Балістика зовнішня і внутрішня: поняття, визначення, основи вивчення, цілі, завдання та необхідність вивчення
Опубликованно 02.08.2018 10:44
Балістика - це наука про рух, політ та вплив снарядів. Вона розділена на декілька дисциплін. Внутрішня та зовнішня балістика мають справу з рухом і польотом снарядів. Перехід між цими двома режимами називається проміжною баллистикой. Термінальна балістика стосується впливу снарядів, окрема категорія охоплює ступінь ураження цілі. Що вивчає внутрішня та зовнішня балістика?
Гармати і ракети
Гарматні і ракетні двигуни є типами теплового двигуна, частково з перетворенням хімічної енергії в апропеллент (кінетичну енергію снаряда). Пропелленти відрізняються від звичайних видів палива тим, що їх згоряння не вимагає атмосферного кисню. В обмеженому обсязі виробництво гарячих газів з допомогою пального палива викликає збільшення тиску. Тиск просуває снаряд і збільшує швидкість горіння. Гарячі гази мають тенденцію до ерозії ствола пістолета або горла ракети. Внутрішня та зовнішня балістика стрілецької зброї вивчає рух, політ і вплив, який снаряд надає.
Коли заряд палива в камері пістолета запалюється, гази згоряння стримуються пострілом, тому тиск зростає. Снаряд починає рухатися, коли тиск на нього долає його опір руху. Тиск продовжує зростати деякий час, а потім падає, а постріл прискорюється до високої швидкості. Швидке пальне ракетне паливо незабаром вичерпано, і з часом постріл викидається з дула: швидкість пострілу до 15 кілометрів в секунду досягнуті. Відкидні гармати випускають газ через задню частину камери, щоб протидіяти силам віддачі.
Балістичної є ракета, яка надсилається протягом відносно короткого початкового активної ділянки польоту, чия траєкторія згодом регулюється законами класичної механіки, на відміну, наприклад, від крилатих ракет, які направляються аеродинамічним чином в польоті з працюючим двигуном.
Траєкторія пострілу
Під зовнішньої і внутрішньої балістики, траєкторія - це шлях пострілу, підлеглий силам тяжіння. Під єдиним впливом гравітації траєкторія є параболічною. Перетягування уповільнює рух по траєкторії. Нижче швидкості звуку опір приблизно пропорційно квадрату швидкості; раціоналізація дробового хвоста ефективна тільки при цих швидкостях. При великих швидкостях конічна ударна хвиля виходить з носа пострілу. Тягове зусилля, яке в значній мірі залежить від форми носа, є найменшим для дрібно точкових ударів. Перетягування може бути зменшено шляхом випуску газів з пальника в хвіст.
Ребра хвоста можуть використовуватися для стабілізації снарядів. Задня стабілізація, забезпечувана шляхом нарізки, викликає гироскопическое коливання у відповідь на аеродинамічні барабанні сили. Недостатній спін дозволяє падати і занадто багато перешкоджає занурення носа, коли він проходить по траєкторії. Дрейф пострілу виникає із-за підйому, метеорологічних умов і обертання Землі.
Реакція на імпульс
Ракети рухаються реакцією на імпульс витікання газу. Двигун сконструйований таким чином, що створюються тиску майже постійні під час горіння. Радіально-стабілізовані ракети чутливі до бічних вітрам, дві або більше форсунок двигуна, нахилені від лінії польоту, що можуть забезпечити стабілізацію спина. Цілі зазвичай тверді і називаються товстими або тонкими залежно від того, чи впливає вплив пострілу на лежачий в основі матеріал.
Проникнення відбувається, коли інтенсивності напружень удару перевищують межу текучості мішені; він викликає пластичне і крихке руйнування в тонких мішенях і гідродинамічний потік матеріалу в товстих мішенях. При ударі може відбутися збій. Проникнення повністю через мету називається перфорацією. Вдосконалені бронеуловители або детонують стислий вибухову речовину проти мети, або вибухово фокусують струмінь металу на її поверхню.
