Балистические приборы

БАЛИСТИЧЕСКІЕ ПРИБОРЫ употребляются при опытахъ для изслѣдованія движенія артил. снарядовъ. Приборы для опытнаго опредѣленія данныхъ движенія снаряда въ каналѣ орудія, а именно: ножъ Родмана, крешеръ, акселерографъ, акселерометръ, приборы Рика, Марсель-Депре, хроноскопы, велосиметръ и др. — см. Давленіе порохов. газовъ. Изъ данныхъ движенія снаряда по вылетѣ изъ орудія опредѣляютъ: 1) скорости снаряда въ различныхъ точкахъ траекторіи, нач. скорость и сопротивленіе воздуха въ различныхъ точкахъ траекторіи; 2) время полета снаряда на различныхъ разстояніяхъ; 3) положеніе оси фигуры снаряда въ различныхъ точкахъ траекторіи; 4) измѣненіе скорости снаряда при движеніи въ твердыхъ срединахъ (въ землѣ, плитѣ и пр.); 5) положеніе точекъ разрыва снаряда, снабженнаго дистанціонной трубкой, и, наконецъ, 6) температуру и давленіе атмосферы, скорость и направленіе вѣтра при изученіи вліянія этихъ величинъ на полетъ снаряда. І. Приборы для опредѣленія поступательной скорости снаряда основаны на одномъ изъ двухъ принциповъ: 1) скорость снаряда приводится къ меньшей, легко наблюдаемой, или 2) измѣряютъ время прохожденія снарядами извѣстной небольшой длины пути и изъ отношенія пути ко времени находятъ величину скорости въ срединѣ взятой длины пути. Кассини впервые примѣнилъ въ 1707 г. первый принципъ для опытовъ надъ ружьями: онъ стрѣлялъ въ тяжелый кусокъ дерева, пріобрѣтавшій движеніе по направленію удара пули. Робинсъ употреблялъ въ 1740 г. для такихъ же опытовъ толстую деревянную доску, подвѣшенную, подобно маятнику. Этотъ приборъ, извѣстный подъ именемъ балистическаго маятника, былъ впослѣдствіи усовершенствованъ и состоялъ изъ тяжелаго пріемника А (фиг. 1), въ который выстрѣливаютъ снарядомъ и который затѣмъ двигается вмѣстѣ съ этимъ снарядомъ; пріемникъ подвѣшенъ на тягахъ B и B₁ качаясь около горизонтальной оси С. Вѣсъ пріемника значительно болѣе вѣса снаряда, поэтому скорость движенія и путь, проходимый маятникомъ, невелики; путь отмѣчается указателемъ, скользящимъ по дугѣ G. Съ примѣненіемъ въ 1850 г. къ приборамъ электричества маятникъ вышелъ изъ употребленія. Теперь примѣняютъ приборы для опредѣленія скорости снаряда по времени прохожденія имъ опредѣленнаго пути. Приборъ Матея, предложенный въ 1773 г., представляетъ вращающійся бумажный вертикальный цилиндръ, въ который стрѣляли ружейными пулями по направленію діаметра; но по причинѣ вращенія цилиндра пуля пробивала его не по діаметру, а по хордѣ. Зная скорость вращенія цилиндра, его діаметръ и уклоненіе хорды отъ діаметра, можно опредѣлить время прохожденія снарядомъ этой хорды. Въ 1803 г. франц. артиллеристъ Гроберъ устроилъ приборъ, состоящій изъ вращающагося длиннаго (ок. 13 арш.) горизонтальнаго вала, на обоихъ концахъ котораго насажены наглухо два диска. Въ диски стрѣляютъ изъ ружья по направленію, параллельному валу; опредѣливъ угловое разстояніе между меридіональными плоскостями, проходящими черезъ обѣ пробоины, вычисляютъ время полета пули между дисками. Съ примѣненіемъ электричества появились болѣе удобные и точные приборы, которые могутъ быть отнесены къ слѣд. группамъ: а) приборы съ вращающимся цилиндромъ; б) приборы, основанные на качаніяхъ маятника, и в) основанные на законахъ свободнаго паденія тѣлъ. а) Англійскій проф. Витстонъ первый предложилъ въ 1840 г. примѣнить электричество для опредѣленія скорости снарядовъ. Двѣ рамы съ натянутыми на нихъ рядами проволоки были поставлены поперекъ траекторіи снаряда на опредѣленномъ разстояніи одна отъ другой. Каждая изъ нихъ введена въ гальваническую цѣпь отдѣльной батареи вмѣстѣ съ двумя отдѣльными электромагнитами, поддерживающими каждый по карандашу надъ вращающимся цилиндромъ. Разрывъ проволоки въ рамѣ пролетающимъ черезъ него снарядомъ размыкалъ цѣпь, электромагнитъ освобождалъ карандашъ и послѣдній, упавъ на цилиндръ, дѣлалъ на немъ мѣтку. Зная скорость вращенія цилиндра и уголъ, соотвѣтствующій разстоянію между мѣтками, опредѣляли время полета снаряда между рамами. Въ 1843 г. проф. Генри (въ Сѣв.-Ам. Штат.) для полученія отмѣтокъ на цилиндрѣ примѣнялъ искры изъ индукціоннаго тока спирали Румкорфа, прожигавшія бумагу, которою покрыта поверхность цилиндра. Въ томъ же году полк. Константиновъ при содѣйствіи франц. механика Бреге, видоизмѣнилъ приборъ Витстона такъ, что получилась возможность опредѣлять скорости снаряда въ нѣсколькихъ точкахъ траекторіи. Въ 1865 г. проф. Бошфортъ (въ Англіи) построилъ приборъ, состоящій изъ вертикальнаго цилиндра А (фиг. 2), обернутаго закопченной бумагой. Цилиндру отъ руки помощью маховичка V сообщается быстрое вращательное движеніе. Съ боку цилиндра находится телѣжка C съ двумя электромагнитами B, B, которая можетъ двигаться вдоль рамы D параллельно оси цилиндра. Эта телѣжка поддерживается нитью, навитою на барабанъ М. Когда вращаютъ цилиндръ, тогда нить сматывается съ барабана, и телѣжка опускается. Съ электромагнитами соединены острія B и b′ прилегающія къ поверхности цилиндра при прохожденіи тока въ цѣпи; при прерываніи же тока острія отдѣляются отъ цилиндра. Одинъ изъ электромагнитовъ включенъ въ цѣпь съ секундомѣромъ, и токъ каждую секунду прерывается, вслѣдствіе чего на цилиндрѣ получается шкала временъ. Въ цѣпь другого электромагнита включены рамы, поставленныя поперекъ траекторіи снаряда и устроенныя такъ (фиг. 3): бумажныя нити, которыя долженъ разрывать снарядъ, служатъ, когда онѣ натянуты, для поддержанія соприкосновенія металлическихъ частей, входящихъ въ общую цѣпь. Нити привязаны къ оконечностямъ пружинъ, r, r′, r″, вставленныхъ въ верхней деревянной поперечинѣ. Эти пружины, попарно соединенныя сзади, проходятъ переднимъ концомъ чрезъ рядъ мѣдныхъ пластинокъ съ двумя эллиптическими отверстіями въ каждой. Гири ρ, ρ′, ρ″, привязанныя къ нитямъ, заставляютъ пружины прикасаться къ нижнимъ краямъ отверстій; так. обр., всѣ мишени соединены въ одну цѣпь. При перерывѣ нити снарядомъ соотвѣтствующая пружина поднимается, и токъ временно прерывается, пока она не достигнетъ верхней части отверстія, когда токъ во всей цѣпи опять замкнется, — и это случится раньше, чѣмъ снарядъ долетитъ до слѣдующей мишени; так. обр., на поверхности цилиндра будутъ отмѣчены остріемъ B всѣ перерывы тока и соотвѣтствующія имъ времена. б) Первое примѣненіе маятника къ электрическимъ хроноскопамъ сдѣлано въ 1849 г. бельгійскимъ маіоромъ Наве. Его приборъ состоитъ изъ свободно качающагося маятника и электромагнита, соединеннаго съ первою рамою и служащаго для удержанія маятника въ начальномъ отклоненномъ положеніи. При выстрѣлѣ снарядъ разрываетъ проволоку первой рамы, маятникъ освобождается и описываетъ дугу; при этомъ онъ увлекаетъ съ собою легкую стрѣлку, насаженную на общую ось съ маятникомъ. При пробиваніи снарядомъ второй рамы, дѣйствіемъ второго электромагнита стрѣлка удерживается на мѣстѣ; по углу отклоненія стрѣлки вычисляютъ время полета снаряда между рамами. Приборъ полк. бельгійской