Что такое выстрел в физике

Явление выстрела. Начальная скорость пули.

От удара бойка по капсюлю боевого патрона, посланного в патронник, взрывается ударный состав капсюля и образуется пламя, которое через затравочные отверстия в дне гильзы проникает к пороховому заряду и воспламеняет его. При сгорании порохового (боевого) заряда образуется большое количество сильно нагретых газов, создающих в канале ствола высокое давление на дно пули, дно и стенки гильзы, а также на стенки ствола и затвор.

Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени (0,001-0,06с.).

При выстреле различают четыре последовательных периода:

· первый, или основной;

· третий, или период последних газов.

3. веса, температуры и влажности порохового заряда;

4. формы и размеров зерен пороха;

5. плотности заряжания.

Изменение веса порохового заряда приводит к изменению количества пороховых газов, а следовательно, и к изменению величины максимального давления в канале ствола и начальной скорости пули. Чем больше вес порохового заряда, тем больше максимальное давление и начальная скорость пули.

С повышением влажности порохового заряда уменьшаются скорость его горения и начальная скорость пули.

.

Пуля (граната) при полете в воздухе подвергается действию двух сил: силы тяжести и силы сопротивления воздуха. Сила тяжести заставляет пулю (гранату) постепенно понижаться, а сила сопротивления воздуха непрерывно замедляет движение пули (гранаты) и стремится опрокинуть ее. В результате действия этих сил скорость полета пули (гранаты) постепенно уменьшается, а ее траектория представляет собой по форме неравномерно изогнутую кривую линию.

Для изучения траектории пули приняты следующие определения:

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

Горизонт оружия — горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета.

Плоскость стрельбы — вертикальная плоскость, проходящая через линию возвышения.

Линия бросания — прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола в момент вылета пули.

Угол бросания — угол, заключенный между линией возвышения и линией бросания.

Угол вылета — угол, заключенный между линией возвышения и линией бросания.

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.

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

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.

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.

Прямой выстрел, поражаемое и мертвое пространство наиболее близко соприкасаются с вопросами стрелковой практики. Основная задача изучения этих вопросов — получить твердые знания в использовании прямого выстрела и поражаемого пространства для выполнения огневых задач в бою.

Выстрел, при котором траектория не поднимается над линией прицеливания выше цели на всем своем протяжении, называется прямым выстрелом. В пределах дальности прямого выстрела в напряженные моменты боя стрельба может вестись без перестановки прицела, при этом точка прицеливания по высоте, как правило, выбирается на нижнем краю цели.
Дальность прямого выстрела зависит от высоты цели, настильности траектории. Чем выше цель и чем настильнее траектория, тем больше дальность прямого выстрела и тем на большем протяжении местности цель может быть поражена с одной установкой прицела.
Дальность прямого выстрела может определяться по таблицам путем сравнения высоты цели с величинами наибольшего превышения траектории над линией прицеливания или с высотой траектории.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник

Основы и правила стрельбы

1. Явление выстрела

2. Выстрел и его периоды

Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени (0,001-0,06 сек).

При выстреле различают четыре последовательных периода:

3. Начальная скорость пули, образование траектории

3.1. Начальная скорость пули

3. 2. Образование траектории

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.

4. Нормальные (табличные) условия стрельбы

Табличные данные траектории соответствуют нормальным условиям стрельбы.

За нормальные (табличные) условия приняты следующие:

Метеорологические условия:

Баллистические условия:

Топографические условия:

При отклонении условий стрельбы от нормальных может возникнуть необходимость определения и учета поправок дальности и направления стрельбы.

5. Влияние внешних факторов на полет пули

6. Пробивное (убойное) действие пули

Для стрельбы из автомата применяются патроны с обыкновенными (со стальным сердечником) и трассирующими пулями. Убойность пули и ее пробивное действие в основном зависит от дальности до цели и скорости, которой будет обладать пуля в момент встречи с целью.

Наименование преграды (защитных средств)

Дальность стрельбы, м.

