123. Одно из действий сопротивления воздуха на снаряд
Рис. 124. Коническое вращение головной части снаряда
Невращающийся снаряд опрокинулся бы при этом.
Но снаряд вращается. Как и маховик гироскопа, он стремится сохранить устойчивость; на действие внешней силы он отвечает поворотом в направлении, перпендикулярном тому, по которому действует сила. При этом он подчиняется такому правилу: если какая-то точка снаряда получила толчок, направленный перпендикулярно (по нормали) к оси снаряда, то от толчка голова снаряда отклонится в ту сторону, куда должна притти через три четверти оборота точка, получившая толчок (рис. 122).
Сопротивление воздуха толкает голову снаряда снизу вверх; снаряд отвечает на это тем, что поворачивает голову вправо, под прямым углом к направлению действия внешней силы и в сторону своего вращения (рис. 123).
В этом новом положении воздух сильнее давит на снаряд слева, стремится повернуть его голову вправо. Упрямый снаряд-гироскоп повернет ее вниз. Тогда воздух, действуя на снаряд сверху, начнет загибать его голову вниз. А снаряд-гироскоп сделает опять по-своему – и повернет ее влево. Как только воздух попробует свернуть голову снаряда влево, снаряд поднимет ее вверх. И такая борьба снаряда-гироскопа с силой сопротивления воздуха продолжается во все время полета: Голова снаряда перемещается то вправо, то вниз, то влево, то вверх, то-есть описывает около траектории круг, а ось снаряда описывает коническую поверхность (рис. 124).
Рис. 125. Так летит в воздухе «послушный» вращающийся снаряд
В результате, вращающийся снаряд летит все время головой вперед и в таком же положении падает на землю (рис. 125).
И получается, что та же самая сила сопротивления воздуха, которая мешала, опрокидывала невращающийся снаряд, начинает помогать, как только снаряд приобретает вращательное движение: сила сопротивления воздуха теперь уже «привязывает» голову снаряда к траектории, делает его послушным.
Теперь, когда мы уже узнали все силы, действующие на снаряд во время полета, мы должны понять разницу в очертаниях траекторий, показанных на рисунке 109
Рис. 126. Элементы траектории
На самом деле траектория всегда несимметрична: дальняя – нисходящая – ветвь у нее круче и короче восходящей, и снаряд падает круче, чем вылетает из орудия, то-есть угол падения снаряда всегда больше угла бросания (рис. 126).
Рис. 127. Полигональный снаряд Витворта
Рис. 128. Нарезной снаряд Шарбонье
Снаряд-копье
Вернемся теперь к вопросу – почему же не сделать очень длинный снаряд, так сказать, снаряд-копье?
Оказывается, такой снаряд был бы все же недостаточно устойчив в полете.
Чтобы обеспечить ему устойчивость, надо было бы вращать его еще раза в два-три быстрее, чем вращается современный снаряд.
Для этого и нарезы в орудии надо было бы сделать раза в два-три круче, чем их делают теперь.
Но тогда мягкий медный ведущий поясок снаряда не выдержал бы громадного давления, какое пришлось бы на его долю при такой крутой нарезке и при большом весе длинного снаряда.
Нужны, значит, какие-то новые технические приемы, чтобы обеспечить такому длинному и тяжелому снаряду достаточно быстрое вращение.
Что можно сделать в этом направлении?
Еще в шестидесятых годах девятнадцатого века англичанин Витворт предложил многоугольный (или, как говорят, полигональный) снаряд (рис. 127). Разумеется, и канал орудия Витворта представлял собой в сечении многоугольную призму, несколько скрученную, – вроде того, как скручивается веревка, – чтобы придать вращение этому снаряду.
В свое время это предложение не нашло широкого применения, а вскоре и вовсе было заброшено. Однако в наши дни его извлекли из архивов и проводят опыты со снарядами Витворта.
Есть и другие предложения. Уже после империалистической войны француз Шарбонье предложил и сумел изготовить снаряд с готовыми выступами, или, иначе, «нарезной снаряд» в десять калибров длиной (рис. 128). Снаряд этот имеет большие преимущества перед старыми: поперечная нагрузка у снаряда Шарбонье вдвое больше, чем у обычного, а поэтому и летит он заметно дальше. Вес снаряда Шарбонье примерно вдвое больше, чем вес старого снаряда, а потому в нем помещается значительно: больше взрывчатого вещества, чем в старом.
Во время своих опытов Шарбонье стрелял из 155-миллиметровой пушки снарядом в 90 килограммов весом вместо обычных 43. Снаряд этот пролетал 19 километров вместо обычных 16.
Но изготовлять такие снаряды с готовыми нарезами трудно и дорого, а заряжать орудие таким снарядом долго и неудобно: уже во время заряжания снаряд должен двигаться своими выступами по нарезам орудия.
Вот почему снаряды Шарбонье пока еще не нашли широкого применения.
