Превосходство вполне предоставляется именно "сбалансированным" путём развития мировой артиллерии. Поскольку вслед за Круппом (а если уж придерживаться истины, то за Вавассером) мировая артиллерия двинулась в компрессионную систему, то есть в ведущие пояски. И совершенно проигнорировала преимущества в дальности и меткости пушек Уитворта, точнее - проигнорировала твёрдые выступы. А ведь если отбросить "трудности производства", муссируемые сэром Уильямом среди тех, кто не мог производить вообще никакие современные пушки, и потому не мог уличить сэра Уильяма в "неточности", то система выступов превосходит пояски на порядок. По причине необходимости сочетать в поясках мягкость, потребную для нарезания, с жёсткостью, потребной для несрывания с нарезов, каковое сочетание ведёт к титаническим радиальным напряжениям в стенках ствола и к износу, от которых система с выступами свободна абсолютно.
Корректуру в эти стройные представления внёс Михайлович - Серж. Точнее, корректура эта внесена с его подачи. А ещё точнее - с его мальчишечьего упрямства. Сие случилось, когда Сержа допустили до игры в "Го" - до бесед о "своих" государствах (и не только бесед, но записей, чертежей, карт, схем). А конкретно - когда Сержу стали втолковывать преимущества нарезной артиллерии. При этом упомянули, что гладкий ствол, однако, при том же заряде превосходит начальной скоростью. Серж заявил тогда, что раз так, то его артиллерия будет гладкоствольной и оттого более дальнобойной. Пришлось объяснить, что сопротивление шарообразного ядра уничтожает преимущество начальной скорости напрочь. На что Серж упёрся: значит, снаряд будет продолговатый. С него стали смеяться: экий ты упрямый; тебе ж сказали уже, что продолговатый снаряд без вращения будет кувыркаться. На что он спросил: а почему не кувыркается продолговатое, ну оч-чень продолговатое копьё? Арбалетные стрелы тоже бывают без перьев. Стали что-то галдеть, но Младший подумал: а ведь в этом что-то есть.
В 1841 сэр Жорж Кейли провёл эксперименты с шестифунтовым пушечным снарядом. Естественно, по той поре гладким. "В то время моей целью было выяснить, можно ли, максимально устранив сопротивление воздуха, настолько увеличить дальность стрельбы из пушек, чтобы... оставаться вне досягаемости..." Да-да, тот самый Кейли, зачинатель научного подхода к крылатым летательным апаратам. Эксперименты эти описаны им в "Mechanics' Magazine" как имевшие успешный результат. А в "Scientific American" эта статья упомянута даже с какими-то подальшими измышлениями при апелляции к неким "всем профессорам механических наук". Небезпочвенными, кстати, измышлениями.
Особо кольнуло, что гладкий ствол ведь обладает теми же преимуществами по отношению к пояскам, что и выступы, даже ещё в большей мере. А уж о простоте производства гладкого ствола и говорить нечего. Гладкий ствол заинтересовал, и к выступам как-то враз охладели.
Доклад "Гладкая артиллерия" Его Императорского Высочества Наследника Цесаревича Александра Александровича Младшего на расширенном заседании Его Императорского Величества Николая I Военной Академии и Его Императорского Высочества Великого Князя Михаила Павловича Артиллерийской Академии.
Особенности гладкой системы артиллерии
Дальность действия есть ключевой характеристикой артиллерии, ибо именно в отнесении точки поражения от бойца, делающего его самого недосягаемым для противника, и состоит суть метательного оружия.
При заданной массе орудия, как условии полевого применения, единственной возможностью повышения дальности действия есть те из методов приращения дульной скорости, которые, соответственно, не ведут к росту массы. Высокая же скорость, в свою очередь, требует способности выдерживать при выстреле более высокие напряжения в стенках ствола и снаряда, особенно в случае полой разрывной гранаты. В принятой ныне нарезной системе артиллерии наибольшие напряжения возникают от давления пояска, вызываемого процессом нарезания, а также от давления газов позади пояска. Первые, обычно имеющие наибольшую интенсивность в короткий период, дают более высокое напряжение, чем последние, и локализованы на кольцевых участках шириной несколько меньше ширины самого пояска, соприкасающихся с внешней его поверхностью - для ствола, и с внутренней - для снаряда. Притом нельзя не отметить, что для полой гранаты речь идёт о напряжениях в канавке пояска, то есть толщина стенки обязана быть ещё большей, чем необходимо для противостояния этим напряжениям. Таким образом нарезная система артиллерии обуславливает наиболее существенный свой недостаток.
