Баллистика - Ballistics

Для использования в других целях см. Баллистика (значения).
Траектории трех объектов, брошенных под одинаковым углом (70 °). Черный объект не испытывает никакого сопротивления и движется по параболе. Синий объект испытывает Сопротивление Стокса, и зеленый объект Ньютоновское сопротивление.

Баллистика это область механика связаны с запуском, полет поведение и последствия воздействия снаряды, особенно оружие дальнего боя боеприпасы, такие как пули, неуправляемые бомбы, ракеты или т.п; наука или искусство создания и ускорения снарядов для достижения желаемых характеристик.

А баллистическое тело свободно движущееся тело с импульс которые могут подвергаться воздействию таких сил, как силы, оказываемые сжатыми газами из ствол пистолета или форсунка, нормальная сила к нарезы, и сила тяжести и сопротивление воздуха во время полета.

А баллистическая ракета это ракета то есть управляемый только во время относительно короткой начальной фазы полета с двигателем и траектория впоследствии регулируется законами классическая механика; в отличие от (например) крылатая ракета который аэродинамически управляемый в силовом полете как самолет.

История и предыстория

Самыми ранними известными баллистическими снарядами были камни и копья,[1][2] и метательная палка.

Гаэтано Марцагалия, Del Calcolo Balistico, 1748

Древнейшее свидетельство о снарядах с каменными наконечниками, которые могли стрелять или не стрелять из лука (ср. Атлатль ), датируемые c. 64000 лет назад были найдены в Пещера Сибуду, сегодняшний день-Южная Африка.[3]Самые старые свидетельства использования луков для стрельбы из стрел датируются примерно 10 000 лет назад; он основан на сосновых стрелах, найденных в долине Аренсбург к северу от Гамбург. У них были неглубокие бороздки на основании, что указывало на то, что стреляли из лука.[4] Самому старому луку, найденному на сегодняшний день, около 8000 лет, он был найден в Holmegård болото в Дании.

Стрельба из лука, кажется, прибыла в Америку с Арктическая традиция малых инструментов около 4500 лет назад.

Первые устройства, идентифицированные как пушки, появились в Китай около 1000 г. н.э., а к 12 веку технология распространилась по остальной части Азии, а к 13 веку - в Европе.[5]

После тысячелетий эмпирического развития дисциплина баллистики была первоначально изучена и развита итальянским математиком. Никколо Тарталья в 1531 г.,[6][7] хотя он продолжал использовать отрезки прямолинейного движения, соглашения, установленные Авиценна и Альберт Саксонский, но с нововведением, что он соединил прямые линии дугой окружности. Галилео установил принцип сложное движение в 1638 г.,[8] используя принцип для получения параболической формы баллистической траектории.[9] Баллистика была поставлена ​​на прочную научную и математическую основу. Исаак Ньютон, с публикацией Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica в 1687 году. Это дало математические законы движения и гравитации, которые впервые позволили успешно предсказывать траектории.[нужна цитата ]

Слово баллистика исходит из Греческий βάλλειν балерина, что означает «бросать».

Снаряды

Основная статья: Снаряд

Снаряд - это любой объект, в который Космос (пустой или нет) усилием сила. Хотя любой объект, движущийся в пространстве (например, брошенный бейсбол ) является снарядом, этот термин чаще всего относится к оружие дальнего боя.[10][11] Математическая уравнения движения используются для анализа снаряда траектория.

Примеры снарядов включают: мячи, стрелки, пули, артиллерийские снаряды, ракеты, так далее.

Пусковые установки для снарядов

Метание

Основная статья: Метание
Бейсбол броски могут превышать 100 миль в час[12]

Метание - это запуск снаряда вручную. Хотя некоторые другие животные умеют метать, люди необычайно хороши в метании из-за их высокой ловкости и хороших расчетов времени, и считается, что это развитая черта. Свидетельства того, что люди бросали, датируются 2 миллионами лет.[13] Скорость метания 90 миль в час, обнаруживаемая у многих спортсменов, намного превышает скорость, с которой шимпанзе может бросать вещи, что составляет около 20 миль в час.[13] Эта способность отражает способность человека плечо мышцы и сухожилия хранить эластичность до тех пор, пока не потребуется толкать объект.[13]

Слинг

Основная статья: Праща (оружие)

Праща - это снаряд оружие обычно используется, чтобы бросить тупой снаряд например, камень, глина или свинец "праща ".

У пращи есть небольшая люлька или мешочек посередине двух отрезков шнура. В праща помещается в сумку. Средний палец или большой палец продевают через петлю на конце одного шнура, а язычок на конце другого шнура помещают между большим и указательным пальцами. Ремень поворачивается по дуге, и язычок освобождается в определенный момент. Это позволяет снаряду лететь к цели.