В стратосферу
Как видите, много хлопот причинило артиллеристам сопротивление воздуха. Кое с чем удалось справиться, и притом с успехом: заставив снаряд вращаться, добились того, что он стал устойчив на полете, а головой начал следить за траекторией.
Но главное заключается в том, что сопротивление воздуха все же резко сокращает дальность полета снаряда.
Нельзя ли избавиться и от этого действия воздуха? Но для этого надо избавиться от сопротивления воздуха. А как же это сделать? Ведь воздухом окутана вся земля!
Да, вся земля окутана воздухом. Но зато плотность его различна на разных высотах. На большой высоте, в стратосфере, воздух сильно разрежен, сопротивление его ничтожно. Пусть хотя бы часть пути снаряд пролетит без воздействия воздуха!
Во время мировой войны немцы, испытывая одно из дальнобойных орудий, случайно установили, что дальность стрельбы из орудий резко увеличивается в том случае, если траектория снаряда поднимается выше 20 километров. Этот принцип они и использовали для создания специальных сверхдальнобойных орудий. Орудия эти были предназначены для варварского обстрела мирной столицы Франции-Парижа – с расстояния более 100 километров.
Снаряд этого орудия быстро пробивал нижний плотный слой воздуха и вырывался на простор стратосферы, входя в нее под углом в 45 градусов, то-есть как раз под углом наибольшей дальности полета в безвоздушном пространстве (рис. 129).
К этому времени снаряд сохранял еще скорость около 1000 метров в секунду. Такая скорость позволяла ему пролететь в безвоздушном пространстве около 100 километров, после чего он спускался на землю с заоблачных высот.
Рис. 129. Траектория снаряда сверхдальнобойной пушки, стрелявшей по Парижу
Какое же орудие необходимо для стрельбы на такое громадное расстояние?
Глава седьмая
Пушка Жюль Верна и «Царь-пушка»
Сверхдальнобойная пушка
Сверхдальнобойные пушки, стрелявшие по Парижу в 1918 году, значительно отличались по своему виду от обычных орудий (рис. 130). Прежде всего бросается в глаза необычайная длина их стволов, достигавшая 34 метров.
Рис. 130. Сверхдальнобойная пушка, стрелявшая по Парижу в 1918 году
Стволы имели в середине стойки, связанные стальными тягами с дульной и казенной частями орудий. Иначе при такой длине они грозили прогнуться под действием собственного веса. Да и так после каждого выстрела стволы колебались в течение двух-трех минут, как тонкие удочки.
Заряжание и наводка орудий выполнялись особыми механизмами с помощью электрических моторов.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
Рис. 124. Коническое вращение головной части снаряда
Невращающийся снаряд опрокинулся бы при этом.
Но снаряд вращается. Как и маховик гироскопа, он стремится сохранить устойчивость; на действие внешней силы он отвечает поворотом в направлении, перпендикулярном тому, по которому действует сила. При этом он подчиняется такому правилу: если какая-то точка снаряда получила толчок, направленный перпендикулярно (по нормали) к оси снаряда, то от толчка голова снаряда отклонится в ту сторону, куда должна притти через три четверти оборота точка, получившая толчок (рис. 122).
Сопротивление воздуха толкает голову снаряда снизу вверх; снаряд отвечает на это тем, что поворачивает голову вправо, под прямым углом к направлению действия внешней силы и в сторону своего вращения (рис. 123).
В этом новом положении воздух сильнее давит на снаряд слева, стремится повернуть его голову вправо. Упрямый снаряд-гироскоп повернет ее вниз. Тогда воздух, действуя на снаряд сверху, начнет загибать его голову вниз. А снаряд-гироскоп сделает опять по-своему – и повернет ее влево. Как только воздух попробует свернуть голову снаряда влево, снаряд поднимет ее вверх. И такая борьба снаряда-гироскопа с силой сопротивления воздуха продолжается во все время полета: Голова снаряда перемещается то вправо, то вниз, то влево, то вверх, то-есть описывает около траектории круг, а ось снаряда описывает коническую поверхность (рис. 124).
Рис. 125. Так летит в воздухе «послушный» вращающийся снаряд
В результате, вращающийся снаряд летит все время головой вперед и в таком же положении падает на землю (рис. 125).
И получается, что та же самая сила сопротивления воздуха, которая мешала, опрокидывала невращающийся снаряд, начинает помогать, как только снаряд приобретает вращательное движение: сила сопротивления воздуха теперь уже «привязывает» голову снаряда к траектории, делает его послушным.
Теперь, когда мы уже узнали все силы, действующие на снаряд во время полета, мы должны понять разницу в очертаниях траекторий, показанных на рисунке 109
Рис. 126. Элементы траектории
На самом деле траектория всегда несимметрична: дальняя – нисходящая – ветвь у нее круче и короче восходящей, и снаряд падает круче, чем вылетает из орудия, то-есть угол падения снаряда всегда больше угла бросания (рис. 126).
