Деривация пули что это
Основы внешней баллистики, вращение пули и деривация
Основы внешней баллистики
После вылета из ствола пуля летит не по прямой, а по так называемой баллистической траектории, близкой к параболе. Иногда на малых дистанциях стрельбы отклонением траектории от прямолинейной можно пренебречь, однако на больших и предельных дистанциях стрельбы (что характерно для охоты) знание законов баллистики абсолютно необходимо.
Основы внешней баллистики, вращение пули и деривация
На пулю, вылетевшую из ствола с определенной скоростью, в полете действуют две основные силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Действие силы тяжести направлено вниз, оно заставляет пулю непрерывно снижаться. Действие силы сопротивления воздуха направлено навстречу движению пули, оно заставляет пулю непрерывно снижать скорость полета. Все это приводит к отклонению траектории вниз.
Вследствие вращения пули в полете
А теперь рассмотрим траекторию полета пули и ее элементы (см. рисунок 1).
Прямая линия, представляющая продолжение оси канала ствола до выстрела, называется линией выстрела. Прямая линия, являющаяся продолжением оси ствола при вылете из него пули, называется линией бросания. Из-за колебаний ствола его положение в момент выстрела и в момент вылета пули из ствола будет отличаться на угол вылета.
В результате действия силы тяжести и силы сопротивления воздуха пуля летит не по линии бросания, а по неравномерно изогнутой кривой, проходящей ниже линии бросания.
Рассматривая положение цели относительно стрелка, можно выделить три ситуации:
— стрелок и цель расположены на одном уровне.
— стрелок расположен ниже цели (стреляет вверх под углом).
— стрелок расположен выше цели (стреляет вниз под углом).
Прямая линия, соединяющая середину прорези целика с вершиной мушки, называется прицельной линией.
Угол, образованный линией прицеливания и линией выстрела, называется углом прицеливания. Этот угол при наводке получается путем установки прорези прицела (или мушки) по высоте, соответствующей дальности стрельбы.
Точка пересечения нисходящей ветви траектории с линией прицеливания называется точкой падения. Расстояние от точки вылета до точки падения называется прицельной дальностью. Угол между касательной к траектории в точке падения и линией прицеливания называется углом падения.
Угол места цели и угол прицеливания вместе составляют угол возвышения. При отрицательном угле места цели линия выстрела может быть направлена ниже горизонта оружия; в этом случае угол возвышения становится отрицательным и называется углом склонения.
В своем конце траектория пули пересекается либо с целью (преградой), либо с поверхностью земли. Точка пересечения траектории с целью (преградой) или поверхностью земли называется точкой встречи. От угла, под каким пуля попадает в цель (преграду) или в землю, их механических характеристик, материала пули зависит возможность рикошета. Расстояние от точки вылета до точки встречи называется действительной дальностью. Выстрел, при котором траектория не поднимается над линией прицеливания выше цели на всем протяжении прицельной дальности, называется прямым выстрелом.
При стрельбе обычно приходится вводить вертикальные поправки, если:
Горизонтальные поправки обычно приходится вводить в процессе стрельбы в ветреную погоду или при стрельбе по движущейся цели. Обычно поправки для открытых прицелов вводятся путем стрельбы с упреждением (выносом точки прицеливания вправо или влево от цели), а не подстройкой прицельных приспособлений.
Деривация по Магнусу Физические эффекты, с которыми сталкиваются сухопутные войска
Фото: Министерство обороны России
Физические эффекты присутствуют в нашей жизни повсюду; иногда они заметны невооруженному глазу, а порой их можно обнаружить лишь с помощью специального оборудования. «Лента.ру» уже рассматривала наиболее интересные явления, с которыми сталкиваются военные пилоты и моряки. Теперь настала очередь сухопутных войск.
Деривация
Деривационное отклонение пули
Эффект Магнуса
Непосредственно с вращением пули или снаряда связано еще одно физическое явление, которое называется эффект Магнуса. Этот эффект проявляется при ведении огня при боковом ветре. Его особенность заключается в том, что с той стороны пули, где вращение совпадает с направлением обтекающего потока воздуха, скорость движения воздуха возрастает, а с противоположной — уменьшается. В итоге возникает разница давлений с разных сторон пули, из-за чего появляется сила, направленная перпендикулярно движению газового потока и отклоняющая боеприпас в сторону.
