Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Июнь » 27 » Форма снаряда
23:34
Форма снаряда

    Наибольшее негативное влияние на движение снаряда оказывает воздушная среда. Для снижения воздействия этого фактора производят оптимизацию формы и размеров снаряда. С размерами все понятно – чем больше снаряд, при той же форме и плотности, тем в меньшей степени он испытывает сопротивление воздушной среды.

    Оптимальная форма снаряда зависит от скорости полета снаряда. Взгляните на рисунок 1, здесь представлена упрощенная аэродинамическая схема движения снаряда (позиция 2).

Рисунок 1.

    Как мы выяснили ранее, при движении снаряда происходит раздвигание головной частью снаряда частичек воздуха (молекул, пыли, песчинок, капелек воды и др.). При этом, основными составными единицами воздуха принимаются молекулы азота и кислороды. Отразившись (рикошет) от поверхности снаряда, молекулы получают поступательное движение, при этом соблюдается один важный закон физики: “угол падения равен углу отражения”. Если угол удара о поверхность снаряда очень острый, то снаряд минимально изменяет траекторию движения молекулы воздуха При этом, затрачивая минимум кинетической энергии на преодоление сопротивления воздушной среды.

    На рисунке 1 показан угол А, равный удвоенному углу встречи молекул воздуха с головной частью снаряда. Следовательно, угол А/2 равен углу удара молекулы воздуха о головную часть снаряда. Чем ближе форма головной части снаряда к плоской торцевой поверхности цилиндра, тем выше сопротивление движения снаряда, так как, угол А/2 стремится к 90о, что при его удвоении даст 180о, то есть, отскок молекул в направлении движения снаряда, что вызовет образование перед снарядом области повышенного давления. При стремлении головной формы снаряда к форме тонкой иглы, происходит уменьшение угла А до ноля. Поэтому, сопротивление головной части минимально для остроконечных снарядов.

     Следует помнить, что подобный отскок молекул воздуха и переход их в плотную волну воздуха, имеющую форму конуса (на рисунке 1 показано сечение этого конуса – острый угол), происходит только при скорости снаряда выше скорости звука в газовой среде данной плотности. При меньшей скорости встречи головной части снаряда с молекулами воздуха, они успевают под действием атмосферного давления прижаться к поверхности, что изгибает форму линии отскока в дугу, постепенно прижимая область высокого давления к боковой поверхности снаряда. Скольжение молекул воздуха при этом показано на рисунке 1 зеленой линией. Это приводит к тому, что максимальные затраты кинетической энергии снаряда расходуются не на образование конической ударной волны, а на трение молекул воздуха, скользящих по поверхности снаряда.

   Следовательно, для дозвуковых снарядов не столь важна остроконечная длинная форма головной части, как для сверхзвуковых снарядов. Скорость звука в сухом воздухе при н.у. (“комнатных условиях”) равна 330 м/с, для полигонных или полевых условий – 335-345 м/с. Обычно, скорость звука принимают для вакуума, она равна примерно 315 м/с.

    В случае сверхзвукового снаряда образуется плотная коническая волна уплотненного воздуха, в которой движется снаряд. Следует отметить, что за снарядом эта волна создает разряжение, показанное на рисунке 1 цифрой 3. Разряженная область имеет давление, много ниже атмосферного, что приводит к некоторому торможению снаряда, а так же, вызывает турбулентные завихрения за снарядом (цифра 4). Для борьбы с этим явлением используют донные газогенераторы, о них мы поговорим позже, при рассмотрении композиций для трассеров. Сейчас познакомимся с некоторыми конструктивными решениями снарядов для различных целей (рисунок 2).

Рисунок 2.

    На рисунке представлены 8 снарядов для различных целей. Аэродинамическое сопротивление снарядов растет от первого номера к 8-му. Оптимальные начальные скорости так же растут, но от 8-го номера к 1-му. Для пистолетных пуль под номером 8 и 7, а так же, снаряда гаубицы под номером 6, оптимальная начальная скорость около 310 – 390 м/с. Дальше идет увеличение начальной скорости с шагом около 100-120 м/с при переходе к следующей позиции. Снаряд под позицией 1 имеет оптимальную начальную скорость около 850-980 метров в секунду.

    Следует отметить, что для дозвуковых снарядов важна не столько форма головной части, сколько обтекание волной плотного воздуха заднего среза снаряда. Это вызвано как образованием локальной разряженной областью за снарядом, так и резким перепадом давления на острой грани заднего среза снаряда. Позиции 7 и 8 – пистолетные пули, имеет угол заднего среза около 45 градусов, но малую протяженность этого скоса, составляющую около 1/10 длинны пули. Позиция 6 – гаубичная граната времен ВМВ для низкоимпульсной гаубицы, имеет также 45 градусов, но еще меньшую протяженность торцевого среза. Фактически, это фланцы для облегчения посадки снарядов в гильзы, они незначительно влияют на аэродинамику.

    В позициях 4 и 5 мы видим современные гаубичные гранаты, они имеют не только более обтекаемую головную часть, но и значительный торцевой скос, около 25 градусов на длину в 1/7 длинны снаряда. Это улучшает обтекаемость снарядов в полете.

   Позиция 1 – снаряд для дальнобойной пушки, позиции 2 и 3 – винтовочно-пулеметные пули. Эти снаряды имеют прекрасную обтекаемость, но они предназначены для сверхзвуковых скоростей. На что указывает почти полное отсутствие торцевого скоса пули под позицией 2. Так как, форма заднего скоса снаряда не имеет, ни какого значения при скорости, намного превышающей скорость звука.

    Следовательно, при оптимизации формы снаряда нужно учитывать, что для сверхзвуковых снарядов (большинство артиллерийских систем) основное значение имеет острая форма головной части, форма задней части снаряда не имеет существенного значения, ее обычно делают плоской. Для дозвуковых снарядов, головная часть делается короткой и более-менее обтекаемой, задняя часть снаряда должна быть максимально пологой, для снижения тормозящего действия области низкого давления и для снижения трения скольжения молекул воздуха о поверхность снаряда.

    Следует так же учитывать, что повышение длинны головной и торцевой частей снаряда вызывает увеличение удельной поверхности снаряда, приходящиеся на единицу массы снаряда. Поэтому, стоит искать оптимальную нишу для каждого интервала начальных скоростей.

Категория: Баллистика | Просмотров: 1374 | Добавил: Chemadm | Теги: обтекаемость снаряда, внешняя баллистика, дальность стрельбы | Рейтинг: 4.3/6
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]