Разные разности

Настильная и навесная траектория. Навесная стрельба. Начальная скорость пули

Настильная и навесная траектория. Навесная стрельба. Начальная скорость пули

Как известно, самоходку СУ-152, принятую на вооружение 14 февраля 1943 года, прозвали «Зверобоем» за способность расправляться с «Тиграми» и «Пантерами».

Описание одного из таких боев оставил Николай Шишкин, во время описываемого эпизода бывший командиром батареи СУ-152. Особую роль в победе советских самоходчиков сыграла гаубица-пушка, установленная на их машине.

«В июне нас перебросили в Белоруссию. Полк наш действовал в составе 3-го Гвардейского Котельниковского корпуса. Моя батарея практически всегда действовала с 19-ой Гвардейской танковой бригадой Григория Походзеева. Командир корпуса генерал Вовченко И.А. и командир бригады полковник Жора Похадзеев были искусные командиры, у которых я многому научился. Это была лучшая бригада корпуса, да и сам командир был орел. Требовательный, немногословный. Приходишь к нему на совещание, чтобы перед боем указания получить. Он спрашивает: «Так, артиллерист, задачу знаешь?» – «Знаю». – «Понял, как надо действовать?» - «Понял». – «Свободен».

Вот тут один бой мне запомнился. Три танка головного дозора, который вышел из леса на поляну и поднялся на пригорок, были уничтожены «Тигром», стоявшим открыто на другой стороне поляны. Обойти эту поляну было невозможно, и командир бригады приказал: «Ты «Зверобой»? Вот и уничтожь этот танк». Моя самоходка выдвинулась вперед, подошла к подножью холма и стала медленно на него взбираться. Я сам по пояс высунулся из люка. В какой-то момент я увидел немецкий танк, стоявший упершись кормой в ствол огромного дерева. «Тигр» выстрелил. Завихрением воздуха, просвистевшей над моей головой болванки, меня едва не вырвало из люка. Пока я думал, что же мне делать, он еще выпустил одну или две болванки, но поскольку над холмом торчал лишь фрагмент рубки, а траектория пушечного снаряда настильная, он не попал. Что делать? Выползешь - погибнешь впустую. И тут я решил воспользоваться возможностями своей 152-мм гаубицы-пушки, имевшей навесную траекторию полета снаряда. Я заметил на этом холме кустик. Смотря через канал ствола, я добился от механика водителя такой позиции самоходки, чтобы кустик был совмещен с кроной дерева, под которым стоял немецкий танк. После этого, используя прицел, опустил орудие на 3 сотых, чтобы снаряд прошел над самой землей. Расчетов миллион, но рассказываю я дольше, чем все это проделал. Сел за наводчика, в прицел вижу кустик. Выстрел! Высовываюсь из люка - башня «Тигра» лежит рядом с ним - точно под обрез попал! Потом в бригадной газете написали: «Шишкин стреляет как Швейк из-за угла».

Сначала кажется просто фантастическим везением, что всего одним выстрелом удалось так решительно расправиться с «Тигром». Но дело было не только в везении. Гаубица-пушка МЛ-20С, установленная на Су-152 располагала боеприпасами, способными надежно поражать любую неприятельскую бронетехнику, с самой серьезной броней. Историк танкостроения Михаил Барятинский писал:

«Бронебойно-трассирующий снаряд БР-540, вылетая из ствола со скоростью 600 м/с, пробивал на дистанции до 1500 м лобовую броню всех танков вермахта. Попав в башню, он срывал ее с погона. Но даже если броню пробить не удавалось (например, целью стало штурмовое орудие «Фердинанд»), БР-540 благодаря своей большой массе (48,8 кг, для сравнения: 85-мм бронебойный снаряд имел массу 9,2 кг) гарантированно выводил боевую машину из строя – из-за поломок узлов и механизмов вследствие сотрясения и поражения экипажа за счет многочисленных внутренних отколов брони».

Но оставалось еще попасть в «Тигр» с первого выстрела. Совсем не случайно командир батареи Николай Шишкин сел за наводчика. Он еще в 1939 году стал наводчиком 76-мм орудия. С этой пушкой он прошел и Финскую войну, и начало Великой Отечественной. В апреле 1943 года Шишкин закончил артиллерийское училище, получив звание «лейтенант», и был назначен командиром самоходной установки СУ-152. К июню 1944 года командир батареи Шишкин накопил такой боевой опыт, что в решительный момент решил заменить наводчика. Видимо, наводчик таким опытом не обладал. Расчет командира батареи полностью оправдался…