На практике это означает, что при боковом ветре слева пулю начинает сносить несколько вверх, и наоборот. Поскольку на небольших дистанциях эффект Магнуса заметного влияния на траекторию полета пули не оказывает, его как правило не учитывают. Однако, стрелки, подготовленные для поражения целей на значительных дистанциях, как правило пользуются специальным прибором — анемометром, измеряющим скорость ветра.
В начале января 2013 года американская компания Tracking Point представила компьютеризованный снайперский комплекс PGF, оборудованный цифровым прицелом. Комплекс работает на базе операционной системы Linux и оборудован модулем Wi-Fi. Снайперская система позволяет значительно повысить точность стрельбы за счет автоматического слежения за перемещением цели, а также учета деривации и эффекта Магнуса. При нажатии спускового крючка выстрел производится не сразу. Сначала компьютер перейдет в боевую готовность и потребует вручную скорректировать прицел. Выстрел будет произведен, когда перекрестие прицела совпадет с целью.
Акустический удар
Свисток Гальтона
Современные военные научились использовать для своих целей и другие виды звуковых колебаний. Например, не слышимый для человеческого уха ультразвук, с помощью которого можно дрессировать животных и отдавать им различные команды. Для получения ультразвука используется так называемый свисток Гальтона — акустическое устройство, которое способно генерировать звуковые колебания. Частота колебаний, как правило, составляет 170 килогерц, однако существуют и свистки, позволяющие получать инфразвук с частотой колебаний от 0,001 до 16 герц.
Конструкция свистка Гальтона может различаться. Обычно он представляет собой полый цилиндр со встроенным клином и расположенным рядом с ним акустическим резонатором. Воздушный поток в этом устройстве рассекается клином-«губой», в результате чего возникают колебания, частота которых зависит от размера «губы» и сопла. Как правило, военные кинологи используют свистки Гальтона при проведении боевых операций, когда собакам необходимо отдавать «неслышные» приказы, чтобы не выдать свое местоположение. Военные кавалеристы также иногда используют такие свистки.
Деривация пули: описание, особенности и интересные факты
Термин «деривация» имеет в обиходе много значений. Образован он латинским словом derivative, что означает «отведение», «отклонение». Под термином в общем понимании понимают отклонение от траектории, уход от основополагающих значений.
Деривация в военной области
Силы, действующие на пулю
Вам будет интересно: Оболочечная пуля: особенности, характеристики и виды
Пули при движении по траектории после выхода из ствола испытывают действие сил тяжести и воздушного сопротивления. Первая сила всегда направлена вниз, заставляя брошенное тело снижаться.
Сила воздушного сопротивления, постоянно воздействуя на пулю, замедляет ее поступательное движение и всегда направлена навстречу. Она делает все возможное, для того чтобы летящее тело опрокинуть, направить его головную часть назад.
Вам будет интересно: Мужской феминизм: определение и примеры из жизни
Вследствие воздействия указанных сил движение пули происходит не в соответствии с линией бросания, а по неравномерной, изогнутой кривой, находящейся ниже бросковой линии, которая называется траекторией.
Сила сопротивления воздуха обязана своим возникновением нескольким факторам, а именно: трению, завихрениям, баллистической волне.
Пуля и трение
Воздушные частицы, непосредственно соприкасающиеся с пулей (снарядом), благодаря контакту с ее поверхностью движутся вместе с ней. Следующий за первым слоем воздушных частиц слой вследствие вязкости воздушной среды тоже начинает двигаться. Однако с меньшей скоростью.
Этот слой передает движение очередному и так далее. До тех пор, пока воздушные частицы перестают испытывать воздействие, скорость их относительно летящей пули становится равной нулю. Воздушная среда, начиная от непосредственно контактирующей с пулей (снарядом) и заканчивая той, в которой скорость частиц становится равна 0, называется слоем пограничным.
