> Техника, страница 18 > Баллистические приборы
Баллистические приборы
Баллистические приборы, приборы, применяемые при опытном разрешении различных вопросов баллистики. Приборы разделяются на: а)Б.п. внешней баллистики, б) Б. п. внутренней б а л л и с т и к и. Основные вопросы решаемые внешней баллистикой при помощи баллистических приборов, следующие: I) определение скорости полета снаряда в различных точках его траектории, 2) время полета снаряда на различные дальности, 3) положение оси фигуры снаряда в различных точках траектории, 4) определение скорости снаряда при движении в твердых срединах, 5) положение точек разрыва снаряда в пространстве. Для определения метеорологии. условий стрельбы, учитываемых также современными баллистиками, применяются специальные приборы. В первый период существования экспериментальной баллистики во всех Б. и. пользовались ме-ханич. энергией, что не давало желаемой точности. Позднее, с применением электрич. энергии, точность Б. п. резко повысилась. Все Б. п., предназначенные для решения задачи 1-й, основаны на одном из следующих принципов: а) на приведении скорости снаряда к меньшей скорости, которую легче наблюдать, б) на измерении времени прохождения снарядом известного небольшого участка пути и в) на применении фотографического метода.
Первый э л е к т р о б а л л и с т и ч е с к и и п р и б о р был сделан известным англ, физиком Уитстоном (в 1840 году). Он состоял из двух рам, поставленных на пути снаряда на определеином расстоянии одна от
Фигура 1. Миллисскуидомер Широкого. другой. На рамах была натянута проволока. Каждая рама была введена в гальваническую цепь отдельной батареи с электро магнитом, поддерживающим карандаш. При прохождении снаряда через рамы электрич. цепь размыкалась и карандаши делали отметки па вращающемся цилиндре. По скорости вращения цилиндра и по центральному углу между метками определялось время полета снаряда между рамами. Америк, проф. Генри видоизменил (в 1843 г.) способ нанесения отметок, применив для этого электрическую искру от индукционного тока катушки Румкорфа. В GO-χ годах Константинов и Бреже, а затем англичанин Баш-форт внесли усовершенствование в прибор Уитстона. Более совершенный прибор того же ТНП1 построил Шульц, применивший камертонный тахометр для определения скорости вращения цилиндра. Прибор Шульца значительно усовершенствовал Депре. Баллистический прибор Депре в настоящее время считается одним из наиболее точных. По типу Уитстона-Генри в 1910 году был сконструирован также прибор Эбердинско-го полигона, переносный, полевого типа.
X р о и о г р а ф Жоли — видоизменение прибора Депре. Прерыватели тока в нем— металлические мембраны, электрически связанные с записывающими приборами. Прерыватели ставятся вдоль траектории. Звуковая, или баллистическая, волна, образующаяся впереди снаряда, приводит в колебание мембраны, и на вращающемся цилиндре искра отмечает момент прохождения снаряда мимо мембраны.
К Б. п. основанным на другом принципе, относится электробал л и стич е-с к и и м а я т и и к Наве (1849 год). Время полета снаряда между рамами определяется пэ углу отклонения маятника, начинающего падать при разрыве сетки на первой раме.
Подобные приборы сконструированы Виньот-ти (в 1855 году), Бентоном (в 1859 г.) и Лер-сом (в 1867 г.).
В 20-х годах текущего века на этом принципе построен прибор инж. А. Широкого (фигура 1).
X р о и о граф л е - Б у л а и ж е (бельгийского артиллериста), предложенный еще в 1804 г., впоследствии усовершенствованный, является до сих пор наиболее распространенным и общепринятым (фигура 2). К вертикальной стойке прикреплены два электромагнита А и ]>, находящиеся в сообщении с двумя рамами. К электромагниту первой рамы подвешен длинный стержень Д, хронометр, к другому—короткий Г, отмечатель. По разрыве тока в 1-й раме начинает падать хронометр, а во 2-й раме—отмечатель. Последний ударяет по приспособлению,
Фигура 2. Хронограф Буланже. спускающему пружинный нож, который дает на хронометре отметку. По ней отсчитывается высота падения хронометра и определяется время падения. При отсчетах вводится поправка на ошибку прибора, происходящую главным образом от замедления размагничивания электромагнитов; для определения ее прерывают ток в обеих рамах одновременно при помощи разобщителя и получают на хронометре отметку, определяющую время, которое берет размагничивание, действие ножа п пр. На фигуре 3 показана схема установки хронографа ле-Буланже. В хронограф ле-Буланже были введены французом Вреже и англичанином Гольденом усовершенствования, направленные гл. обр. к устранению причин постоянных сшибок. Первый сделал хронометр и отмечагель одинакового веса, поддерживаемые тождественными электромагнитами и действующие в цепи равного сопротивления. Второй обратил главное внимание на добавочные приборы—реостаты, разобщитель и коммутаторы.