Рис. 127. Полигональный снаряд Витворта
Рис. 128. Нарезной снаряд Шарбонье
Снаряд-копье
Вернемся теперь к вопросу – почему же не сделать очень длинный снаряд, так сказать, снаряд-копье?
Оказывается, такой снаряд был бы все же недостаточно устойчив в полете.
Чтобы обеспечить ему устойчивость, надо было бы вращать его еще раза в два-три быстрее, чем вращается современный снаряд.
Для этого и нарезы в орудии надо было бы сделать раза в два-три круче, чем их делают теперь.
Но тогда мягкий медный ведущий поясок снаряда не выдержал бы громадного давления, какое пришлось бы на его долю при такой крутой нарезке и при большом весе длинного снаряда.
Нужны, значит, какие-то новые технические приемы, чтобы обеспечить такому длинному и тяжелому снаряду достаточно быстрое вращение.
Что можно сделать в этом направлении?
Еще в шестидесятых годах девятнадцатого века англичанин Витворт предложил многоугольный (или, как говорят, полигональный) снаряд (рис. 127). Разумеется, и канал орудия Витворта представлял собой в сечении многоугольную призму, несколько скрученную, – вроде того, как скручивается веревка, – чтобы придать вращение этому снаряду.
В свое время это предложение не нашло широкого применения, а вскоре и вовсе было заброшено. Однако в наши дни его извлекли из архивов и проводят опыты со снарядами Витворта.
Есть и другие предложения. Уже после империалистической войны француз Шарбонье предложил и сумел изготовить снаряд с готовыми выступами, или, иначе, «нарезной снаряд» в десять калибров длиной (рис. 128). Снаряд этот имеет большие преимущества перед старыми: поперечная нагрузка у снаряда Шарбонье вдвое больше, чем у обычного, а поэтому и летит он заметно дальше. Вес снаряда Шарбонье примерно вдвое больше, чем вес старого снаряда, а потому в нем помещается значительно: больше взрывчатого вещества, чем в старом.
Во время своих опытов Шарбонье стрелял из 155-миллиметровой пушки снарядом в 90 килограммов весом вместо обычных 43. Снаряд этот пролетал 19 километров вместо обычных 16.
Но изготовлять такие снаряды с готовыми нарезами трудно и дорого, а заряжать орудие таким снарядом долго и неудобно: уже во время заряжания снаряд должен двигаться своими выступами по нарезам орудия.
Вот почему снаряды Шарбонье пока еще не нашли широкого применения.
В стратосферу
Как видите, много хлопот причинило артиллеристам сопротивление воздуха. Кое с чем удалось справиться, и притом с успехом: заставив снаряд вращаться, добились того, что он стал устойчив на полете, а головой начал следить за траекторией.
Но главное заключается в том, что сопротивление воздуха все же резко сокращает дальность полета снаряда.
Нельзя ли избавиться и от этого действия воздуха? Но для этого надо избавиться от сопротивления воздуха. А как же это сделать? Ведь воздухом окутана вся земля!
Да, вся земля окутана воздухом. Но зато плотность его различна на разных высотах. На большой высоте, в стратосфере, воздух сильно разрежен, сопротивление его ничтожно. Пусть хотя бы часть пути снаряд пролетит без воздействия воздуха!
Во время мировой войны немцы, испытывая одно из дальнобойных орудий, случайно установили, что дальность стрельбы из орудий резко увеличивается в том случае, если траектория снаряда поднимается выше 20 километров. Этот принцип они и использовали для создания специальных сверхдальнобойных орудий. Орудия эти были предназначены для варварского обстрела мирной столицы Франции-Парижа – с расстояния более 100 километров.
Снаряд этого орудия быстро пробивал нижний плотный слой воздуха и вырывался на простор стратосферы, входя в нее под углом в 45 градусов, то-есть как раз под углом наибольшей дальности полета в безвоздушном пространстве (рис. 129).
К этому времени снаряд сохранял еще скорость около 1000 метров в секунду. Такая скорость позволяла ему пролететь в безвоздушном пространстве около 100 километров, после чего он спускался на землю с заоблачных высот.
Рис. 129. Траектория снаряда сверхдальнобойной пушки, стрелявшей по Парижу
Какое же орудие необходимо для стрельбы на такое громадное расстояние?
Глава седьмая
Пушка Жюль Верна и «Царь-пушка»
Сверхдальнобойная пушка
Сверхдальнобойные пушки, стрелявшие по Парижу в 1918 году, значительно отличались по своему виду от обычных орудий (рис. 130). Прежде всего бросается в глаза необычайная длина их стволов, достигавшая 34 метров.
Рис. 130. Сверхдальнобойная пушка, стрелявшая по Парижу в 1918 году
Стволы имели в середине стойки, связанные стальными тягами с дульной и казенной частями орудий. Иначе при такой длине они грозили прогнуться под действием собственного веса. Да и так после каждого выстрела стволы колебались в течение двух-трех минут, как тонкие удочки.
Заряжание и наводка орудий выполнялись особыми механизмами с помощью электрических моторов.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37