Почему артиллерийская система стала нарезной? Кроме естественного увеличения веса удлинённого снаряда имелся у ядра ещё недостаток непредсказуемого вращения и оттого непредсказуемой деривации. И нарезная система стала решением регулярности деривации. Конечно, регулярная, предсказуемая деривация лучше. Но как таковая она, как и некоторые другие факторы вращения, делают нарезную систему неоптимальной. Деривация, поскольку точная её величина зависима от некоторых факторов, является одним из нежелательных вероятностных элементов баллистики, коих и без того множество. Деривация приводит к тому, что дальность системы меньше фактически пройденного снарядом расстояния. Откуда у ядра это непредсказуемое вращение, заставившее смириться с ним, сделав его лишь относительно предсказуемым? Причина непредсказуемости вращения ядра состоит, как известно, в значительном зазоре артсистем того времени. Но не только в нём самом. Сам по себе зазор есть причиной непредсказуемости, но не причиной вращения как такового. Причиной вращения есть сама форма ядра. То есть, уже отказ от ядра в пользу удлинённого снаряда уничтожил вращение в стволе. Искусственное вращение понадобилось для стабилизации в полёте, но, ввиду неоптимальности баллистики вращающегося снаряда, имеются и другие способы стабилизации.
В обоих этих смыслах выгоднее система артиллерии с гладким каналом. Стабилизация снаряда в полёте при этом должна осуществляться за счёт размещения центра воздушного давления позади центра тяжести. Достигать этого следует снижением веса и повышением воздушного давления для части снаряда позади центра тяжести, а также повышением веса и снижением воздушного давления для части снаряда впереди центра тяжести. В задней части снаряда предполагается для этого утончение металла корпуса, а также наличие пустотелой и тормозящей юбки, в передней части - утолщение металла корпуса.
Итак, современный удлинённый снаряд не может непредсказуемо вращаться при движении по стволу, а зазор в современных артсистемах весьма мал. Однако мягкие пояски общепринятой компрессионной нарезной системы, обеспечивающие тройственную задачу ведения-обтюрации-центрирования, из-за противоречивости требований столь комплексной роли не вполне хорошо выполняют центрирующую её часть. Основной причиной начального отклонения снаряда является неравномерное врезание нарезов вследствие таких факторов, как начальный перекос снаряда, неравномерность нагрузок и сопротивления пояска, мягкость пояска при остаточности его деформации, перекос снаряда относительно опоры пояска при движении по стволу. В то же время гладкая система требует только обтюрации-центрирования и свободна от необходимости ведения. Это устраняет значительную часть противоречий в требованиях к материалу. Ввиду отсутствия необходимости нарезания неведущее обтюрирующе-центрирующее устройство гладкой системы для лучшей центровки может быть более жёстким. Его деформация может быть, даже желательна упругой прогрессивной жёсткости, поскольку та её величина, которой требует уплотнение в целях обтюрации, значительно меньше остаточной деформации при формировании нарезов. Большой интерес в этом смысле имеет использование в качестве упруго-жёсткого обтюрирующе-центрирующего элемента донной юбки, расширяемой под действием метательных газов - как то было распространено в системах артиллерии американской Гражданской войны, а особо - изготовление её зацело со стальным или полустальным корпусом снаряда, как в системе Делафильда.
Юбка может выполняться так, чтобы создавать в стенках ствола и гранаты ничтожные радиальные напряжения, оказывать минимальное сопротивление радиальному сжатию и незначительное поверхностное трение о стенки канала ствола. Очевидно, что донная юбка отсекает газы от боковых стенок снаряда. Конструирование гладкой артиллерийской системы, таким образом, сводится только к противостоянию стенок ствола и донца гранаты напряжению, возникающему от давления газа, что влечёт значительные и крайне выгодные отличия внутренней баллистики гладкой системы.