Ступінь локального пошкодження
Внутрішня та зовнішня балістика пострілу в основному пов'язана з механізмами та медичними наслідками травми, викликаної кулями і вибухонебезпечними фрагментами. При проникненні імпульс, який передається навколишнім тканинам, генерує більшу тимчасову порожнину. Ступінь локального пошкодження пов'язана з розміром цієї перехідної порожнини. Докази припускають, що фізична травма пропорційна швидкості куба снаряда, його маси і площі поперечного перерізу. Дослідження по створенню бронежилетів спрямовані на запобігання проникнення снарядів і зведення до мінімуму отримання травм.
Балістика зовнішня і внутрішня - це область механіки, яка займається запуском, польотом, поведінкою і ефектами снарядів, особливо кулями, некерованими бомбами, ракетами і тому подібне. це свого роду наука або навіть мистецтво проектування і прискорення снарядів для досягнення бажаної продуктивності. Балістичне тіло є тілом з імпульсом, який може вільно переміщатися, з урахуванням таких сил, як тиск газів в пістолеті, з допомогою нарізів у стволі, з допомогою сили тяжіння або шляхом аеродинамічного опору.
Історія і передісторія
Самими ранніми відомими балістичними снарядами були палиці, каміння і списи. Найдавніше доказ наявності снарядів з кам'яним наконечником, які можуть заряджатися або не заряджатися за допомогою лука, датується терміном 64 000 років тому, які були знайдені в печері Сібуду, в Південній Африці. Найдавніше доказ використання луків для стрільби датується приблизно 10 000 років тому.
Соснові стріли були знайдені в долині Аренсбург на північ від Гамбурга. У них на нижній стороні були дрібні борозни, свідчать про те, що вони були випущені з лука. Найстаріший цибулю, який досі відновлюється, налічує близько 8 000 років, його знайшли в болоті Холмегард в Данії. Стрільба з лука, схоже, прибула до Америки з традицією арктичного дрібного інструменту близько 4500 років тому. Перші пристрої, ідентифіковані як знаряддя, з'явилися в Китаї близько 1000 р. н. е.., а до XII століття технологія поширилася по всій Азії і в Європі 13-го століття.
Після тисячоліття емпіричного розвитку дисципліна балістики, зовнішньої і внутрішньої, була спочатку вивчена і розроблена італійським математиком Нікколо Тарталья в 1531 році. Галілей встановив принцип складового руху в 1638 році. Загальні відомості з зовнішньої і внутрішньої балістики були поставлені на солідну наукову і математичну основи Ісааком Ньютоном з публікацією Philosophia Naturalis Principia Mathematica в 1687 році. Це дало математичні закони руху і гравітації, які вперше дозволили успішно передбачити траєкторії. Слово "балістика" походить від грецького, що означає "кидати".
Снаряди і пускові установки
Снаряд - будь-який об'єкт, проецируемый в простір (пустий чи ні) при додатку сили. Хоча будь-який об'єкт в русі в просторі (наприклад, кинутий м'яч) є снарядом, термін найчастіше відноситься до зброї далекого бою. Математичні рівняння руху використовуються для аналізу траєкторії снаряда. Приклади снарядів включають кулі, стріли, кулі, артилерійські снаряди, ракети і так далі.
Кидок - це запуск снаряда вручну. Люди надзвичайно гарні в метанні з-за їх високої спритності, це розвинена риса. Свідоцтво людського метання датується 2 мільйонами років. Швидкість метання 145 км на годину, знайдена у багатьох спортсменів, набагато перевищує швидкість, з якою шимпанзе можуть кидати предмети, що становить близько 32 км на годину. Ця здатність відображає здатність людських плечових м'язів і сухожиль зберігати еластичність, поки вона не знадобиться для просування об'єкта.
