Logo


 





 

Typowy nabój do strzelby

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           

 

BALISTYKA ZEWNĘTRZNA 1/


 

Balistyka zewnętrzna to nauka o ruchu pocisku w powietrzu, począwszy od kilku metrów po opuszczeniu lufy do momentu przed uderzeniem w cel. W przypadku strzelby, gdzie pocisk stanowić może albo koszyczek ze śrucinami, albo też lity pocisk typu Breneka, oba te przypadki omawiać będziemy osobno, bowiem ich właściwości balistyczne różnią się między sobą znacznie.
Balistyka zewnętrzna jest generalnie dziedziną nauki bardzo starą, jednak balistyka strzału śrutowego powstała stosunkowo niedawno.

Pominiemy w tym opracowaniu zawiłą historię rozwoju balistyki, a skoncentrujemy się jedynie na zagadnieniach wiążących się bezpośrednio ze strzałem śrutowym lub breneką. Warto jednak wspomnieć o początkach tej niezwykle ciekawej dziedziny nauki i fizyki.

HISTORIA ROZWOJU BALISTYKI

Pierwsze nieśmiałe próby obliczania torów balistycznych podjął się w połowie XV wieku włoski matematyk Niccolo Tartaglia. Jednak dopiero Galileusz mniej więcej sto lat później (połowa XVI wieku) ustalił, że rzucane pociski poruszają się po torach parabolicznych, a to z powodu przyciągania ziemskiego.
Kolejnym naukowcem, jaki przyczynił się do rozwoju balistyki był Izaak Newton (XVII – XVIII wiek), który określił zasady dynamiki i problemy oporu powietrza.
Jednak dopiero wiek XIX zapoczątkował żywiołowy rozwój wyspecjalizowanej balistyki strzeleckiej. Rozwojowi uległa nie tylko dziedzina teoretyczna toru lotu pocisków w powietrzu, ale również miernictwo balistyczne.

STRZAŁ POCISKIEM LITYM (BRENEKA)

Na samym początku należy stwierdzić, że obliczanie torów pocisków typu breneka nie jest łatwe. Wiąże się to z niestabilnością lotu tego typu pocisków, (nowsze konstrukcję są obecnie znacznie udoskonalone). Niektóre breneki mają tendencję do koziołkowania w locie. Na wystrzelony pocisk działają przez cały czas siły dążące do jego destabilizacji. W przypadku pocisku brzechwowego (czyli stabilizowanego w locie przez lotki) można założyć, ze porusza się on tak, jak to przedstawiono na poniższym wykresie:

Balistyka Breneki

Balistyczny tor lotu pocisku

 

brzechwa

Brzechwy

Pociski pozbawione brzechwy mają generalnie tendencję do niestabilnego lotu. Aby osiągnąć pożądaną stabilizację nadaje się im szybki ruch obrotowy wokół własnej osi, co można spotkać w przypadku niektórych nietypowych strzelb, posiadających wewnętrzne gwintowanie. Stabilizacja obrotowa nie jest jednak często wykorzystywana przy strzelaniu z „gwintowanej strzelby”. Właściwie należałoby tu już określać taką broń jako specyficzny karabin dużego kalibru. Nie będziemy się zatem tutaj szczegółowo zajmować tego rodzaju stabilizacją pocisku.

Na pocisk w locie (śrut/breneka) działają zasadniczo dwie siły: siła ciężkości (przyciąganie ziemskie) i siła oporu (opór powietrza). Siła ciężkości skierowana jest pionowo ku Ziemi. W wyniku napotykanego oporu powietrza pocisk stopniowo wytraca swą prędkość i przez to trajektoria jego lotu nie jest liniowa, ale przybiera kształt zniekształconej paraboli:
W wyniku stopniowego wytracania prędkości i stałego działania siły ciążenia na pocisk/śrut, parabola lotu jest nieco zniekształcona i wygląda mniej więcej tak, jak na poniższym rysunku:

Boczny rzut toru lotu pocisku

Gdybyśmy wystrzelili pocisk w próżni i nie działałoby na niego przyciąganie ziemskie, wówczas poruszałby się on po torze linii prostej i to ze stałą prędkością. Gdyby wystrzelić pocisk na ziemi w próżni, czyli działałaby na niego siła przyciągania ziemskiego, ale nie byłoby oporu powietrza, wówczas zakreślałby regularną parabolę (kwadratową), tak jak na poniższym rysunku:

parabola

Parabola kwadratowa

 

W paraboli kwadratowej występuje symetria względem osi pionowej poprowadzonej przez wierzchołek toru. Maksymalny zasięg takiego strzału (donośność) osiągnęlibyśmy wystrzeliwując go pod kątem 45 stopni, a nie jak w przypadku pocisku litego wystrzelonego w warunkach rzeczywistych na ziemi, pod kątem 30 stopni.
Jak wielką przeszkodę stanowi opór powietrza, nawet w warunkach przyciągania ziemskiego, niech świadczy fakt, że pocisk wystrzelony na ziemi w próżni pod kątem 45 stopni z prędkością początkową 800 m/s opadłby na ziemię dopiero po 65 kilometrach. W warunkach realnych jednak, gdzie panuje hamujące działanie powietrza, jego zasięg byłby mniej więcej dziesięciokrotnie mniejszy. Zatem opór powietrza stanowi czynnik najbardziej limitujący zasięg strzału.

 

dwie-krzywe

Strzał w próżni (czerwona linia) i strzał rzeczywisty w powietrzu (zielona linia)

 

 

WPŁYW OPORU POWIETRZA i BARIERA DŹWIĘKU

Siła oporu powietrza jest wprost proporcjonalna do kwadratu prędkości pocisku tylko w zakresie prędkości małych (mniej więcej do 250 m/s). Po przekroczeniu tej prędkości i w miarę zbliżania się do prędkości rozchodzenia się dźwięku w powietrzu (ok. 340 m/s), siła oporu powietrza gwałtownie wzrasta. Dzieje się tak, dlatego że przy prędkości równej prędkości dźwięku pocisk podąża za falą zagęszczonego powietrza napotykając przy tym na zwiększony opór.

W zakresie jeszcze większych prędkości (zdecydowanie większych od prędkości dźwięku, od około 1400 m/s) wzrost siły oporu powietrza stopniowo staje się znowu mniejszy i siła oporu powietrza ponownie staje się proporcjonalna do kwadratu prędkości pocisku. Opór powietrza jest wówczas mniejszy. Odnosi się to zwłaszcza do smukłych i wydłużonych pocisków z wyostrzonym grotem, a więc takich, jakich nie używa się przy strzelaniu ze strzelby. Pociski typu breneka mające tępo zakończoną powierzchnię czołową stanowią kształtem twór wysoce mało aerodynamiczny. Duże znaczenie przy tych prędkościach ma też zakończenie części przydennej, gdyż krawędź tylna pocisku „wlecze” za sobą falę balistyczną, co wpływa na utratę energii kinetycznej pocisku (drugie zdjęcie poniżej).

Gwałtowny wzrost siły oporu powietrza przy zbliżaniu się do prędkości dźwięku spowodowany jest wpływem fali zagęszczonego powietrza powstającej przed pociskiem:

 

fala balistyczna kula fala balistyczna owal

Fala czołowa przed pociskiem kulistym i wydłużonym

 

 

 

 

 

 

 

 

Previous Home Next