Внутренняя баллистика гладкой системы характеризуется отсутствием сопротивления нарезания и ничтожной величиной сопротивления поверхностного трения. То есть движение снаряда в стволе гладкой системы совершенно свободно. Таким образом внутренняя баллистика сводится к простому равноускоренному движению массы снаряда. Практическое отсутствие сопротивления определяет для гладкой системы плавность роста давления и скорости. Скорость нарастает быстро, и более высокое значение её соответствует более низкому значению давления, нежели в нарезной системе равных параметров. При том же метательном заряде снаряд гладкой системы проходит ствол быстрее, скорость его на тех же отметках длины ствола больше. Полное давление, какое дала бы при этом заряде нарезная система, до покидания снарядом ствола развиться не успевает. Отсюда, для полного использования давления гладкой системе требуется либо более длинный ствол, либо быстрее горящий метательный заряд, либо - при заданной дульной скорости - меньшие заряд и длина ствола.
Притом, даже в случае быстрогорящего метательного заряда, эксплуатационная нагрузка гладкой системы низка. К тому же, повышение скорости ведёт к сокращению времени действия соплового эффекта на единичном участке. Поэтому эрозия при выстреле перестаёт быть фактором износа стального ствола в рамках срока службы орудия. Отсутствие нарезов означает ликвидацию последних концентраторов напряжений. Износ крайне мало изменяет простейшую геометрию гладкого канала. Наконец, если прочность ствола определяется наиболее тонким участком его стенки, то гладкий ствол не содержит лишнего металла полей нарезов. Позволяется специальная обработка поверхности канала, невозможная при трении процесса нарезания, а также более простое, а значит более надёжное устройство обтюраторов, что вместе с пониженным давлением приближает прорыв газов к нулю.
Все перечисленные выше факторы позволяют утончение как стенок гранаты, что позволяет больший коэффициент наполнения, так и стенок ствола, что при заданной массе снаряда позволяет меньшую массу орудия. Или - при заданной массе орудия - возможна большая энергия выстрела, а стало быть, большие либо дульная скорость, либо масса снаряда.
Внешняя баллистика гладкого снаряда исходит из способа стабилизации его в полёте подобно стреле, заключающегося в размещении центра давления, к которому прикладывается действующая против движения результирующая сила давления воздуха на поверхность движущегося снаряда, позади центра тяжести, к которому прикладывается движущая сила, являющаяся результирующей инерции снаряда от выстрела и силы тяжести. Эти две противно, а в данном случае - друг от друга, направленные результирующие словно бы растягивают снаряд за концы, постоянно ориентируя его ось в положение касательной к траектории. Это кардинально отличается от внешней баллистики нарезного снаряда, стабилизируемого по принципу гироскопического эффекта.
Наиболее характерным отличием внешней баллистики гладкой системы есть совершенное отсутствие у неё деривации, то есть отклонения, происходящего даже в абсолютно спокойной атмосфере, вызываемого в нарезной системе эффектом Магнуса.
Другой момент различия внешней баллистики гладкой и нарезной систем, также касающийся способов стабилизации, состоит в отношении их к удлинению снаряда. Удлинение позволяет при заданной массе снаряда использовать меньший калибр системы, и, стало быть, меньшую массу орудия, либо при заданной массе орудия иметь большую массу снаряда, его действенность. Природа удлинённого снаряда исходит из того, что образование его формы ищет выгоды в заострении головной части ради уменьшения сопротивления воздуха, что, вкупе с необходимостью толстого донца, выдерживающего давление газов, обуславливает для него, как правило, расположение центра тяжести позади центра давления. Таким образом, нарезной снаряд, как правило, природно неустойчив, поскольку для него связанные с этими центрами результирующие направлены друг к другу, и любое отклонение снаряда от положения вдоль траектории приводит к тому, что действие их становится несоосным и стремиться развернуть снаряд тяжёлым концом вперёд. Именно поэтому для придания нарезному снаряду искусственной устойчивости и используется гироскопический эффект. Таким образом, удлинение снаряда является фактором, способным обусловить длину плеча между указанными силами, создающими разворачивающий момент. Только для гладкого снаряда этот момент ведёт к стабилизации, а для нарезного - к дестабилизации. То есть для гладкого снаряда удлинение есть положительным фактором, а для нарезного - отрицательным. При этом гироскопическая стабилизирующая сила нарезного снаряда зависит от частоты вращения: чем больше частота, тем больше стабилизирующая сила. Обычная нарезная система наиболее применимого типа - с мягкими нарезаемыми при выстреле поясками (компрессионная) - не позволяет удлинения снаряда более 5ти, поскольку мягкость пояска не позволяет придавать снаряду значительную частоту вращения. Лучшая нарезная система - с жёсткими ведущими предварительно изготовленными выступами - за счёт способности придавать снаряду большую частоту вращения позволяет удлинение снаряда до 10ти. Для гладкой же системы удлинение снаряда, сопряженное с удлинением плеча стабилизации, означает только улучшение последней, поэтому она теоретически не ограничивает удлинение снаряда.
