Курсовая с практикой на тему Внешняя баллистика: предмет и задачи.

Содержание:

Введение 4
1. Возникновение и основные цели баллистики 6
1.1. Исторические этапы возникновения и развития баллистики как науки 6
1.2. Предмет внешней баллистики и ее цели 14
2. Задачи и законы внешней баллистики 17
2.1. Основные задачи внешней баллистики 17
2.2. Место и роль внешней баллистики в изучении закономерностей изменения сил, действующих на снаряд (пулю) в полете 24
Заключение 37
Список литературы 38
Приложения 39

Введение:

Введение
Пули, снаряды и бомбы, так же, как и теннисный, и футбольный мячи, и ядро легкоатлета, при полете движутся по баллистической траектории. Главной задачей научной баллистики является математическое решение задачи о зависимости кривой полета (траектории) брошенных и выстреленных тел от ее факторов (силы пороха, силы тяжести, формы снаряда, сопротивления воздуха, трения). Баллистика сначала рассматривает движение снаряда без учёта силы сопротивления воздуха под действием только силы тяжести (параболическая траектория).
Считается, что технология баллистики отработана в достаточной степени, как это и должно быть после интенсивного многовекового внимания к ней научных величайших умов мира – Галилея, Да Винчи, Лапласа, Эйлера, фон Кармана, фон Неймана, Лагранжа и др.
Цель работы – рассмотреть возникновение и основные законы, цели и задачи баллистики.
Задачи работы:
1. рассмотреть исторические этапы возникновения и развития баллистики как науки;
2. изучить предмет внешней баллистики и ее цели;
3. выделить основные задачи внешней баллистики;
4. обозначить место и роль внешней баллистики в изучении закономерностей изменения сил, действующих на снаряд (пулю) в полете.
Объект работы – внешняя баллистика.
Предмет работы – огневая подготовка.
Для реализации целей курсовой работы использовались общенаучные методы познания: формально-логический, сравнительно-правовой, исторический, статистический, конкретно-социологический, анализа и синтеза и другие.
Теоретической основой курсовой работы являются нормативно-правовые акты, учебная и научная литература, пособия по огневой подготовке, баллистики, и другие материалы, в которых раскрывается тема внешней баллистики: ее предмет и задачи.
Практическая значимость:
 в рассмотрении предмета внешней баллистики и ее целей;
 в исследовании основных задач внешней баллистики;
 в выявлении места и роли внешней баллистики и изучении закономерностей изменения сил, действующих на снаряд (пулю) в полете.
Используя законы кинематики, установленные Галилео Галилеем можно определить дальность и высоту полёта, время движения и угол наклона к горизонту.
Курсовая работа состоит из введения, основной части, заключения и списка литературы. 
В первом вопросе изучается возникновение и основные цели баллистики, а именно исторические этапы возникновения и развития баллистики как науки, раскрывается предмет внешней баллистики и ее цели.
Во втором вопросе приводятся задачи и законы внешней баллистики, описываются основные задачи внешней баллистики;
А также выделить место и роль внешней баллистики в изучении закономерностей изменения сил, действующих на снаряд (пулю) в полете.

Заключение:

Внедрение ракетной техники послужило новым мощным толч¬ком в развитии внешней баллистики. Целый комплекс задач, свя¬занный с движением и управлением ракетами, с успехом решен советскими учеными.
Внешняя баллистика изучает поведение снарядов с момента вылета из канала ствола до попадания в цель. Законы баллистики распространяются на все виды огнестрельного оружия. Конечная баллистика изучает разрушающее действие снарядов на поражаемые цели. Законы баллистики позволяют точно рассчитать траекторию полета снарядов и авиабомб. Баллистические лаборатории оснащены особыми устройствами — ударными и аэродинамическими трубами, а также скоростной фотоаппаратурой.
Внешняя баллистика изучает динамику атмосферного давления вокруг пули и является частью науки о баллистике, которая занимается поведением снаряда без питания в полете. Эта категория часто ассоциируется с огнестрельным оружием и связана с незанятой фазой свободного полета пули после того, как она выходит из ствола пистолета и до того, как попадет в цель, поэтому она находится между переходной баллистикой и баллистикой терминала. Однако внешняя баллистика также касается свободного полета ракет и других снарядов, таких как шары, стрелы и так далее.
Двумя основными переменными в баллистике пистолетов являются диаметр пули и объем пороха в корпусе картриджа. Картриджи более старого дизайна были ограничены давлениями, которые они могли выдержать, но достижения в металлургии позволили удвоить и утроить максимальное давление, чтобы можно было генерировать больше кинетической энергии.