Внутрішня та зовнішня балістика: коротко про види зброї
Одними з найдавніших пускових пристроїв були звичайні рогатки, лук і стріли, катапульта. З часом з'явилися рушниці, пістолети, ракети. Відомості з внутрішньої та зовнішньої балістики включають в себе інформацію про різні види зброї. Сплинг - зброя, зазвичай використовується для викиду тупих снарядів, таких як камінь, глина або свинцева «куля». У стропи є невелика колиска (сумка) в середині сполучених двох довжин шнура. Камінь поміщається в сумку. Середній палець або великий палець поміщається через петлю на кінці одного шнура, а вкладка на кінці іншого шнура поміщається між великим і вказівним пальцями. Слінг гойдається по дузі, а табуляція випускається в певний момент. Це звільняє снаряд, щоб летіти до мети. Лук і стріли. Цибуля - це гнучкий шматок матеріалу, який стріляє аеродинамічними снарядами. Тятива з'єднує два кінця, і, коли вона відтягується назад, кінці палиці згинаються. Коли струна відпущена, потенційна енергія зігнутої палиці перетворюється на швидкість стрілки. Стрільба з лука - це мистецтво чи спорт стрільби з луків. Катапульта - це пристрій, що використовується для запуску снаряда на великій відстані без допомоги вибухових пристроїв - особливо різних типів стародавніх і середньовічних облогових двигунів. Катапульта використовувалася з давніх часів, оскільки вона виявилася одним з найбільш ефективних механізмів під час війни. Слово «катапульта» походить від латинського, яке, в свою чергу, походить від грецького ??????????, що означає «кидати, кидати». Катапульти були винайдені древніми греками. Пістолет - звичайне трубчасте зброю або інший пристрій, призначене для випуску снарядів або іншого матеріалу. Снаряд може бути твердим, рідким, газоподібним або енергійним і може бути вільним, як з кулями і артилерійськими снарядами, так і з затискачами, як з зондами і китобойными гарпунами. Засіб проектування варіюється у відповідності з конструкцією, але зазвичай здійснюється дією тиску газу, який створюється шляхом швидкого спалювання палива, або стискається і зберігається механічними засобами, що працюють усередині трубки з відкритим кінцем у вигляді поршня. Конденсований газ прискорює рухливий снаряд по довжині трубки, надаючи достатню швидкість, щоб підтримувати рух снаряда, коли дія газу припиняється у кінці трубки. В якості альтернативи можна використовувати прискорення допомогою генерації електромагнітного поля, в цьому випадку можна відмовитися від трубки і замінити напрямну. Ракета - це ракета, космічний корабель, літак або інший транспортний засіб, який отримує удар від ракетного двигуна. Вихлоп двигуна ракети повністю сформований з пропеллентов, що перевозяться в ракеті перед використанням. Ракетні двигуни працюють дією та реакцією. Ракетні двигуни виштовхують ракети вперед, просто кидаючи їх вихлопи тому дуже швидко. Хоча вони порівняно неефективними для використання на низькій швидкості, ракети відносно легкі і потужні, здатні генерувати великі прискорення і досягати надзвичайно високих швидкостей з розумною ефективністю. Ракети не залежать від атмосфери і відмінно працюють в космосі. Хімічні ракети є найбільш поширеним типом високопродуктивної ракети, і вони зазвичай створюють їх вихлопні гази при спалюванні ракетного палива. Хімічні ракети зберігають велику кількість енергії в легко вивільняється формі і можуть бути дуже небезпечними. Однак ретельний дизайн, тестування, конструкція та використання мінімізують ризики.
Основи зовнішньої і внутрішньої балістики: основні категорії
Балістика може бути вивчена за допомогою високошвидкісної фотографії або високошвидкісних камер. Фотографія пострілу, зроблена з надвисокою швидкістю спалаху повітряного зазору, допомагає розглянути кулю без розмиття зображення. Балістика часто розбивається на наступні чотири категорії: Внутрішня балістика - вивчення процесів, спочатку прискорюють снаряди. Перехідна балістика - вивчення снарядів при переході на безготівковий політ. Зовнішня балістика - вивчення проходження снаряду (траєкторії) у польоті. Термінальна балістика - вивчення снаряда і його наслідків у міру його завершення
Внутрішня балістика є вивченням руху у вигляді снаряда. В гарматах вона покриває час від запалювання ракетного палива до тих пір, поки снаряд не вийде зі ствола гармати. Це те, що вивчає внутрішня балістика. Це важливо для дизайнерів та користувачів вогнепальної зброї всіх типів, від гвинтівок і пістолетів, до високотехнологічної артилерії. Відомості з внутрішньої балістики для ракетних снарядів охоплює період, протягом якого ракетний двигун забезпечує тягу.