Характеризуется значительной её крутизной. С математической точки зрения критерием навесной стрельбы является бо́льшая или сравнимая с расстоянием до цели наибольшая высота подъёма снаряда. Как следствие этого, угол встречи снаряда с земной поверхностью, отсчитываемый от касательной плоскости к ней, не должен быть близким к нулю. В Ракетных войсках и артиллерии РФ за условную нижнюю границу навесной стрельбы принимается угол бросания в 20°. Соответственно, ведение огня под меньшими углами бросания будет являться настильной стрельбой . В качестве ещё одного критерия навесной стрельбы является невозможность стрельбы на рикошетах . В артиллерийской терминологии существует и верхний предел угла бросания для навесной стрельбы в 45° - при его превышении ведение огня называется мортирной стрельбой . Однако в послевоенное время последнее понятие стало применяться реже, в частности в таблицах стрельбы 152-мм гаубицы обр. 1943 г. (Д-1) , изданных в 1968 году, диапазон углов бросания от 45° до 65° считается относящимся к навесной стрельбе.

С помощью навесной стрельбы достаточно эффективно решаются такие боевые задачи как уничтожение и подавление живой силы и огневых средств противника, находящихся как открыто, так и в укрытиях, разрушение фортификационных сооружений, проделывание проходов в минных полях и проволочных заграждениях. Этому благоприятствует значительный угол встречи выпущенного боеприпаса (снаряда или миномётной мины с горизонтальной плоскости, в результате чего поле осколочного поражения обладает более-менее приемлемыми характеристиками. Кроме того, по сравнению с настильным ведением огня при ударной навесной стрельбе меньшее число осколков попадает сразу после разрыва боеприпаса в землю или уходит высоко в небо, что значительно повышает вероятность поражения цели. Однако из-за ряда объективных факторов (большое время полёта боеприпаса до цели, обусловленное им рассеивание, трудность наводки в желаемую точку её вертикальной проекции) навесная стрельба не особо действенна по движущимся и обладающим хорошей противоосколочной защитой боевым машинам противника. Только с использованием современных корректируемых боеприпасов появилась возможность их эффективного поражения.

Навесную стрельбу не следует отождествлять со стрельбой с закрытых позиций . Последняя определяется как ведение огня без прямой видимости цели наводчиками орудий и при нахождении пункта, с которого осуществляется контроль за результатами стрельбы, вне огневой позиции. Хотя в большей части случаев стрельба с закрытых позиций действительно является навесной, в артиллерийской практике бывают ситуации, когда дела обстоят по-другому. Два приведённых ниже примера показывают ошибочность такого отождествления:

  • Расчёт миномёта ведёт огонь по удалённой на 1 км цели. Его наводчик ясно видит цель, разрывы от выпущенных мин и самостоятельно производит корректировку дальности стрельбы. Такой случай классифицируется как навесная стрельба прямой наводкой.
  • Командир батареи противотанковых орудий получил по радио или телефону информацию от замаскированных разведчиков на передовой об обнаружении ими большого скопления вражеских автомашин на дороге, которая находится под их скрытым наблюдением. Расстояние от орудий до цели составляет 1,5 км, но с огневых позиций батареи нет прямой видимости этой цели, скрытой удалённым на 700 м невысоким гребнем на местности высотой около 3-5 м. Обратившись к таблицам стрельбы, командир батареи выяснил, что при стрельбе на дистанцию 1,5 км высота траектории снаряда в верхней точке составляет 10 м и она проходит выше препятствия. Таким образом, поражение цели возможно. Как результат, он принял решение обстрелять скопление автотранспорта противника осколочными снарядами и поручил разведчикам сообщать о положении мест их разрывов для последующей корректировки огня. Такой случай подпадает под определение настильной стрельбы с закрытых позиций (траектория полёта снаряда является отлогой, т. к. высота снаряда в наивысшей точке его траектории 10 м много меньше дальности огня в 1,5 км, наводчики орудий не видят цель и используют рассчитанные другими людьми установки угломера и прицела).

Источники информации

  • Учебник сержанта ракетных войск и артиллерии (для командиров вычислительных отделений) // М. - Воениздат, 1989.

Промежуточная баллистика

Промежуточная баллистика - это подобласть баллистики, занимающаяся изучением всех процессов, которые происходят на фазе выхода пули из канала ствола.

Внешняя баллистика

Это наука, изучающая движение пули после прекращения действия на нее пороховых газов. Основную задачу внешней баллистики составляет изучение свойств траектории и закономерностей полета пули. Внешняя баллистика дает данные для составления таблиц стрельбы, расчета шкал прицелов оружия, и выработки правил стрельбы. Выводы из внешней баллистики широко используются в бою при выборе прицела и точки прицеливания в зависимости от дальности стрельбы, направления и скорости ветра, температуры воздуха и других условий стрельбы.