Процессы в пограничном слое
Вам будет интересно: Самый дальний выстрел из снайперской винтовки: мировые рекорды
Пограничный слой, окружающий летящее тело, при достижении его дна отрывается. При этом возникает пространство разряжения. Образуется разность давлений, воздействующая на голову пули и ее дно. Этот процесс порождает силу, вектор которой направлен в противоположную движению сторону. Воздушные частицы, врываясь в разреженную область, создают области завихрения.
Баллистическая волна
В полете пуля воздействует с воздушными частицами, которые, сталкиваясь, начинают колебаться. От этого возникают воздушные уплотнения. Они образуют звуковые волны. Вследствие этого полет пули сопровождается характерным звуком. После того, как пуля начинает двигаться со скоростью, которая меньше звуковой, возникающее уплотнение опережает ее, убегая вперед, серьезного влияния на полет не оказывая.
Но при полете, в котором скорость пули или снаряда выше звуковой, волны звука набегают друг на друга, образуют уплотненную волну (баллистическую), что пулю замедляет. Расчеты показывают, на фронте давление на нее баллистической волны составляет около 8-10 атмосфер. Чтобы его преодолеть, затрачивается основная часть энергии летящего тела.
Иные факторы, влияющие на полет пули
Кроме сил воздушного сопротивления и тяжести, на пулю воздействуют: давление атмосферы, температурные значения среды, направление ветра, воздушная влажность.
Атмосферное давление на поверхности Земли неравномерно относительно уровня моря. С повышением на 100 метров оно снижается приблизительно на 10 мм ртутного столба. Вследствие этого стрельба, которая идет на высоте, осуществляется в условиях пониженной силы сопротивления и воздушной плотности. Это приводит к увеличению дальности полета.
Все указанные выше силы и факторы воздействуют на пулю под углами к ней. Их влияние направлено на то, чтобы опрокинуть движущееся тело. Поэтому для предотвращения опрокидывания пули (снаряда) в полете им придают при выходе из канала ствола вращательное движение. Оно образуется посредством наличия в стволе нарезов.
Вращающаяся пуля приобретает гироскопические свойства, которые позволяют сохранять летящему телу в пространстве свое положение. При этом пуля получает возможность оказывать сопротивление воздействию внешних сил на значительный отрезок своего пути, сохранять заданное положение оси. Однако вращающаяся в полете пуля отклоняется от прямолинейного направления движения, что вызывает деривацию.
Гироскопический эффект и эффект Магнуса
Эффектом Магнуса называется физическое явление, которое возникает при обтекании вращающейся пули потоком воздуха. Вращающееся тело создает вокруг себя вихревое движение и разности давлений, из-за чего возникает сила, имеющая векторное направление, перпендикулярное потоку воздуха.
Причины деривации и ее значение
Деривация растет относительно дистанции стрельбы непропорционально. Вместе с увеличением дальность полета пули, деривация имеет тенденцию к постепенному росту. Поэтому траектория пули, если смотреть на нее сверху, являет собой линию, у которой кривизна постоянно нарастает.
При стрельбе на расстоянии в 1 км деривация оказывает существенное влияние на отклонение пули. Так в стандартных справочниках таблица 3 пули 7,62 х 39 деривацию показывает в размере порядка 40-60 см. Однако многочисленные исследования специалистов в области баллистики приводят к выводу, что деривацию следует учитывать только на дистанциях более 300 м.
Факторы, влияющие на деривацию
Деривация подвергается влиянию определенных факторов, а именно:
В целях уменьшения эффекта деривации вращением пули в полете в настоящее время разработаны специальные пули. У них своеобразная внутренняя структура с подобранными центрами масс и тяжести.
Деривация
Дерива́ция (от лат derivatio — отведение, отклонение)
Ю. В. Чуев, К. А. Николаев.
Рис. 1. С — траектория снаряда; О — центр масс снаряда; Л — ось собственного вращения снаряда; 1 — направление собственного вращения снаряда; В — касательная к траектории снаряда; 2 — направление прецессионного движения оси снаряда; R — опрокидывающая сила (сила сопротивления воздуха).