С 1918 г. амернк. артил. управление ввело хронограф-соленоид (фигура 4). Он состоит в основном из двух соленоидов, прибора для записи времени и источника света. Соленоиды соединены электрич. цепью с записывающим прибором. Предварительно намагниченный снаряд по вылете из орудия
Фигура 4. Общая сх ма работы хронографι-соленоида: 1 и 2—столы дли хронопафа и Дд полип-телы ых приборов. проходит через катушку соленоида и вызывает эдс, индуцирующую электрический ток в цепи. При помощи света от вольтовой дуги, отражаемого зеркальцем этого прибора, кривая колебаний записывается на вращающейся и поступательно движущейся фильме. Па той же фильме пучком лучей света при помощи камертона производится отметка времени. Когда магнитный центр тяжести снаряда совпадает с центральной плоскостью катутпки, эдс. принимает значение, равное нулю. Этот момент отмечается на фильме перерывом записываемой линии. Определение скорости снаряда между мишенями по кривым на фильме производится быстро и весьма точно.
Несколько особо стоит прибор инж. Высоцкого, сконструированный в 1925 году. Этот прибор измеряет длину каморы орудия, которая изменяется в зависимости от разгара и износа начала нарезной части канала. Этим прибором удалось установить зависимость между приращением длины каморы и падением начальной скорости и на основании полученных данных составить специальные графики. Прибор состоит из стержня с делениями, по которому двигается надетое на него дно гильзы. На конце стержня укреплен диск с размерами, соответствующими ведущему пояску нормального профиля. Полученные этим прибором измерения каморы и составленные графики дают возможность установить величину падения начальной скорости от разгара нарезной части канала орудия и определить достаточно точно категорию орудийных стволов в отношении баллистических качеств.
Применение фотографии к экспериментальной баллистике является делом новым, к-рое получило распространение только с 1917—1918 гг. Несмотря на это, фотобалли-стпческие приборы с успехом решают теперь самые разнообразные баллистические вопросы. В этих приборах применяется какой-либо из следующих способов: 1) подвижной объектив при неподвижпой или медленно перемещающейся пластинке и 2) подвижная пластинка при неподвижном объективе. К фотобаллнстпческ. приборам, основанным на первом методе, относится аппарат системы немецкого инж. Дуда (фигура 5). Аппарат располагается параллельно траектории на определенном от нее расстоянии, и фотографирование летящего снаряда производится четырьмя объективами, непосредственно за к-рыми вращается цилиндр с 4 парами прорезей. Каждая пара прорезей расположена на концах одного диаметра цилиндра по его производящей: одна прорезь узкая, другая широкая. На фотография, пластинке получается ряд последовательных снимков одного и того же снаряда от каждого из 4 объективов. Вращение цилиндра совершается от маленького специального электромотора. Кроме того имеется еще мнкрохронограф, дающий запись времени на перемещающейся фильме при помощи свободно колеблющегося камертона с зеркалом. Обработка результатов опыта требует наличия к о м-паратора, что заставляет ограничить
применение этого Б. п. только для опытов на полигоне, тем более, что н конструкция прибора сложная и тонкая. Аппарат устанавливается на определенном расстоянии от траектории с таким расчетом, чтобы был захвачен исследуемый участок траектории. Неподвижный затвор фотоаппарата помещается непосредственно перед пластинкой, которая расположена параллельно траектории. В приборе Фекса и Кемп де-Ферье использован другой способ применения фотографии. Снаряд, проходя перед объективом, оставляет на подвижной фотографической пластинке след в виде наклонной полосы. Зная удаление аппарата от траектории, скорость перемещения пластинки и угол наклона полосы, определяют скорость снаряда. Время перемещения пластинки записывается колебаниями камертона. От ширины щели затвора, которую можно регулировать, зависит резкость изображения следа снаряда. Если применить узкую щель, то ее трудно направить на траекторию. Инж. Поль предложил вместо одной щели, параллельной траектории, систему двух щелей, перпендикулярных к траектории; скорость перемещения фотопластинки м. б. отрегулирована так, что изображение снаряда окажется неподвижным, и кроме того получают два зарегистрированных положения снаряда, соответствующих интервалу между щелями. Зная расстояние объектива
Фигура 5. Баллистограф Дуда. от траектории, скорость перемещения пластинки, расстояние объектива от пластинки, интервал между щелями и интервал между двумя изображениями снаряда на пла-стинке, определяют скорость снаряда. Точность измерения скоростей снарядов при помощи фотобаллистического прибора считают в 0,002 ск., что в 2 раза меньше, чем у хронографов, у которых точность=0,001 ск.