% сквозных пробитий или глубина проникания пули

Источник

Физические основы явления выстрела

В некотором приближении поведение пороховых газов можно описать с помощью уравнения Менделеева ¾ Клапейрона. Это позволяет качественно проанализировать явление выстрела и построить графики зависимости давления газа p скорости пули v от пути l, проходимого ею в канале ствола (см. Рис.).

Рассмотрим, как происходит процесс выстрела. Его длительность можно условно разделить на такие последовательные периоды: предварительный ¾ от начала горения порохового заряда до полного врезания оболочки пули в нарезы ствола; первый ¾ от начала движения пули по стволу до полного сгорания порохового заряда; второй ¾ от момента полного сгорания порохового заряда до момента вылета пули из ствола; третий ¾ от момента вылета пули до прекращения возрастания её скорости.

Рассмотрим, как меняется давление порохового газа при выстреле (кривая I на рис.).

Предварительный период. Во время горения заряда образуется пороховой газ. Давление его можно выразить формулой:

(1)

где Т, V и m ¾ соответственно температура, объём и масса порохового газа, М ¾ его молярная масса, R ¾ универсальная газовая постоянная. Поскольку объём газа не меняется, а температура и масс резко увеличиваются, давление газа будет расти по закону:

,

где С ¾ постоянная величина. Давление пороховых газов будет возрастать до тех пор, пока пуля не сдвинется с места.

Первый период. Его условно можно разделить на три полпериода. Рассмотрим их поочерёдно.

1. Масса порохового газа m возрастает быстрее, чем объём V запульного пространства (объём, заключённый между дном пули и дном гильзы). Учитывая, что

(S ¾ площадь сечения канала ствола, l ¾ путь пули в канале ствола), изменение давления газа в первый подпериод можно представить графически в виде участка 1-2 кривой I.

2. Скорость возрастания массы порохового газа становится близкой к скорости движения пули, или, что одно и то же, к скорости изменения объёма V. Тогда формула (1) принимает вид

,

где С₁ ¾ постоянная величина. Графически изменение давления в этот подпериод можно представить в виде участка 3-4 кривой I.

3. Объём V запульного пространства вследствие быстрого увеличения скорости пули растёт гораздо быстрее массы m притока порохового газа, и изменением массы можно пренебречь. Тогда формула (1) примет вид:

,

где С₂ ¾ постоянная величина. Изменение давления газа в этот подпериод можно представить в виде участка 5-6 кривой I.

Промежуточные процессы между подпериодами можно приближённо изобразить соответствующими участками 2-3 и 4-5 кривой I.

Второй период. Так как весь пороховой заряд уже сгорел, масса газа не меняется. Тогда формула (1) принимает вид

,

где С₃ ¾ постоянная величина. Изменение давления можно представить участком 6-7 кривой I.

Третий период. Часть газа вырывается из канала ствола вслед за пулей, при встрече с воздухом образует пламя и ударную волну. Следовательно, масса газа m уменьшается. Так как при этом увеличивается объём газа, то, согласно формуле (1), происходит резкое падение давления газа (участок 7-8 кривой I). Это уменьшение происходит до тех пор, пока давление порохового газа на дно пули не уравновесится сопротивлением воздуха.

График изменения скорости пули в канале ствола (кривая II на рис.) можно построить, если предположить, что сила, действующая на пулю со стороны пороховых газов, много больше силы сопротивления, силы трения и т. д.

В предварительный период скорость пули не меняется. В остальные периоды ускорение пули пропорционально давлению. Действительно, на пулю действует сила:

,

где p ¾ давление порохового газа, S ¾ площадь сечения канала ствола. Следовательно, если масса пули m, то её ускорение

.

Поскольку давление газа в канале ствола во все периоды много больше атмосферного, ускорение пули будет больше нуля, т. е. Она будет двигаться ускоренно.