арт. Лерса, разработанный имъ въ 1867 г., состоитъ (фиг. 4) изъ двухъ маятниковъ, лимба и разобщителя, утвержденныхъ на эбонитовой доскѣ A съ подставкой B. Маятникъ C съ чечевицею D, называемый хронометромъ, электромагнитъ котораго F включенъ въ цѣпь первой рамы, снабженъ тонкою стрѣлкою o, насаженною на его оси съ небольшимъ треніемъ во втулочкѣ; эта послѣдняя охватывается вилообразною сильною пружиною, вѣтви которой передъ выстрѣломъ разводятся клинышкомъ. Другой маятникъ c′ съ чечевицею d′, называемый отмѣчателемъ, электромагнитъ f′ котораго включенъ въ цѣпь второй рамы, снабженъ дугою ρ съ хомутикомъ q, которымъ при сближеніи маятниковъ выбивается клинышекъ, и стрѣлка о тогда пружиною удерживается на мѣстѣ. в) На законахъ движенія свободно падающихъ тѣлъ основано устройство хронографа Лебуланжа, кап. бельгійской арт. (1864 г.). Къ вертикальной стойкѣ (фиг. 5) прикрѣплены два электромагнита A и B находящіеся въ сообщеніи съ двумя рамами. Къ электромагниту A первой рамы подвѣшенъ длинный стержень D, называемый хронометромъ, къ другому — короткій стержень F, отмѣчатель. Если прервать токъ во 2-й рамѣ, то отмѣчатель упадетъ, ударитъ въ приспособленіе, которое спуститъ пружинный ножъ М, и на хронометрѣ получится мѣтка, служащая началомъ для отсчета высотъ паденія хронометра. Прервавъ при помощи разобщителя токъ въ обѣихъ рамахъ одновременно, получаютъ вторую мѣтку; по разстоянію между этими мѣтками вычисляютъ поправку прибора, происходящую отъ замедленія размагничиванія электромагнитовъ. Наконецъ, снова подвѣсивъ хронометръ и отмѣчатель, производятъ выстрѣлъ и получаютъ третью мѣтку; по разстоянію между первой и третьей мѣтками вычисляютъ время, вводятъ въ него поправку прибора и получаютъ время полета снаряда между рамами. Для скоростей снаряда, большихъ скоростей звука (340 мтр.), франц. артиллеристъ Госсо предложилъ вмѣсто рамъ прерыватели, размыкающіе токъ въ электромагнитахъ дѣйствіемъ сгущенной воздушной волны, гонимой снарядомъ передъ собою. Наконецъ, въ Сѣв.-Ам. Штатахъ въ 1895 г. Крехаръ и Сквайръ построили фотохронографъ, основанный на магнитномъ вращеніи плоскости поляризаціи свѣтового луча, проходящаго чрезъ помѣщенную внутри соленоида трубку, наполненную сѣрнистымъ углеродомъ, и встрѣчающаго другую призму Николя, поставленную такъ, что она не пропускаетъ лучей, если нѣтъ тока въ соленоидѣ. Для опредѣленія скорости снаряда рамы вводятъ въ общую гальваническую цѣпь съ соленоидомъ. При пробиваніи рамы токъ прерывается и сейчасъ же возстановляется при помощи особаго приспособленія прежде, чѣмъ снарядъ долетитъ до слѣдующей рамы, такъ что токъ въ соленоидѣ будетъ прерываться при прохожденіи снарядомъ каждой рамы, и на вращающейся фотографич. пластинкѣ будутъ появляться перерывы свѣта; на ней же фотографируются колебанія камертона, позволяющія опредѣлить время прохожденія снарядомъ между рамами, а потому и скорости снаряда. Этотъ приборъ примѣнялся и для опредѣленія скоростей снаряда въ каналѣ орудія. II. Для опредѣленія времени полета снаряда на большія дистанціи могутъ быть употреблены многіе изъ вышеуказанныхъ приборовъ. Но т. к. при употребленіи приборовъ съ маятникомъ пришлось бы наблюдать не одно, а большое число колебаній маятника, то удобнѣе для этой цѣли пользоваться клепсидромъ Лебуланжа, построеннымъ въ 1868 г.; это сосудъ со ртутью, закрытый клапаномъ, который автоматически открывается при прерываніи снарядомъ 1-й рамы и закрывается при прохожденіи имъ 2-й рамы. По