Перехідна балістика, також відома як проміжна балістика - це дослідження поведінки снаряда з моменту його виходу з дула до тих пір, поки тиск за снарядом не буде зрівноважений, тому воно знаходиться між поняттям внутрішньої та зовнішньої балістики.
Зовнішня балістика вивчає динаміку атмосферного тиску навколо кулі і є частиною науки про балістиці, яка займається поведінкою снаряда без харчування в польоті. Ця категорія часто асоціюється з вогнепальною зброєю і пов'язана з незайнятою фазою вільного польоту кулі після того, як вона виходить зі ствола пістолета і до того, як потрапить у мету, тому вона знаходиться між перехідною баллистикой і баллистикой терміналу. Однак зовнішня балістика також стосується вільного польоту ракет та інших снарядів, таких як кулі, стріли і так далі.
Термінальна балістика - це дослідження поведінки і ефектів снаряда, коли він досягає мети. Дана категорія має значення як для снарядів малого калібру, так і для снарядів великого калібру (стрільба з артилерії). Вивчення надзвичайно високих швидкісних впливів все ще дуже нове і в даний час застосовується в основному до проектування космічних апаратів.
Судова балістика
Судова балістика включає в себе аналіз куль і кульових впливів для визначення інформації про використання в суді або в іншій частині правової системи. Окремо від інформації про балістиці, іспити з вогнепальної зброї та інструментальної мітці («балістична відбитка пальця») передбачають аналіз доказів вогнепальної зброї, боєприпасів та інструментів, щоб встановити, чи використовувалося будь-яку вогнепальну зброю чи інструмент при вчиненні злочину. Астродинамика: орбітальна механіка
Астродинамика - застосування балістики зброї, зовнішньої і внутрішньої, і орбітальної механіки до практичним проблемам руху ракет та інших космічних апаратів. Рух цих об'єктів, як правило, розраховується на підставі законів руху Ньютона і закону всесвітнього тяжіння. Це основна дисципліна в області проектування і контролю космічної місії.
Подорож снаряда в польоті
Основи зовнішньої і внутрішньої балістики стосуються подорожі снаряда в польоті. Шлях польоту кулі включає: рух вниз по стовбуру, шлях по повітрю і шлях через мету. Основи внутрішньої балістики (або вихідної, всередині гармати) розрізняються у відповідності з типом зброї. Кулі, випущені з гвинтівки, будуть мати більше енергії, ніж аналогічні кулі, випущені з пістолета. Ще більше порошку можна також використовувати в рушничних патронів, тому що кульові камери можуть бути спроектовані так, щоб витримувати великий тиск.
Для більш високого тиску потрібна велика гармата з більшою віддачею, яка повільніше завантажується і генерує більше тепла, що призводить до більшого зносу металу. На практиці важко виміряти сили всередині стовбура знаряддя, але легко вимірюваний параметр - це швидкість, з якою куля виходить зі ствола (початкова швидкість). Регульоване розширення газів від палаючого пороху створює тиск (сила/площа). Тут знаходиться база кулі (еквівалентна діаметру стовбура) і є постійною. Тому енергія, що передається пулі (із заданою масою), буде залежати від масового часу, помноженого на часовий інтервал, на якому застосовується сила.
Останній з цих чинників є функцією довжини стовбура. Кульове рух через кулеметне пристрій характеризується збільшенням прискорення, коли розширюються гази натискають на нього, але зменшують тиск в стовбурі при розширенні газу. До точки зменшення тиску, чим довше барель, тим більше прискорення кулі. Коли куля проходить стовбура пістолета, відбувається невелика деформація. Це відбувається з-за незначних (рідко великих) недоліків або варіацій в нарізці або міток в стовбурі. Головним завданням внутрішньої балістики є створення сприятливих умов для уникнення подібних ситуацій. Ефект подальшої траєкторії польоту кулі зазвичай незначний.