В первый подпериод ускорение увеличивается, следовательно, скорость пули будет резко возрастать. Графически это изменение скорости можно представить в виде участка 1-2 кривой II. Во второй подпериод ускорение почти не изменяется, поэтому движение пули будет близким к равноускоренному (участок 3-4 кривой II). В третий подпериод ускорение пули уменьшается, но остаётся положительным, следовательно, прирост скорости пули уменьшается (участок 5-6 кривой II). Во второй и третий периоды происходит дальнейшее уменьшение ускорения, что соответствует уменьшению прироста скорости (участок 7-8 кривой II).

Можно исследовать начальную скорость пули с помощью законов сохранения. Начальной скоростью пули называется та скорость, с которой она покидает канал ствола. Закон сохранения энергии для явления выстрела можно записать так:

. (2)

(3)

(q ¾ теплота сгорания пороха, m₁ ¾ его масса);

(4)

(m₂ ¾ масса пули, V ¾ её скорость в момент вылета из ствола);

(5)

,

выражение (5) можно записать в виде:

. (6)

Энергия Е₄ зависит прежде всего от длины ствола l. При малой длине много энергии будет выбрасываться наружу, при слишком большой окажутся значительными потери энергии на нагревание ствола и преодоление сил сопротивления, действующих на пулю в его канале. Следовательно, важно выбрать некоторую оптимальную длину ствола, при которой энергия Е₄ будет минимальной.

Учитывая (3)-(6) и приведённые выше рассуждения, выражение (2) можно переписать в виде:

.

Откуда начальная кинетическая энергия пули:

.

С помощью этой формулы легко доказать следующие утверждения:

· начальная скорость пули зависит от длины ствола, массы пули, массы порохового заряда и от других факторов;

· при постоянных длине ствола и массе порохового заряда начальная скорость пули тем больше, чем меньше её масса.

Источник

Аэрокосмического приборостроения»

1.1.1. Выстрел. Периоды выстрела и их характеристика.

Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени ( 0,001 – 0, 06 сек ).

При выстреле различают четыре последовательных периода ( рис.116):

— первый или основной;

— третий или период последействия газов.

Предварительный период длится от начала горения порохового заряда до полного врезания оболочки пули в нарезы ствола. В течении 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 в зависимости от устройства нарезов, веса пули и твердости ее оболочки. 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.

1.1.2. Начальная и максимальная скорость.

Начальная скорость пули ( v o )- скорость движения пули у дульного среза ствола.

Величина начальной скорости пули зависит от :

3) Веса, температуры и влажности порохового заряда, формы и размеров зерен пороха и плотности заряжания.

2)При постоянной длине ствола и постоянном весе порохового заряда начальная скорость тем больше, чем меньше вес пули. Изменение веса порохового заряда приводит к изменению количества пороховых газов, а следовательно, и к изменению величины максимального давления в канале ствола и начальной скорости пули.

С повышением температуры порохового заряда увеличивается скорость горения пороха, а поэтому увеличивается максимальное давление и начальная скорость. При понижении температуры заряда начальная скорость уменьшается.. Увеличение (уменьшение) начальной скорости вызывает увеличение (уменьшение) дальности полете пули.

В связи с этим необходимо учитывать поправки дальности на температуру воздуха и заряда ( температура заряда примерно равна температуре воздуха ).

Плотностью заряжания называется отношение веса заряда к объему гильзы при вставленной пуле (камеры сгорания заряда). При глубокой посадке пули значительно увеличивается плотность заряжания, что может привести при выстреле к резкому скачку давления и вследствие этого к разрыву ствола, поэтому такие патроны нельзя использовать при стрельбе. При уменьшении (увеличении) плотности заряжания увеличивается (уменьшается) начальная скорость пули.

Наибольшей (максимальной) скорости пуля достигает в конце третьего периода на удалении нескольких десятков сантиметров от дульного среза ствола.

Угол вылета считается положительным, когда ось канала ствола в момент вылета пули выше ее положения до выстрела, и отрицательным, когда она ниже.