К лепси др ле-Буланже определяет время полета снаряда на различные дальности. Кланаи прибора соединен электрической цепью с двумя рамами, через которые проходит снаряд. По весу вытекшей ртути определяют время полёта снаряда. При времени полета до 20 ск. точность прибора ±0,01 ск. Для той же цели можно применит!. и обычный секундомер. При опытном определении положения оси симметрии снаряда в различ
Фигура G. Кривая жироскопического движения снаряда. ных точках траектории встречаются значительн. затруднения, и до сих пор надежного прибора, к-рый давал бы исчерпывающее решение этой задачи, не имеется. Обычно этот вопрос решается стрельбой достаточно большим числом выстрелов через картонные щиты, по пробоинам на которых вычерчивают кривые и так. обр. определяют радиусы нутации (смотрите) и прецессии (смотрите) жироскопического движения снаряда. Кривые эти имеют вид, указанный на фигуре 6. При помощи л; и р о с к о п а ("фигура 7) изучают лишь вращательное движение снаряда. Жироскоп состоит из трех соединенных последовательно одноцентренных колец со взаимно перпендикулярными осями, расположенных одно в другом. Снаряд помещен внутри прибора таким образ, что он мо-лсет занять любое положение в пространстве; центр его тяжести совпадает с центром колец. Сообщив снаряду вращательное движение вокруг его оси, изучают это движение. Для приведения же опыта к условиям, близким к действительности, снаряд подвергают действию пружин или груза, заменяющих силы сопротивления воздуха. Для измерения скорости снаряда в твердых срединах применяют г. н. с а м о з а и и с ы в а ю-щ и е снаряд ы, предлояген-ные впервые в 1880 г. франц. артиллеристом Собером. При ударе в препятствие движение снаряда замедляется и звучащий камертон внутри снаряда будет продолжать свое движение, выводя волнообразную кривую, по которой можно определить зависимость между проходимым снарядом пространством и временем.
Для решения вопроса об определении по-ложения точки разрыва в пространстве применяют фотосъемку разрыва снаряда одновременно двумя фототеодолитами (напрнм. фототеодолитами Цейса), поставленными па известном расстоянии один от другого но обе стороны плоскости стрельбы. Кроме то-
Фпг. 7. Жироскоп. го может быть использован и прибор инженера Дуда. Фотографирование помощью электрической искры винтовочных пуль и снарядов в момент их выхода из ствола орудия дает представление о действии овых газов; эти снимки имеют значение не только для внешней баллистики, но и для проектирования лафетов.
Основной вопрос, рассматриваемый внутренней баллистикой и требующий экспериментального изучения, это — вопрос о действии овых газов в неизменяемом и изменяемом объёмах и выражении величины этого давления в зависимости от времени, а также и пути, проходимого снарядом.
I. Статические с п о с о-б ы. Прибор американца Родмана — «н о яг Родмана» (Ί857 год). Схема прибора по-казаиа на фигуре 8. юнга е под действием давления овых газов продвигается, и нож C1 вдавливается в плитку в, на которой делается отпечаток в виде ромба, большая диагональ которого служит мерой для определения силы давления овых газов. Крешер Нобля (1870 г.) состоит (фигура 9) из коробки б, в которую вставляется поршень г с головкой а, поддерживаемой пружиной ж. Медный цилиндрик д, поддерживаемый резиновым кольцом е, ставят на головку а; коробка закрывается винтом в При выстреле медный цилиндрик д под действием поршня сдавливается, и по величине ого укорочения определяют давление. Этот прибор вкладывается в камору перед выстрелом. После выстрела крешер Нобля остается в канале орудия или выбрасывается газами недалеко от дула.
Кроме указанного вкладного крешера, применяют крешерные приборы, ввинчивающиеся или в затвор или в тело орудия (боковой крешер). Эти приборы отличаются только наружным очертанием и устройством нарезки для ввинчивания прибора в соответствующее гнездо. Теория крешера и подробное изучение его показаний были детально разработаны французскими учеными Сарро и Вьелем. Последним из них был применен крешер-отмечатель, отличающийся от обычного крешера тем, что в нем имеется вибрирующий брусок с пером. До выстрела брусок оттянут от своего нормального положения специальным зубом на поршне. При выстреле брусок соскакивает е зуба, перо приходит в колеба
Фнг. 8. Нож Родмана.
При выстреле поршень тельное движение и записывает на закопченной поверхности синусоиду. Зная число колебаний бруска в секунду и измеряя величину отдельных волн синусоиды, можно
Фигура 10. Пружинный Крешир.