Лук

Основная статья: Лук и стрела

Лук - это гибкий кусок материала, который стреляет аэродинамическими снарядами, называемыми стрелки. Струна соединяет два конца, и когда струна отводится назад, концы палки сгибаются. Когда струна отпускается, потенциальная энергия согнутой палки преобразуется в скорость стрелы.[14] Стрельба из лука это искусство или спорт стрельбы из лука.[15]

Катапульта

Основная статья: Катапульта
Катапульта 1 Меркато Сан-Северино

Катапульта - это устройство, используемое для запуска снаряда на большое расстояние без помощи взрывных устройств, особенно различных типов древних и средневековых. осадные машины.[16] Катапульта использовалась с древних времен, потому что она оказалась одним из самых эффективных механизмов во время войны. Слово «катапульта» происходит от латинский катапульта, что, в свою очередь, происходит от Греческий καταπέλτης (катапельтес), сам из κατά (ката), "против" [17] и πάλλω (бледность), «швырять, швырять».[18][19] Катапульты были изобретены древние греки.[20][21]

Пистолет

Основная статья: Пистолет
USS Айова (BB-61) производит полный залп, 1984.

Пистолет обычно трубчатый оружие или другое устройство, предназначенное для разряда снаряды или другой материал.[22] Снаряд может быть твердым, жидким, газовым или энергетическим и может быть свободным, как пули и артиллерийские снаряды, или пленным, как у Электрошокер зонды и китобойные гарпуны. Способы проецирования различаются в зависимости от конструкции, но обычно на них оказывает влияние давление газа, возникающее в результате быстрого сгорания топлива. пропеллент или сжаты и хранятся с помощью механических средств, воздействуя на снаряд внутри трубы с открытым концом наподобие поршня. Сдержанный газ ускоряет подвижный снаряд по длине трубы, сообщая достаточную скорость, чтобы выдержать движение снаряда, когда действие газа прекращается на конце трубы или дульного среза. В качестве альтернативы можно использовать ускорение за счет генерации электромагнитного поля, и в этом случае можно отказаться от трубки и заменить направляющую.

Ракета

Основная статья: Ракета
SpaceX's Falcon 9 Полная тяга ракета, 2017

Ракета - это ракета, космический корабль, самолет или другой средство передвижения что получает толкать из ракетный двигатель. Выхлоп ракетных двигателей полностью состоит из пропелленты переносится внутри ракеты перед использованием.[23] Ракетные двигатели работают действие и реакция. Ракетные двигатели толкают ракеты вперед, просто очень быстро выбрасывая их выхлопные газы назад.

Несмотря на то, что ракеты сравнительно неэффективны для использования на низких скоростях, они относительно легкие и мощные, способны создавать большие ускорения и достигать чрезвычайно высокие скорости с разумной эффективностью. Ракеты не зависят от атмосферы и очень хорошо работают в космосе.

Ракеты для использования в военных и развлекательных целях относятся как минимум к 13 веку. Китай.[24] Значительного научного, межпланетного и промышленного использования не произошло до 20-го века, когда ракетная техника была технологией, способствующей развитию Космическая эра, включая ступить на Луну. Ракеты теперь используются для фейерверк, оружие, катапультные сиденья, ракеты-носители для искусственного спутники, полет человека в космос, и исследование космоса.

Химические ракеты являются наиболее распространенным типом высокопроизводительных ракет, и они обычно создают выхлоп за счет сгорания ракетное топливо. Химические ракеты хранят большое количество энергии в легко высвобождаемой форме и могут быть очень опасными. Однако тщательное проектирование, тестирование, изготовление и использование сводят к минимуму риски.

Подполя

Баллистику можно изучить с помощью высокоскоростная фотография или же высокоскоростные камеры. Фотография стрельбы Smith & Wesson, сделанная со сверхвысокой скоростью вспышки с воздушным зазором. Используя эту субмикросекундную вспышку, пуля может быть сфотографирована без размытия движения.

Баллистика часто делится на следующие четыре категории:[25]

  • Внутренняя баллистика изучение процессов первоначального ускорения снарядов
  • Переходная баллистика исследование снарядов при их переходе в автономный полет
  • Внешняя баллистика исследование пролета снаряда ( траектория ) в полете
  • Терминальная баллистика изучение снаряда и его эффектов, когда он заканчивает свой полет

Внутренняя баллистика

Основная статья: Внутренняя баллистика

Внутренняя баллистика (также внутренняя баллистика), подраздел баллистики, представляет собой изучение движение из снаряд.

В пушки внутренняя баллистика охватывает время от пропеллент зажигания, пока снаряд не выйдет из ствол пистолета.[26] Изучение внутренней баллистики важно для дизайнеры и пользователи огнестрельного оружия всех типов, от малокалиберного винтовки и пистолеты, в хай-тек артиллерия.

За ракета метательные снаряды, внутренняя баллистика охватывает период, в течение которого ракетный двигатель обеспечивает тягу.[27]

Переходная баллистика

Основная статья: Переходная баллистика

Переходная баллистика, также известная как промежуточная баллистика,[28] - это исследование поведения снаряда с момента его вылета из дула до тех пор, пока давление за снарядом не выровняется,[29] так что это лежит между внутренняя баллистика и внешняя баллистика.

Внешняя баллистика

Основная статья: Внешняя баллистика
Шлирен изображение пули, летящей в свободном полете, демонстрирующее динамику давления воздуха вокруг пули.