вѣсу вытекшей ртути опредѣляютъ время полета снаряда. Касперонъ предложилъ приборъ съ секунднымъ маятникомъ, который начинаетъ колебаться при прерываніи снарядомъ 1-й рамы и останавливается при прерываніи второй рамы. Чаще всего употребляется секундомѣръ, показывающій секунды и ея доли. III. Вслѣдствіе трудности опредѣлить положеніе оси продолговатаго снаряда при полетѣ, отдѣляютъ поступательное движеніе снаряда отъ вращательнаго и на особомъ приборѣ, наз. жироскопомъ, изучаютъ одно вращательное движеніе. Онъ состоитъ (фиг. 6) изъ 3 одноцентренныхъ колецъ, расположенныхъ одно въ другомъ и соединенныхъ послѣдовательно 3 взаимно перпендикулярными осями такъ, что ось снаряда, помѣщеннаго внутри наименьшаго изъ колецъ, можетъ занять въ пространствѣ какое угодно положеніе. Центръ тяжести снаряда совпадаетъ съ центрами колецъ; сопротивленіе воздуха на снарядъ замѣняють дѣйствіемъ пружинъ или грузика, сообщивъ снаряду вращательное движеніе вокругъ оси его фигуры и наблюдая движеніе этой оси. IV. Для изученія законовъ сопротивленія срединъ движенію артил. снарядовъ франц. артиллеристъ Себеръ предложилъ въ 1880 г. записывающіе снаряды (фиг. 7). Внутри продолговатаго снаряда по оси на цапфочкахъ помѣщенъ стержень T квадратнаго сѣченія, направляющій движеніе ползуна M съ камертономъ D по одной изъ граней стержня, предварительно закопченной. Передъ выстрѣломъ камертонъ помѣщается у дна снаряда. При ударъ въ препятствіе отъ сопротивленія этой среды движеніе снаряда будетъ замедляться, камертонъ же по инерціи будетъ продолжать движеніе съ прежней скоростью, чертя на закопченной поверхности стержня волнообразную кривую, по которой и можно опредѣлить зависимость между пространствомъ, проходимымъ снарядомъ въ средѣ, и временемъ и вычислять сопротивленіе среды. V. Для опредѣленія положенія точки разрыва въ воздухѣ снаряда съ дистанціонной трубкой употребляется приборъ, построенный г.-л. Шкларевичемъ, состоящій изъ стеклянной вертикальной пластинки на треногѣ и располагаемый сбоку траекторіи снаряда, противъ того мѣста, гдѣ ожидается разрывъ. Пластинка снабжена горизонтальными и вертикальными чертами. Наблюдатель смотритъ сквозь прорѣзь и пластинку и отмѣчаетъ на ней передвижнымъ указателемъ кажущееся положеніе разрыва. По извѣстному удаленію прорѣзи отъ пластинки и разстоянію послѣдней отъ плоскости стрѣльбы, по наблюденнымъ ординатѣ и абсциссѣ кажущагося на пластинкѣ положенія точки разрыва, опредѣляютъ дѣйствительное положеніе разрыва снаряда. Для этой же цѣли употребляется камера-обскура, устанавливаемая какъ и описанный приборъ. Пейзажъ мѣстности виденъ на пластинкѣ съ гравированными на ней квадратиками, позволяющими опредѣлить мѣсто разрыва шрапнели, а также и точки паденія снаряда на мѣстность, при надлежащемъ оріентированіи прибора. VI. Для опредѣленія температуры и давленія воздуха, скорости и направленія вѣтра употребляются общепринятые пишущіе термометры, барометры и анемометры. Въ настоящее время для опредѣленія поступательной скорости снаряда, угла паденія, высоты полета, угловой скорости вращенія и положенія точки разрыва снаряда въ воздухѣ вводятся въ употребленіи фотографическіе приборы. (Le Boulange, Etudes De balistique expérimentale, 1868; Description du chronographe, 1868; Sebert, Notice sur du Nouveaux appareils balistique: Маіевскій, Курсъ внѣшней балистики, 1870 г.; Н. Забудскій, Внѣшняя балистика, 1895 г.).

Фиг. 1.

Фиг. 2.

Фиг. 3.

Фиг. 4.

Фиг. 5.

Фиг. 6.

Фиг. 7.