Различные способы стабилизации определяют различие в реакции на возмущение, прежде всего на "дульный скачок". Природно стабилизированный гладкий снаряд при любом возмущении претерпевает лишь плоское быстро угасающее колебание относительно центра тяжести - рыскание. Гироскопическая же стабилизация обуславливает самоподдержание и даже самовозбуждение прецессии и нутации, вызываемое действием набегающего потока на плечо дестабилизации, и поэтому его ось никогда не является касательной к траектории. Таким образом, положение нарезного снаряда никогда не позволяет правильного обтекания, и его лобовая проекция всегда больше миделя. Несмотря на это знание, форма снаряда до сих пор проектируется исходя из положения, что он летит строго параллельно потоку. Не говоря уже о том, что положение снаряда относительно потока при этом постоянно изменяется. Эти факторы делают любую предположительную при проектировании форму снаряда не соответствующей реальным условиям его полёта.
Кроме уже указанных преимуществ гладкая система также проще в производстве, особенно с отсутствием необходимости выполнять наиболее трудоёмкие процессы: нарезку ствола и формирование пояска на снаряде. Многие преимущества гладкой системы не оттенены ни единым недостатком. Необходимость ради стабилизации соблюдать соответствующее взаиморасположение центра тяжести и центра давления является не недостатком, а только особенностью данной системы.
Проблему точности несколько сужает требование её прежде всего при прямом огне, то есть преимущественно до 3 км и не более 10 км при применении оптических средств. Огонь на более дальних дистанциях, на которых в основном снижение точности проявляется, не может вестись прямо в цель вследствие особенности опосредованного нацеливания, а ведётся по площадям и потому прицельности "в точку" не подразумевает. Также, отсутствие практического износа делает точность гладкого ствола постоянной на протяжении всей его службы, что для нарезного ствола невозможно.
Форма гладкого снаряда
Итак, некоторые аспекты формообразования снаряда указаны природой гладкой системы. И даже более общим соображением: вновьопределённым местом батарейной артиллерии среди вооружений армии - тем, что относительно тяжёлая батарейная артиллерия не может быть настолько подвижной как то требуется для прямого огня. Исходя из последнего, в качестве ориентира для проектируемой артиллерийской системы следует принять существующие калибром порядка 6ти дюймов - наименьшего из достаточно эффективных для дальнего непрямого огня, наиболее массовых для этой цели.
Стремясь к орудию для полевого использования и достаточно массовому, мы вынуждены искать способов его облегчения ещё на стадии выбора ориентира. В этом отношении принято в учёт, что существующие 5,5-дюймовые системы, такие как Hontoria de 14 cm mod. 1883, canon de 138 mm Mle. 1884 и подобные, по эффективности снаряда практически не уступают 6идюймовым. Кроме того, основным показателем эффективности снаряда принята не общая его масса, а масса взрывчатого наполнения. Это, с учётом упомянутых выше факторов превосходства гладкой системы, позволяет предположить для неё более высокий коэффициент наполнения.
Таким образом, получение исходных данных для проектирования гладкой системы заключалось в определении калибра гладкой системы, по эффективности снаряда соответствующей принятым нарезным 5,5-дюймовым системам.
Приняв для исходного снаряда длину в 4,5 калибров и коэффициент наполнения 0,13, а для проектируемого - длину в 10 калибров и коэффициент наполнения 0,2, получаем:
п*r^2*10*r*k = п*R^2*4.5*R*K
r = (R^3*4.5*K/10*k)^(1/3) = 47,6 или калибр 95,2 мм.
Калибр модели принят 95 мм, удлинение общее 10 клб, глубина юбки 1 клб, материал корпуса - ковкое железо, взрывчатое наполнение - пироксилин, толщина стенок равномерная в 5 мм, толщина донца 20 мм.
Исследование формы гладкого снаряда исходило из необходимости обеспечить:
- расположение центра тяжести впереди центра давления, чему наиболее соответствует концентрация массы в передней части, Модель Nо 1;
- максимально меньшее сопротивление - чему наиболее соответствует плавное утончение от донца к носу, Модель Nо 2;
- как можно больший объём снаряда в целом.