Внешняя баллистика - это часть науки о баллистике, которая имеет дело с поведением немашины. снаряд в полете.

Внешняя баллистика часто связана с огнестрельное оружие, и касается фазы свободного полета без двигателя пуля после выхода из ствол пистолета и прежде, чем он поразит цель, поэтому он находится между переходная баллистика и терминальная баллистика.

Однако внешняя баллистика также касается свободного полета ракет и других снарядов, таких как шары, стрелы и т. Д.

Терминальная баллистика

Основная статья: Терминальная баллистика

Терминальная баллистика - это изучение поведения и воздействия снаряд когда попадает в цель.[30]

Терминальная баллистика актуальна как для малокалиберных снарядов, так и для крупнокалиберных снарядов (стреляющих из артиллерия ). Изучение ударов с чрезвычайно высокой скоростью все еще очень ново и в основном применяется к космический корабль дизайн.

Приложения

Аполлон-11 - Астродинамические расчеты позволили космическим кораблям путешествовать на Луну и возвращаться с нее.

Судебная баллистика

Основная статья: Судебно-медицинская экспертиза огнестрельного оружия

Судебная баллистика включает анализ пуль и ударов пуль для определения информации, которая может быть использована в суде или другой части правовой системы. Отдельно от баллистической информации, экспертизы огнестрельного оружия и оружия ("баллистическая дактилоскопия ") включают анализ свидетельств об огнестрельном оружии, боеприпасах и инструментах, чтобы установить, использовалось ли определенное огнестрельное оружие или инструмент при совершении преступления.

Астродинамика

Основная статья: Орбитальная механика

Астродинамика это применение баллистики и небесная механика к практическим проблемам движения ракеты и другие космический корабль. Движение этих объектов обычно рассчитывается из Законы движения Ньютона и Закон всемирного тяготения Ньютона. Это основная дисциплина в разработке и управлении космическими полетами.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ «Архит Тарентский». В архиве 26 декабря 2008 г. Wayback Machine Технологический музей Салоников, Македония, Греция / Дата обращения: 6 мая, 2012.
  2. ^ "Древняя история." В архиве 2002-12-05 на Wayback Machine Автоматы. Проверено 6 мая 2012 года.
  3. ^ Лин Уодли от Университет Витватерсранда (2010); BBC: найдены самые старые свидетельства наличия стрел
  4. ^ МакИвен Э., Бергман Р., Миллер К. Ранний дизайн и конструкция лука. Scientific American 1991, т. 264 с. 76-82.
  5. ^ Хербст, Джудит (1 сентября 2005 г.). «История оружия». Публикации Лернера. Получено 16 марта 2018 - через Google Книги.
  6. ^ Баллистика в семнадцатом веке: исследование отношений науки и войны со ссылкой в ​​основном на Англию, Архив CUP - 1952, стр.
  7. ^ Никколо Тарталья, Новая наука, 1537 г. (трактат по артиллерийскому оружию и баллистике).
  8. ^ Галилео Галилей, Две новые науки, Лейден, 1638, стр.249.
  9. ^ Нольте, Дэвид Д. Галилео, освобожденный (Oxford University Press, 2018), стр. 39-63.
  10. ^ «Вольный словарь». Получено 2010-05-19.
  11. ^ "Dictionary.com". Получено 2010-05-19.
  12. ^ Пепин, Мэтт (26.08.2010). "Арольдис Чепмен разгоняется до 105 миль в час". Boston.com. В архиве с оригинала 31 августа 2010 г.. Получено 2010-08-30.
  13. ^ а б c Мелисса Хогенбум "Разблокировано происхождение метания людей ", Новости BBC (26 июня 2013 г.).
  14. ^ Патерсон Энциклопедия стрельбы из лука стр. 27-28
  15. ^ Патерсон Энциклопедия стрельбы из лука п. 17
  16. ^ Гурстель 2004.
  17. ^ Лидделл и Скотт, κατά.
  18. ^ Лидделл и Скотт, πάλλω.
  19. ^ Oxford Dic, катапульта.
  20. ^ Шелленберг 2006 С. 14–23.
  21. ^ Марсден 1969 С. 48–64.
  22. ^ Словарь Chambers, Allied Chambers - 1998, "gun", стр. 717
  23. ^ Саттон 2001, глава 1.
  24. ^ MSFC History Office 2000.
  25. ^ Корпус морской пехоты США (1996). FM 6-40 Тактика, методы и процедуры для ручной артиллерии полевой артиллерии. Департамент армии.
  26. ^ Армия США 1965 г., стр. 1–2
  27. ^ «Определение БАЛЛИСТИКИ». www.merriam-webster.com. Получено 16 марта 2018.
  28. ^ Баллистика в Encyclopædia Britannica Online, по состоянию на 27 апреля 2009 г.
  29. ^ Физика 001 Наука баллистики В архиве 2012-02-22 в Wayback Machine по состоянию на 27 апреля 2009 г.
  30. ^ Руководство по испытаниям и анализу баллистики терминалов для отделения механики проникновения - BRL

Рекомендации

внешняя ссылка