Рис. 2. О — центр масс снаряда; в — касательная к траектории снаряда; в1 — ось динамического равновесия; 2 — направление прецессионного движения оси снаряда; А — ось собственного вращения снаряда.
в гидротехнике, совокупность сооружений, осуществляющих отвод воды из реки, водохранилища или др. водоёма, транспортировку её к станционному узлу ГЭС, насосной станции и т.п. (подводящая Д.), а также отвод воды от них (отводящая Д.). Различают Д. безнапорную (канал, безнапорный туннель, лоток) и напорную (трубопровод, напорный туннель). Напорная Д. применяется, когда колебания уровня воды в месте её забора или отвода значительны. При малых колебаниях уровня (1—3 м) может применяться как напорная, так и безнапорная Д.; тип Д. выбирается с учётом природных условий района на основании технико-экономического расчёта. Скорости воды в Д. в зависимости от её типа изменяются в широких пределах (в м/сек): 1,5—2,5 (для каналов); 2,5—6 (для туннелей и напорных трубопроводов). Протяжённость современных деривационных водоводов достигает нескольких десятков км, пропускная способность более 2000 м 3 /сек.
Лит.: Использование водной энергии, под ред. Д. С. Щавелева, М. — Л., 1965.
Схема размещения деривации: 1 — водохранилище; 2 — водоприёмник; 3 — подводящая деривация (напорный трубопровод); 4 — уравнительный резервуар; 5 — турбинный водовод; 6 — силовое здание ГЭС; 7 — отводящая деривация (канал); 8 — русло реки.
Потеря высоты пули, поперечная нагрузка, вращение и деривация,
или Всё о баллистике
Скорость движения пули в момент вылета из канала ствола называется начальной скоростью. В действительности, на расстоянии еще нескольких сантиметров от дульного среза пуля продолжает разгоняться пороховыми газами.
Для простоты эту максимальную скорость обычно и называют начальной. Чем выше начальная скорость пули, тем выше и ее начальная энергия, которая равна половине произведения массы пули на квадрат ее скорости. С увеличением начальной скорости пули и ее дульной энергии увеличивается дальность стрельбы, становится более отлогой траектория, значительно изменяется воздействие внешних факторов на ее полет, увеличивается ее поражающее действие.
Потеря высоты пули, поперечная нагрузка, вращение и деривация, или Всё о баллистике
ПОТЕРЯ ВЫСОТЫ (ПРОСЕДАНИЕ ПУЛИ)
БАЛЛИСТИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ
Баллистический коэффициент — количественная мера обтекаемости пули. Он вычисляется по формуле:
D2h D1 — дистанции, V1 и V2 — соответствующие скорости пули, К — коэффициент пропорциональности, зависящий от атмосферных условий (температуры, давления и влажности). Для стандартных условий К=0,00528.
Если за сто метров полета скорость пули снизится от 935 до 732 м/с, то БК=0,15. Теория и тщательные экспериментальные исследования показали, что наиболее обтекаемой формой пули является сигарообразная. БК только в зависимости от профиля головной части пули может изменяться в полтора-два раза. Подробное изучение влияния формы пули на ее полет показывает, что для каждой скорости полета существует своя оптимальная форма. Существенно, что пули с высоким БК меньше сносятся боковым ветром. В табличке приведены величины бокового сноса (см) ветром, дующим со скоростью 3 м/с, двух пуль одинаковой массы и калибра, но разной формы: цилиндрической со сферической головкой (БК=0,240) и сигарообразной с острым носиком (БК=0,501). Начальная скорость обеих пуль 900 м/с.
Дистанция, м 200 400 600 800 1000
Пуля с БК=0,240 11,63 55,44 146,98 282,60 451,02
Пуля с БК=0,501 5,14 22,12 53,99 104,62 178,22
Видно, что ветровой снос обеих пуль нелинейно увеличивается с ростом дистанции, и пуля с лучшей аэродинамической формой (большим БК) сносится ветром на значительно меньшее расстояние.
ПОПЕРЕЧНАЯ НАГРУЗКА
Чем тяжелее пуля, тем большей кинетической энергией она будет обладать, тем легче она будет преодолевать сопротивление воздуха и дольше сохранять свою скорость.