Фигура И. Кривые давлении в пружинном крешере и н бомбе Сарро и Вьеля. определить соответствующее каждому мо-менту давление овых газов. Для определения не только нарастания, по и падения давления по франц. морской центральной лаборатории сконструирован и р уж и н-н ы и крешер (фигура 10). В этом приборе медный столбик заменен сильной пружиной а, которая сжимается на величину около 2 миллиметров. На фигуре 11 показан примерный вид получаемой
1 ~‘0УгГб> « V
в таком приборе кривой прямого иобратного движения поршня, Для определения давления овых газов в неизменяемом объёме применяют бомбу Сарро и Вьеля. Она состоит (фигура 12) из цилиндра В со сквозным каналом. закрытым с обоих концов пробками. В одной из пробок устроен электрич. запал для воспламенения заряда, а вторая пробка служит коробкой крешерного прибора. последнего головка поршня^ имеет выступ, снабженный пером Д. Барабан А укреплен так, что перо Д прикасается к одному из краев боковой поверхности барабана, покрытого закопченной бумагой. В другом месте к барабану прикасается своим пером камертон Г. Для производства опыта приводят барабан в равномерное вращение,
перо описывает на закопченной бумаге линию е. Затем производят в Go м бе в зр ы в испытуемого вещества, и поршень с пером в бомбе передвигается. Но окон
чании а то яге перо начинает описывать другую линию ii. Период а отмечается кривой, которая соединяет обе линии. Одновременно камертон записывает синусоиду времени. По окончании опыта все эти кривые, имеющие вид, показанный на. фигура 11, обрабатывают на компараторе и устанавливают зависимость величины давления от времени. На кривой сжатия величина ο/cie отвечает времени полного сжатия, определяемому но записи камертона; лм—величина абсолютного сжатия столбика. Измерив величины жз и зи, получим время и отвечающее ему слсатие столбика. Так как медные цилиндрики, подвергающиеся сжатию, начинают деформироваться только после того, как давление достигнет определенной величины, и запись нарастания давления до этого момента не производится, то теперь иногда применяют цилиндрики, у которых одно основание переходит в конус. I? этом случае смещение пера начинается почти с первого момента нарастания, так как деформация начинается с вершины конуса, для окати я которой не требуется значительных усилий.
II. Динамические способы заключаются в том, что каким-либо способом находят зависимости между путем, пройденным снарядом по каналу, и временем. Строятся кривые и но ним определяют скорости и ускорения движений снаряда. И с кр о в ы и хронограф Нобля (фигура 13) служит для непосредственного определения времени движения снаряда по
каналу. Он состоит из тонких дисков А, вращающихся на обшей оси посредством часового механизма ЧМ, заводимого маховиком Г. По окружности каждого диска наклеивается закопченная бумага, и против нее располагается острие изолированного электрич. провода а, идущего от одного из борнов катушки Румкорфа В. От батареи Б ток поступает через первичную обмотку катушки к размыкателю Р, расположенному в теле орудия О. Для каждого диска имеются свои катушки и размыкатель. Число оборотов дисков отмечается счетчиком Д. Перед опытом делают поверку прибора и размыкают ток одновременно в первичных обмотках всех катушек, вследствие чего между остриями и дисками проскочат искры и прожгут бумажки на дисках. При выстреле снаряд обрывает постепенно цепи всех размыкателей, и на дисках последовательно отмечается искрами момент прохождения снаряда мимо каждого размыкателя. В хронографе Шульца, усовершенствованном Депре и Собером, имеется один общий вращающийся барабан с закопченной поверхностью, к которому прилегают перо камертона, записывающего время, и перья, соединенные электрической цепыо с размыкателями, которые от размыкания этой цепи смещаются немного в сторону. Давление овых газов можно определить еще при помощи и е л о-с и м е т р а, предложенного Собером. В этом приборе давление овых газов определяется по скорости отката, которая записывается закрепленным в споем основании камертоном на закопченной металлической ленте, связанной с откатывающимся ору днем. В этом приборе необходимо учесть работу тормоза отката (смотрите Отдача огнестрельного я). Велосиметр может также служить и для изучения явлений отката и наката орудий.
Законы движения снаряда и орудия изучаются также при помощи приборов Марселя Депре—аксслерографа и акселерометра (смотрите). Большинство описанных Б. п., помимо решения чисто баллистических задач, находит себе применение при измерении ударных напряжений в мет, при исследовании чатых смесей в двигателях внутреннего сгорания, в электротехнике— при изучении свойств магнето, при кораблевождении—для измерения расстояния от корабля до встречных судов, скал и т. д.
Лит.: см. статью Баллистика. Н. Глухарев.