1.2. Основные термины и понятия теории внешней баллистики

Внешняя баллистика – это наука, изучающая движение пули (гранаты) после прекращения действия на нее пороховых газов.

1.2.1.Траектория полета пули и её элементы

Пуля (граната ) при полете в воздухе подвергается действию двух сил :

Сила тяжести заставляет пулю (гранату ) постепенно понижаться, а сила сопротивления воздуха непрерывно замедляет движение пули (гранаты) и стремится ее опрокинуть.

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

Сопротивление воздуха полету пули (гранаты) 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 ( рис. 119 ):

2) Образованием завихрений.

3) Образованием баллистической волны.

Частицы воздуха, соприкасающиеся с движущейся пулей (гранатой), вследствие внутреннего сцепления (вязкости) и сцепления с ее поверхностью создают трение и уменьшают скорость полета пули (гранаты).

Примыкающий к поверхности пули (гранаты ) слой воздуха, в котором движение частиц изменяется от скорости пули (гранаты) до нуля, называется пограничным слоем и этот слой воздуха, обтекая пулю, отрывается от ее поверхности и не успевает сразу же сомкнуться за донной частью.

За донной частью пули образуется разреженное пространство, вследствие чего появляется разность давлений на головную и донную части. Эта разность создает силу, направленную в сторону, обратную движению пули и уменьшающую скорость ее полета. Частицы воздуха, стремясь заполнить разрежение, образовавшееся за пулей, создают завихрение.

Пуля (граната) при полете сталкивается с частицами воздуха и заставляет их колебаться. Вследствие этого перед пулей (гранатой) повышается плотность воздуха и образуются звуковые волны. Поэтому полет пули (гранаты) сопровождается характерным звуком. При скорости полета пули (гранаты), меньшей скорости звука, образование этих волн оказывает незначительное влияние на ее полет, так как волны распространяются быстрее скорости полета пули (гранаты).

Равнодействующая (суммарная) всех сил, образующаяся вследствие влияния воздуха на полет пули (гранаты), составляет силу сопротивления воздуха. Точка приложения силы сопротивления называется центром сопротивления. Действие силы сопротивления на полет пули (гранаты) очень велико. Она вызывает уменьшение скорости и дальности полета пули (гранаты).

Рис. 119 Образование силы сопротивления воздуха

Для изучения траектории пули (гранаты) приняты следующие определения ( рис.120 )

4) Вертикальная плоскость, проходящая через линию возвышения, называется плоскостью стрельбы.

11) Расстояние от точки вылета до точки падения называется полной горизонтальной дальностью.

12) Скорость пули (гранаты) в точке падения называется окончательной скоростью.

21) Кратчайшее расстояние от любой точки траектории до линии прицеливания называется превышением траектории над линей прицеливания.

22) Прямая, соединяющая точку вылета с целью, называется линией цели.

23) Расстояние от точки вылета до цели по линии цели называется наклонной дальностью.

24) Точка пересечения траектории с поверхностью цели ( земли, преграды) называется точкой встречи.

Траектория пули в воздухе имеет следующие свойства:

— нисходящая ветвь короче и круче восходящей ;

— угол падения больше угла бросания ;

— окончательная скорость пули меньше начальной ;

нисходящей ветви траектории, а при стрельбе под небольшими углами бросания – в точке

— время движения пули по восходящей ветви траектории меньше, чем по нисходящей.

Рис. 120 Элементы траектории полета пули.

1.2.2. Форма траектории и ее практическое значение ( рис. 121 )

Рис. 121 Формы траектории

Чем настильнее траектория, тем на большем протяжении местности цель может быть поражена с одной установкой прицела (тем меньшее влияние на результат стрельбы оказывают ошибки в определении установки прицела ).

Настильность траектории характеризуется наибольшим ее превышением над линией прицеливания. При данной дальности траектория тем более настильна, 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.

Настильная траектория влияет на величину дальности прямого выстрела, поражаемого, прикрытого и мертвого пространства.