Таким образом, основные требования к форме снаряда противоречат друг другу.
Рассмотрение возможностей преодоления противоречий начато с обсуждения возможностей придания снаряду формы максимального объёма. Очевидно, что это форма приближается к цилиндру. Тогда требование меньшего сопротивления может быть достигнуто не более чем допустимым заострением носовой части, а требование стабилизации - хвостовым оперением, раскрывающимся по выходу из канала ствола, например, как в патенте Варбартона. Данный способ стабилизации весьма практичен, однако усложняет конструкцию снаряда, а ведь простота производства рассматривается как одно из преимуществ гладкой системы. С этой точки зрения стабилизирующая юбка, формируемая зацело с корпусом снаряда, представляется предпочтительным решением. Таким образом, попытка основать форму проектируемого снаряда на цилиндрической модели максимального объёма перспективы не имеет.
Далее оценены возможности увеличения объёма и уменьшения сопротивления модели Nо 1. Очевидно, что заострение носа при принятом для модели Nо 1 способе обеспечения передней центровки послужит потере передней центровки, а также приведёт к уменьшению объёма. Таким образом, попытка основать форму проектируемого снаряда на модели Nо 1 перспективы не имеет.
Следующим этапом стало рассмотрение возможностей сдвижения вперёд центра тяжести модели Nо 2. Поставлен вопрос: если форма модели Nо 2 образована как фигура вращения некоего сечения, то будет ли рост сопротивления фигуры, образованной не вращением, а поперечным протягиванием того же сечения (Модель Nо 3), опережать степень смещения центра тяжести? Как показала модель Nо 3, увеличение передней части привело к заметному смещению центра тяжести вперёд. В то же время, вопреки умозрительному представлению, что сопротивление модели Nо 3 должно увеличиться относительно такового для модели Nо 2, взвешивание сопротивления на струйной установке Артиллерийской Академии, проведенное лабораторией гвардии полковника Пашкевича, показало, что сопротивление не только не возросло, но даже снизилось. Учитывая изменение формы только передней части снаряда, можно предположить, что и снижение сопротивления произошло только в передней части, а значит, баланс сопротивления задней и передней частей снаряда изменился в сторону относительного роста сопротивления задней части, что обязано сдвинуть назад центр давления и тем самым ещё более послужить улучшению стабилизации.
Далее сделано предположение, что объединение нескольких осесимметрично повёрнутых клинообразных фигур, подобных модели Nо 3 (Модель Nо 4), в случае полой гранаты ведёт к росту веса передней части за счёт того, что при сложной её форме увеличится общая площадь, а значит и общая масса металла стенок. Количество взрывчатого вещества при этом незначительно уменьшится, и будет по-прежнему достаточно для правильной фрагментации передней части. Взвешивание сопротивления модели Nо 4 показало дальнейшее его снижение.
Поскольку изменение формы моделей от Nо 2 до Nо 4 демонстрирует приближение к цилиндрическому идеалу максимального объёма, изготовлена модель Nо 5, ещё более приближающаяся к цилиндру за счёт расширения рёбер, что увеличивает количество взрывчатого вещества в них. Сопротивление ниже, чем у модели Nо 2.
Наконец, в последнем опыте взято в расчёт, что фигура модели Nо 4 образована профилями более узкими, чем таковой у моделей Nо 2 и Nо 3. Фигура модели Nо 6 образована тем же профилем, что и у моделей Nо 2 и Nо 3. Линии схождения профилей сдвинулись далеко вперёд, и значительная часть тела снаряда остаётся цилиндрической. Таким образом, наблюдается ещё большее приближение к цилиндрическому идеалу объёма. Центровка лучше, или, по крайней мере, не хуже чем у моделей с рёбрами. Сопротивление ниже, чем у модели Nо 2.
Внутренняя баллистика гладкого снаряда новой формы
Среди факторов дестабилизации, действующих при движении снаряда в канале ствола, наибольшее влияние оказывают:
- рысканье и болтанка;
- радиальные газовые толчки;
- условия выстрела.