Від гармати до мети
Зовнішню балістику коротко можна назвати подорожжю від гармати до мети. Кулі зазвичай не йдуть по прямій лінії до мети. Діють обертальні сили, які утримують кулю від прямої осі польоту. Основи зовнішньої балістики включають таке поняття, як прецесія, яка відноситься до обертання кулі навколо центру мас. Нутація - це невелике круговий рух на кінчику кулі. Прискорення прецесія і зменшуються по мірі збільшення відстані від кулі від стовбура.
Одним із завдань зовнішньої балістики є створення ідеальної кулі. Щоб зменшити опір повітря, ідеальна куля була б довгою важкою голкою, але такий снаряд пройшов би прямо через мету, не розсіюючи більшу частину своєї енергії. Сфери будуть відставати і вивільняти більше енергії, але можуть навіть не потрапити в ціль. Хороша аеродинамічна компромісна форма кулі - це параболічна крива з низькою лобової областю і формою розгалуження.
Кращою кульової композицією є свинець, який має високу щільність і дешевий для отримання. Його недоліки - тенденція до розм'якшення зі швидкістю > 1000 кадру в секунду, що призводить до того, що він змащує стовбур і зменшує точність, також свинець має тенденцію повністю розплавитися. Легування свинцю (Pb) з невеликою кількістю сурма (Sb) допомагає, але реальний відповідь полягає в тому, щоб зв'язати свинцеву кулю з жорстким сталевим бочонком через інший метал, досить м'який, щоб запечатати кулю в стовбурі, але з високою температурою плавлення. Мідь (Cu) найкраще підходить для цього матеріалу в якості «піджака» для свинцю. Балістика терміналів (попадання в ціль)
Коротка, високошвидкісна куля починає різко гарчати, повертатися і навіть обертатися при вході в тканину. Це призводить до того, що більше тканини зміщується, збільшується опір і надає більшу частину кінетичної енергії мети. Більш довга, більш важка куля може мати більше енергії в більш широкому діапазоні, коли вона попадає в ціль, але вона може проникати так добре, що вона виходить з мети з більшою частиною своєї енергії. Навіть куля з низькою кінетикою може принести значний збиток тканини. Кулі виробляють пошкодження тканин трьома способами: Руйнування і дроблення. Діаметр пошкодження при роздавлюванні в тканини - це діаметр кулі або фрагмента, аж до довжини осі. Кавітація - «постійна» порожнину викликана траєкторією (доріжку) самої кулі з дробленням тканини, тоді як «тимчасова» порожнина утворена радіальним розтягуванням навколо кульової доріжки від безперервного прискорення середовища (повітря або тканини) в результаті кулі, змушуючи ранову порожнину розтягуватися назовні. Для снарядів, що рухаються з низькою швидкістю, постійні і тимчасові порожнини майже однакові, але з великою швидкістю і з кульовим рысканием тимчасова порожнину стає більше. Ударні хвилі. Ударні хвилі стискають середовище і рухаються попереду кулі, а також по сторонах, але ці хвилі триває всього кілька мікросекунд і не викликають глибоких руйнувань з малою швидкістю. При великій швидкості генеруються ударні хвилі можуть досягати до 200 атмосфер тиску. Проте перелом кістки через кавітації є надзвичайно рідкісною подією. Балістична хвиля тиску від далекого кульового удару може викликати у людини струс, що викликає гострі неврологічні симптоми.
Експериментальні методи для демонстрації пошкодження тканин використовували матеріали з характеристиками, подібними м'яких тканин і шкіри людини.
Дизайн кулі
Конструкція кулі важлива в потенціалі поранення. Гаазька конвенція 1899 року (і згодом Женевська конвенція) забороняла використання розширюються, деформівних куль у воєнний час. Тому у військових куль є металеве облачення навколо свинцевого ядра. Зрозуміло, договір був меншою мірою пов'язаний з дотриманням, ніж той факт, що сучасні військові штурмові гвинтівки стріляють снарядами з високою швидкістю, а кулі повинні бути покриті мідною оболонкою, оскільки свинець починає плавитися з-за тепла, що утворюється зі швидкістю > 2000 кадрів в секунду.