1.2.3. Прямой выстрел ( рис. 122 ).

Рис.122 Прямой выстрел

В пределах дальности прямого выстрела в напряженные моменты боя стрельба может вестись без перестановки прицела, при этом точка прицеливания по высо-те, как правило, выбирается на нижнем краю цели.

Дальность прямого выстрела зависит от :

Чем выше цель и чем настильнее траектория, тем больше дальность прямого выстрела и тем на большем протяжении местности цель может быть поражена с одной установкой прицела. Дальность прямого выстрела можно определить по таблицам путем сравнения высоты цели с величинами наибольшего превышения траектории над линией прицеливания или с высотой траектории.

1.2.4. Поражаемое пространство (глубина поражаемого пространства ) (рис.123).

каком-то участке не будет поражаться при той же установке прицела. Однако около цели будет такое пространство (расстояние ), на котором траектория не поднимается выше цели и цель будет поражаться ею.

Глубина поражаемого пространства зависит от :

— от высоты цели ( она будет тем больше, чем выше цель );

— от настильности траектории ( она будет тем больше, чем настильнее

Величина угла встречи зависит от направления ската :

— на встречном скате угол встречи равен сумме углов падения и ската;

— на обратном скате – разности этих углов ;

При этом величина угла встречи зависит также от угла места цели :

— при отрицательном угле места цели угол встречи увеличивается на величину угла места

— при положительном угле места цели – уменьшается на его величину.

Поражаемое пространство в некоторой степени компенсирует ошибки, допускаемые при выборе прицела, и позволяет округлять измеренное расстояние до цели в большую сторону.

Для увеличения глубины поражаемого пространства на наклонной местности огневую позицию нужно выбирать так, чтобы местность в расположении противника по возможности совпадала с продолжением линии прицеливания.

1.2.5. Прикрытое пространство ( рис. 123 ).

Прикрытое пространство будет тем больше, чем больше высота укрытия и чем настильнее траектория.

Глубина мертвого пространства равна разности прикрытого и поражаемого пространства.

Рис. 123 – Прикрытое, мертвое и поражаемое пространство

1.2.6. Влияние условий стрельбы на полет пули (гранаты).

За нормальные (табличные) условия приняты следующие :

А) Метеорологические условия :

-относительная влажность воздуха 50 % ( относительной влажностью

называется отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к

наибольшему количеству водяных паров, которое может содержаться в воздухе

при данной температуре );

— ветер отсутствует ( атмосфера неподвижна );

— вес пули ( гранаты ), начальная скорость и угол вылета равны значениям,

указанным в таблицах стрельбы ;

— температура заряда + 15 град. С.;т

— форма пули (гранаты ) соответствует установленному чертежу ;

При отклонении условий стрельбы от нормальных может возникнуть необходимость определения и учета поправок дальности и направления стрельбы.

Влияние атмосферного давления

1) С увеличением атмосферного давления плотность воздуха увеличивается, а в следствие этого увеличивается сила сопротивления воздуха и уменьшается дальность полета пули (гранаты ).

Влияние температуры

1) При повышении температуры плотность воздуха уменьшается, а в следствие этого уменьшается сила сопротивления воздуха и увеличивается дальность полета пули.

При повышении температуры порохового заряда увеличивается скорость горения пороха, начальная скорость и дальность полета пули (гранаты ).

Влияние ветра

2) При встречном ветре скорость пули относительно воздуха будет больше, чем при безветрии, следовательно, сила сопротивления воздуха увеличится и дальность полета пули уменьшится

При стрельбе из гранатомета поправки на сильный продольный ветер следует учитывать.

Влияние влажности воздуха

Влияние установки прицела

При стрельбе под небольшими углами места цели ( до +_ 15 град. ) эта дальность полета пули (гранаты ) изменяется весьма незначительно, поэтому допускается равенство наклонной и полной горизонтальной дальности полета пули, т.е. неизменность формы (жесткость ) траектории ( рис. 124 ).

Источник