Рысканье и болтанка. Обычно снаряд имеет две точки опоры о стенки канала - заднюю, коей является поясок, и переднюю - бурлет. Любой снаряд для движения своего в стволе должен иметь тот или иной, хотя бы чрезвычайно малый, зазор со стенками канала ствола даже самыми широкими своими частями, такими как бурлеты, а элементы его, плотно пригоняемые к стенкам канала, такие как пояски, должны быть достаточно мягкими. Эти факторы допускают определённое смещение снаряда в канале ствола - как угловое, так и параллельно-поперечное. Эти смещения, происходящие или сохраняющиеся на момент покидания снарядом канала ствола, наносят ущерб точности. Важным фактором, влияющим на угол внутреннего рыскания, и в результате - на стабильность полёта снаряда, есть длина плеча опоры, то есть расстояние между передней и задней точками опоры. Если наличной на данный момент технологией позволен некий минимальный зазор σ для поясков и бурлетов, то очевидно, что чем больше плечо опоры, тем меньше угловое смещение. Удлинение нового снаряда гладкой системы, а также особая его форма, требуемая, с одной стороны, для перемещения центра тяжести вперёд, а с другой стороны - для обтюрации, дают плечо опоры, значительно превосходящее таковое у существующего нарезного снаряда, а значит и обуславливают меньшее угловое смещение.
Переднюю точку может представлять бурелет-система из жёстких опор, расположенных на передних концах рёбер, притом только на трёх из них. Этим снижается трение между опорными поверхностями снаряда и стенками канала ствола.
Опорные элементы гладкого снаряда следует выполнять из материала с наименьшим показателем поверхностного трения и с упругостью, прогрессивно уменьшающейся по мере сжатия. Представляется на данный момент наилучшим материалом особый для этого случая род прокладочного картона. Для донной юбки предлагается вкладываемый стакан, завёрнутыми краями своими покрывающий края юбки снаружи, а для бурлетов - накладки; при этом следует особенно обратить внимание на надёжность закрепления накладок. Представляется, что калибр по картону, должен быть незначительно больше истинного калибра ствола, а калибр камеры - чуть менее калибра по картону, с тем, чтоб при ручном заряжании с допустимым усилием происходило уже некоторое сжатие картона. Вход же из камеры в стволе должен иметь то плавное и незначительное сужение, которое выработает основную упругость материала опорных элементов и приведёт их к достаточной жёсткости, при которой эффект свободного зазора в отношении внутреннего рыскания будет нейтрализован до максимально возможного показателя. Расширение юбки при выстреле должно создать дополнительное уплотнение материала задней опоры для лучшего отсечения газов.
Газовые толчки. В обычном снаряде имеет место несбалансированное радиальное усилие от давления метательных газов, толкающее донную часть или даже весь снаряд в бок. Из-за большой площади давления на части позади пояска обычного снаряда газовые удары приводят тут к значительному рысканью. Отсечение газов на самом заднем сечении и улучшенная обтюрация расширяющейся юбкой значительно уменьшают для гладкого снаряда воздействие газовых толчков.
Условия выстрела. В момент покидания канала ствола обычным снарядом вокруг него образуются чрезмерные возмущения (ещё один фактор дульного скачка) из-за большого падения давления метательных газов, что приводит к появлению высокоскоростных струй, создающих действующие на снаряд несбалансированные силы. Таким образом снаряд получает большое внешнее рыскание. Отсутствие пояска на пути струй уменьшает их действие на гладкий снаряд. Также из-за меньшего давления в гладкой системе уменьшается его перепад при покидании снарядом канала ствола.
Внешняя баллистика гладкого снаряда новой формы
Радиус оживальной части. Снаряд с 19икалиберным радиусом оживальной части показывает коэффициент сопротивления почти в два раза меньше, чем у снаряда с радиусом 5 калибров. Однако обе эти формы показывают опасно низкий коэффициент устойчивости, в то время как снаряд с умеренным радиусом показывает хорошую устойчивость, хотя и более высокое сопротивление. Это указывает важность баланса между сопротивлением и устойчивостью. Умеренно острый снаряд достаточно устойчив даже с плоским донцем. В значительной мере решению баланса между сопротивлением и устойчивостью способствует звёздчатое сечение передней части снаряда.
Функции звёздчатого сечения:
- рост внутреннего объёма снаряда, приближение к идеалу цилиндрического объёма;
- рост массы передней части для компенсации тенденции к задней центровке при увеличении радиуса оживальной части (повышение устойчивости и снижение сопротивления);
- снижение сопротивления передней части - для отнесения назад центра давления (повышение устойчивости);
- увеличение длины плеча опоры.