Зовнішня і внутрішня балістика ПМ (пістолета Макарова) відрізняється від балістики так званих «руйнуються» куль, призначених для руйнування при ударі по твердій поверхні. Такі кулі зазвичай виготовляють з металу, відмінного від свинцю, такого як мідний порошок, ущільнений у вигляді кулі. Відстань від мішені дула відіграє велику роль в здатності до поранення, оскільки більшість куль, випущених з пістолетів, втратили значну кінетичну енергію (СЕ) на відстані 100 ярдів, в той час як високошвидкісні військові знаряддя, як і раніше, мають значний СЕ навіть на 500 ярдів. Таким чином, зовнішня і внутрішня балістика ПМ і військових та мисливських рушниць, призначених для доставки куль з великою кількістю СЕ на більшу відстань, будуть відрізнятися.
Проектування кулі для ефективної передачі енергії конкретної мети не є простим, оскільки цілі відрізняються. Поняття внутрішньої та зовнішньої балістики включає в себе також дизайн снаряда. Щоб проникнути в товсту шкуру і жорстку кістка слона, куля повинна бути невеликого діаметру і досить міцною, щоб протистояти дезінтеграції. Однак така куля проникає у більшість тканин, як спис, завдаючи трохи більше шкоди, ніж ножова рана. Куля, призначена для пошкодження тканин людини, потребуватиме певних «гальм», щоб вся СЕ передавалися мети.
Легше конструювати функції, які допомагають уповільнити більшу, повільну рухому кулю в тканинах, ніж невелика, високошвидкісна куля. До таких заходів відносяться модифікації форми, такі як кругла, сплюснутий або куполоподібна. Круглі носові кулі забезпечують найменшу гальмування, зазвичай покриті оболонкою і корисні головним чином у пістолетах з малою швидкістю. Сплюснута конструкція забезпечує найбільшу гальмування тільки від форми, не вкривається оболонкою і використовується в пістолетах з малою швидкістю (часто для цільової практики). Конструкція купола є проміжною між круглим і ріжучим інструментом і корисна при середній швидкості.
Конструкція кулі порожнистих точок полегшує поворот кулі «навиворіт» і вирівнювання фронту, зване «розширенням». Розширення надійно відбувається лише при швидкостях, що перевищують 1200 кадрів в секунду, тому підходить тільки для пістолетів з максимальною швидкістю. Разрушаемая куля, що складається з порошку, призначена для дезінтеграції при ударі, доставки всього СЕ, але без значного проникнення, розмір фрагментів повинен зменшуватися по мірі збільшення швидкості удару. Потенціал поранення
Тип тканини впливає на потенціал поранення, а також на глибину проникнення. Питома вага (щільність) і еластичність є основними тканинними факторами. Чим вище питома вага, тим більшої шкоди. Чим більша еластичність, тим менше шкоди. Таким чином, легка тканина з низькою щільністю і високою еластичністю пошкоджується менше м'язів з більш високою щільністю, але з певною еластичністю.
Печінка, селезінка і мозок не мають еластичності і легко травмуються, як і жирова тканина. Заповнені рідиною органи (сечовий міхур, серце, великі судини, кишечник) можуть лопнути за створюваних хвиль тиску. Куля, що вражає кістка, може призвести до фрагментації кістки і / або до утворення численних вторинних ракет, кожна з яких викликає додаткове поранення. Балістика пістолета
Це зброя легко ховається, але важко точно прицілитися, особливо в місцях злочину. Більшість стрільб зі стрілецької зброї відбуваються на відстані менше 7 ярдів, але навіть в цьому випадку більшість куль пропускають намічену ціль (тільки 11% патронів нападників і 25% куль, випущених поліцейськими, потрапляють в намічену ціль в одному дослідженні). Зазвичай зброю низького калібру використовується у злочинах, тому що вони дешевше і легше носити і легше контролювати під час стрільби.
Знищення тканин може бути збільшено будь калібром з використанням кулі з розширення порожнистими точками. Двома основними змінними в балістиці пістолетів є діаметр кулі і обсяг пороху в корпусі картриджа. Картриджі більш старого дизайну були обмежені тисками, які вони могли витримати, але досягнення в металургії дозволили подвоїти і потроїти максимальний тиск, щоб можна було генерувати більше кінетичної енергії. Автор: Катерина Нікітіна 21 Липня 2018
Категория: Студентам