СИЛА СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОЗДУХА
Дистанция, м 0 50 100 150 200 250 300 Скорость, м/с 955 901 850 800 752 706 661
За первые 100 м дистанции скорость пули уменьшается на более чем 100 м/с, а за 300 м убывает на треть! Разве это не удивительно? Ведь воздух кажется нам почти бесплотным, а тело пули — идеально обтекаемым. Дело в том, что пуля имеет дульную скорость почти втрое большую, чем скорость распространения звука в воздухе (330 м/с при нормальных условиях).
Напомним, что эта скорость по сути дела — усредненная скорость движения образующих воздух молекул. По этой причине тела, движущиеся со скоростями, превышающими скорость звука в воздухе, гонят перед собой уплотненный слой воздуха.
Кроме того, позади быстро летящей пули образуется область разряжения, которая тянет пулю назад. Из-за этих явлений и происходит интенсивная потеря скорости. Из табличных данных скоростей на разных дистанциях и закона Ньютона легко вычислить силу, с которой воздух сопротивляется движению пули. Она равна произведению массы пули на величину ускорения (в нашем случае это замедление). Оставляя читателю самому проверить незатейливую арифметику, удивимся величине силы в 10,5 кг.
ВРАЩЕНИЕ ПУЛИ НА ТРАЕКТОРИИ И ДЕРИВАЦИЯ
Очевидно, что для точной стрельбы нужно стабилизировать полет пули. Простейшую и естественную стабилизацию осуществляет масса пули. Чем она выше, тем стабильнее она сохраняет направление на траектории. Еще одним универсальным способом является аэродинамическая стабилизация. Она реализуется с помощью специальной геометрии пули, которая автоматически восстанавливает исходное положение оси пули при случайном отклонении ее носовой части.
Таким образом стабилизируются стрелы, мины, авиационные бомбы. Однако в ручном огнестрельном оружии сегодня наиболее эффективно применяется гироскопическая стабилизация. Ее суть в придании пуле вращения за счет винтовых нарезов в канале ствола. Любое вращающееся тело стремится сохранить направление оси вращения. Это стремление пропорционально скорости вращения, массе вращающегося тела и квадрату его радиуса.
Но поскольку траектория — не прямая линия, а приближающаяся к параболе, она все более и более отклоняется вниз от направления оси вращения пули в момент ее вылета из ствола. Аэродинамический поток постоянно стремится приподнять головную часть пули. Чтобы пуля не встретилась с целью боком, необходимо изменить положение оси ее вращения так, чтобы она совпала с касательной к траектории.
Вот с этой задачей и должно справляться правильное распределение массы пули вдоль ее оси. Чтобы набегающий воздух не опрокинул пулю, она должна иметь центр тяжести, смещенный вперед по отношению к геометрическому центру. В этом случае говорят о положительной стреловидности. Относительно легкая, но более длинная задняя часть пули будет создавать больший и противоположно направленный момент вращения, по сравнению с передней частью.
Если пуля будет иметь слишком большую скорость вращения (в этом случае можно говорить, что она будет перестабилизирована), стреловидность не сможет обеспечить стабильный полет, пуля будет опрокинута и начнет кувыркаться. У продольного вращения пули есть еще один негативный момент. Из-за постоянного и прогрессирующего проседания под нижней частью пули воздух уплотняется. Возникает разность в силах трения в верхней и нижней части пули. В результате пуля постепенно начинает отклоняться вправо (при правых нарезах). Это явление называется деривацией.
По мере удаления пули от дульного среза деривационное отклонение прогрессивно растет. Увеличивается оно и с ростом скорости вращения пули. При дальности стрельбы в 300 метров из винтовки СВД деривационное отклонение составляет 2 см, а при 600 метров — 12 см.
Одна и та же пуля (например, Sierra Match King) массой 168 гран на дистанции стрельбы 1000 метров в зависимости от шага нарезов 14, 12 или 10 дюймов (с уменьшением шага нарезов скорость вращения пули возрастает) дает отклонение 25,30 и 37 см соответственно.
Источник: Журнал «Охота и рыбалка XXI век»