Донная юбка. Известен эффект уменьшения сопротивления и улучшения стабильности от придания снаряду донного сужения. Как предполагается, при обтекании снаряда сразу за его донцем образуется область разрежения, которая как бы тянет снаряд назад за донце. Очевидно, что уменьшение площади донца снижает величину и силу действия разреженной области. А плавность донного окончания снаряда, вероятно, уменьшает образующиеся при срыве с него вихри, что благоприятно влияет на стабильность.
В этом отношении взвешивания сопротивления показали, что донная юбка даёт в этом отношении эффект не меньший или даже больший, нежели сужение. Несомненно, что область разрежения и вихри имеют место здесь так же, как и у снаряда без донного сужения, однако, поскольку при юбке донце отнесено далеко от места их образования, они не могут на него воздействовать и не оказывают своего эффекта.
Гладкость. Снижение сопротивления может быть достигнуто путем устранения неровностей любого вида, которые нарушают плавность потока вокруг снаряда. Очевидно поэтому, что поясковый тип имеет большее сопротивление, чем гладкий. Неравномерное же смазывание нарезов пояска приводит к дисбалансу снаряда в полете, что обуславливает большое рассеивание.
Интересно отметить, что уменьшение всех неровностей и препятствий снизило относительное сопротивление с O,136 до 0,129, тогда как изменение радиуса оживальной части с 5 до 19 калибров - с 0,132 до 0,065. Это указывает, что пояски мало влияют на сопротивление по сравнению с формой оживальной части.
Для лучшей балансировки гладкого снаряда принципиально размещение центра тяжести как можно далее вперед от центра давления. Однако то же самое ведёт к снижению дальности. Поэтому следует стремиться к как можно более близкому расположению ЦТ и ЦД при достаточной лишь устойчивости снаряда, то есть к балансу. Но баланс осложнён здесь тем, что скорость снаряда вдоль траектории изменяется - особенно для высокоскоростного дальнобойного снаряда она изменяется в широких пределах - и оттого изменяется положение ЦД.
Несомненно, что наибольшее сопротивление достигается в момент наибольшей скорости - процент потери скорости тут будет наибольшим, поэтому форма снаряда должна бы соответствовать обтеканию при начальной скорости. Однако в начальном этапе свободного полёта снаряд ещё не имеет значительного отклонения, и поэтому здесь можно пренебречь мерами стабилизации. Допустимо, чтоб на некотором начальном участке траектории ЦД находился впереди ЦТ, естественно, при условии действия сил движущей и сопротивления строго по одной прямой. На как можно большем участке траектории положение ЦД и ЦТ должно практически совпадать с небольшим смещением вперёд ЦТ, что должно увеличить дальность полёта. Возможна стабилизирующая крылатая (оперённая) форма, создающая также и подъёмную силу.
Разделённая камера Пенна.
Маиевский Николай Владимирович (1823-1892) создал теорию движения в воздухе продолговатых вращающихся снарядов.
Гадолин Аксель Вильгельмович (1828-1892) сопротивление стен, скрепление обручами, сопротивление открыванию казны.
Горлов Александр Павлович (1830-1905).
Пашкевич Владимир Андреевич (1844-1930) Ученик и помощник Маиевского. Опыты по измерению сопротивления снарядов - экспериментальная аэродинамика: 1873 первая струйная установка, декабрь 1882 - третья. Академия. Установка состоит из старого орудийного ствола со сточенными до гладкой стенки нарезами. Выстрел толкает плотно пригнанный поршень, стопорящийся у выхода в камеру, где осуществляется сброс газов. Выход в камеру имеет сменное сопло разных форм. При выстреле в воздухе ствола возникает ударная волна, скорость которой значительно больше скорости движения поршня. Проходя по воздуху ствола, ударная волна сообщает ему свою скорость. Преимущество опытной установки перед обычными стрельбовыми испытаниями в том, что снаряд в ней остаётся неподвижным, и с помощью различных средств можно фиксировать параметры воздушного сопротивления. Как минимум в 1887м (Мах) это позволило делать теневые фотографии обтекания объектов.
Забудский Николай Александрович (1853-1917) Ученик и помощник Маиевского. В 1880 диссертация "О канонических уравнениях движения и дифференциальных уравнениях движения продолговатого снаряда, принимая воздух как возмущающую причину".
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/1.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/2.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/3.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/10.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/20.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/30.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/40.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/50.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/60.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/4.jpg)
![[]](/img/k/kin_s_j/2002smooth/5.jpg)