачей. Давление пороховых газов в канале ствола действует во все стороны с одинаковой силой. Давление газов на дно пули заставляет ее двигаться вперед, а давление на дно гильзы передается на затвор и вызывает движение оружия назад. При отдаче образуется пара сил, под действием которой дульная часть оружия отклоняется кверху. Сила отдачи действует вдоль оси канала ствола, а упор приклада в плечо и центр тяжести оружия расположены ниже направления этой силы, поэтому при стрельбе дульная часть оружия отклоняется кверху.

Отдача стрелкового оружия ощущается в виде толчка в плечо, руку или в грунт. Действие отдачи оружия характеризуется величиной скорости и энергии, которой оно обладает при движении назад. Скорость отдачи оружия примерно во столько раз меньше начальной скорости пули, во сколько раз пуля легче оружия. Энергия отдачи у автомата Калашникова невелика и воспринимается стреляющим безболезненно. Правильное и однообразное удержание оружия уменьшает влияние отдачи и повышает результативность стрельбы. Наличие дульных тормозов-компенсаторов ил компенсаторов у оружия улучшает результаты стрельбы очередями и уменьшает отдачу.

В момент выстрела ствол оружия в зависимости от угла возвышения занимает определенное положение. Полет пули в воздухе начинается по прямой линии, представляющей продолжение оси канала ствола в момент вылета пули. Эта линия называется линией бросания . При полете в воздухе на пулю действуют две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Сила тяжести все больше отклоняет пулю вниз от линии бросания, а сила сопротивления воздуха замедляет движение пули. Под действием этих двух сил пуля продолжает полет по кривой, расположенной ниже линии бросания. Форма траектории зависит от величины угла возвышения и начальной скорости пули, она влияет на величину дальности прямого выстрела, прикрытого, поражаемого и мертвого пространства. С увеличением угла возвышения высота траектории и полная горизонтальная дальность полета пули увеличиваются, но это происходит до известного предела. За этим пределом высота траектории продолжает увеличиваться, а полная горизонтальная дальность уменьшаться.

Угол возвышения, при котором полная горизонтальная дальность полета пули становится наибольшей, называется углом наибольшей дальности . Величина угла наибольшей дальности для пуль различных видов оружия составляет около 35 °. Траектории, получаемые при углах возвышения, меньших угла наибольшей дальности, называются настильными.

Прямым выстрелом называется выстрел, при котором траектория полета пули не поднимается над линией прицеливания выше цели на всем своем протяжении.

Дальность прямого выстрела зависит от высоты цели и настильности траектории. Чем выше цель и настильнее траектория, тем больше дальность прямого выстрела и, следовательно, расстояние, на котором цель может быть поражена с одной установкой прицела. Практическое значение прямого выстрела заключается в том, что в напряженные моменты боя стрельба может вестись без перестановки прицела, при этом точка прицеливания по высоте будет выбираться по нижнему обрезу цели.

Пространство за укрытием, не пробиваемым пулей, от его гребня до точки встречи называется прикрытым пространством .

Прикрытое пространство тем больше, чем выше укрытие и настильнее траектория. Часть прикрытого пространства, на котором цель не может быть поражена при данной траектории, называется мертвым (непоражаемым) пространством. Оно тем больше, чем больше высота укрытия, меньше высота цели и настильнее траектория. Другую часть прикрытого пространства, на которой цель может быть поражена, составляет поражаемое пространство.

Периодизация выстрела

Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени (0,001-0,06с.). При выстреле различают четыре последовательных периода:

  • предварительный;
  • первый, или основной;
  • второй;
  • третий, или период последних газов.

Предварительный период длится от начала горения порохового заряда до полного врезания оболочки пули в нарезы ствола. В течение этого периода в канале ствола создается давление газов, необходимое для того, чтобы сдвинуть пулю с места и преодолеть сопротивление ее оболочки врезанию в нарезы ствола. Это давление называется давлением форсирования; оно достигает 250 - 500 кг/см 2 в зависимости от устройства нарезов, веса пули и твердости ее оболочки (например, у стрелкового оружия под патрон образца 1943 г. давление форсирования равно около 300 кг/см 2). Принимают, что горение порохового заряда в этом периоде происходит в постоянном объеме, оболочка врезается в нарезы мгновенно, а движение пули начинается сразу же при достижении в канале ствола давления форсирования.

Первый, или основной, период длится от начала движения пули до момента полного сгорания порохового заряда. В этот период горение порохового заряда происходит в быстро изменяющемся объеме. В начале периода, когда скорость движения пули по каналу ствола еще невелика, количество газов растет быстрее, чем объем запульного пространства (пространство между дном пули и дном гильзы), давление газов быстро повышается и достигает наибольшей величины (например, у стрелкового оружия под патрон образца 1943г. - 2800 кг/см 2 , а под винтовочный патрон 2900 кг/см 2). Это давление называется максимальным давлением. Оно создается у стрелкового оружия при прохождении пулей 4 - 6 см пути. Затем вследствие быстрого скорости движение пули объем запульного пространства увеличивается быстрее притока новых газов, и давление начинает падать, к концу периода оно равно примерно 2/3 максимального давления. Скорость движения пули постоянно возрастает и к концу периода достигает примерно 3/4 начальной скорости. Пороховой заряд полностью сгорает незадолго до того, как пуля вылетит из канала ствола.

Второй период длится до момента полного сгорания порохового заряда до момента вылета пули из канала ствола. С началом этого периода приток пороховых газов прекращается, однако сильно сжатые и нагретые газы расширяются и, оказывая давление на пулю, увеличивают скорость ее движения. Спад давления во втором периоде происходит довольно быстро и у дульного среза дульное давление составляет у различных образцов оружия 300 - 900 кг/см 2 (например, у самозарядного карабина Симонова - 390 кг/см 2 , у станкового пулемета Горюнова - 570 кг/см 2). Скорость пули в момент вылета ее из канала ствола (дульная скорость) несколько меньше начальной скорости.