Типы траекторий (навесная, настильная, сопряженная)

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. Сопротивление воздуха полету пули вызывается тем, что воздух представляет собой упругую среду и поэтому на движение в этой среде затрачивается часть энергии пули.

Сила сопротивления воздуха вызывается тремя основными причинами: трением воздуха, образованием завихрений и образованием баллистической волны.

Форма траектории зависит от величины угла возвышения. 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 начинает 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. Траектории, получаемые при углах возвышения, больших угла наибольших угла наибольшей дальности, называются навесными. При стрельбе из одного и того же оружия (при одинаковых начальных скоростях) можно получить две траектории с одинаковой горизонтальной дальностью: настильную и навесную. Траектории, имеющие одинаковую горизонтальную дальность при разных углах возвышения, называются сопряженными.

При стрельбе из стрелкового оружия 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 пространств

Элементы траектории

Точка вылета -- центр дульного среза ствола. Точка вылета является началом траектории.

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

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 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 скорость -- скорость пули (гранаты) в точке падения.

Полное время полета -- время движения пули (гранаты) от точки вылета до точки падения.

Вершина траектории -- наивысшая точка траектории над горизонтом оружия.

Высота траектории -- кратчайшее расстояние от вершины траектории до горизонта оружия.

Восходящая ветвь траектории -- часть траектории от точки вылета до вершины, а от вершины до точки падения -- нисходящая ветвь траектории.

Точка прицеливания (наводки) -- точка на цели (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. Этот угол считается положительным (+), когда цель выше, и отрицательным (-), когда цель ниже горизонта оружия.

Прицельная дальность -- 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.

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

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 градусов.


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

Рис. 3. Траектория


Рис. 4. Параметры траектории полета пули

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).


Рис. 5. Поражаемая зона и наибольшие горизонтальные и прицельные дальности при стрельбе под различными углами возвышения. Рис. 6. Угол наибольшей дальности. настильные, навесные и сопряженные траектории

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.

Читать полный конспект

Решим следующую задачу: под каким углом нужно бросить тело с поверхности земли, чтобы тело упало на расстоянии L от точки броска?

Дальность полета определяется формулой:

Из физических соображений ясно, что угол α не может быть больше 90°, поэтому, из серии решений уравнения подходят два корня:

Траектория движения, для которой называется настильной траекторией. Траектория движения, для которой называется навесной траекторией.

Как пользоваться треугольником скоростей?

Как было сказано в 3.6.1 треугольник скоростей в каждой задаче будет иметь свой вид. Рассмотрим на конкретном примере.

Тело бросили с вершины башни со скорость так, что дальность полета максимальна. К моменту падения на землю скорость тела равна Сколько длился полет?

Построим треугольник скоростей (см. рис.). Проведем в ней высоту, которая, очевидно, равна Тогда площадь треугольника скоростей равна:

Здесь мы воспользовались формулой (3.121).

Найдем площадь этого же треугольника по другой формуле:

Так как это площади одного и того же треугольника, то приравняем формулы и :

Откуда получаем

Как видно из формул для конечной скорости, полученных в предыдущих пунктах, конечная скорость не зависит от угла, под которым бросили тело, а зависит только значения начальной скорости и начальной высоты. Поэтому дальность полета по формуле зависит только от угла между начальной и конечной скоростью β. Тогда дальность полета L будет максимальной, если примет максимально возможное значение, то есть

Таким образом, если дальность полета максимальна, то треугольник скоростей будет прямоугольным, следовательно, выполняется теорема Пифагора:

Откуда получаем

Свойством треугольника скоростей, который только что был доказан, можно пользоваться при решении других задач: треугольник скоростей является прямоугольным в задаче на максимальную дальность полета.

Как пользоваться треугольником перемещений?

Как было сказано в 3.6.2, треугольник перемещений в каждой задаче будет иметь свой вид. Рассмотрим на конкретном примере.

Тело бросают под углом β к поверхности горы, имеющей угол наклона α. С какой скоростью нужно бросить тело, чтобы оно упало ровно на расстоянии L от точки бросания?

Построим треугольник перемещений - это треугольник ABC (см. рис. 19). Проведем в нем высоту BD . Очевидно, что угол DBC равен α.



Выразим сторону BD из треугольника BCD :

Выразим сторону BD из треугольника ABD :

Приравняем и :

Откуда находим время полета:

Выразим AD из треугольника ABD :

Выразим сторону DC из треугольника BCD :

Но Получаем

Подставим в это уравнение, полученное выражение для времени полета :

Окончательно получаем