Фрагмент текста работы:

1. Возникновение, развитие, предмет и основные цели баллистики
1.1. Исторические этапы возникновения и развития баллистики как науки
Баллистика (от греч. ballo — «бросаю») — это наука о движении снарядов, пуль, мин, бомб и т.п., а также о методах стрельбы и запуска реактивных снарядов. Баллистика — прежде всего военно-техническая наука, применяемая в проектировании орудий, ракетных пусковых установок и бомбардировщиков. На базе баллистических расчетов создаются авиабомбы, артиллерийские и ракетные снаряды. Не менее важную роль играет баллистика и в таких отраслях знаний, как проектирование космических кораблей и криминалистика. Научные основы баллистики были заложены в XVI веке. Ныне это узкоспециализированная дисциплина, включающая целый ряд разделов, в т.ч. пиростатику и пиродинамику. При разработке новых видов оружия и методов его применения используются последние достижения микроэлектроники, компьютерной техники и космической навигации. От метательных машин до управляемых ракет.
Первыми объектами, которые создавались на основе строгих законов баллистики, были осадные метательные машины. Они были известны еще с античных времен и широко применялись вплоть до позднего средневековья (до изобретения пороха и огнестрельного оружия). Одна из таких машин — баллиста — была способна метать камни, бревна и другие предметы весом до 100 кг на расстояние до 400 м (а тяжелые стрелы даже на 1 км). По такому же принципу действовали арбалеты, катапульты, онагры и требюше. Позднее их вытеснила с поля боя артиллерия (пушки, минометы и гаубицы). В сферу ведения баллистики входят как мелко-калиберные виды оружия, так и ракетные снаряды (в том числе ракеты с дистанционным управлением и межконтинентальные ядерные ракеты).
Три главных раздела баллистики занимаются изучением отдельных фаз движения снаряда: внутренней, внешней и в конечной точке. Внутренняя баллистика рассматривает процессы, происходящие при выстреле (сгорание пороха, движение снаряда в канале ствола). Внешняя баллистика исследует движение неуправляемых снарядов с момента вылета из канала ствола до попадания в цель и занимается составлением т.н. таблиц стрельбы. В этих таблицах представлены данные траектории движения снаряда с учетом воздействующих на него факторов (силы тяжести, сопротивления и влажности воздуха и т.д.). Конечная баллистика рассматривает физику разрушающего действия оружия на поражаемые цели, в том числе явления взрыва.
Главной задачей конечной баллистики является изучение процессов, связанных с воздействием силы удара или взрыва на объект поражения, в том числе таких явлений, как взрыв, детонация, проникновение пуль и осколков в различные среды, ударных волн в воде и грунте, горение и ядерные излучения. Точные знания о поведении разрушаемых объектов приносят неоценимую пользу в криминалистике, помогая устанавливать характер нанесенных жертвам повреждений и тип примененного оружия. Методы конечной баллистики используются также при расследовании причин авиакатастроф.
Первую попытку осмыслить законы движущегося в воздухе тела сделали философы античности в своем стремлении создать общую картину мироздания. Аристотель (384—322 гг. до н. э.) выдвинул сложную и противоречивую теорию движения тел, бро¬шенных под углом к горизонту. Архимед (287—212 гг. до н. э.) — творец совершеннейших по тому времени военных метательных машин — первым дал конкретное представление о форме траекто¬рии снаряда. Он считал, что брошенное под углом к горизонту тело движется по спирали. Несмотря на созерцательный характер мировозрения авторов античности, их исследования в области ме¬ханики и геометрии явились тем фундаментом, на котором много веков спустя развились наиболее плодотворные идеи механики и, в частности, баллистики.
В середине XIV в. философом Парижского университета Буриданом была предложена новая теория «импетуса», господствовав¬шая в механике два столетия. Эту теорию развивали и пропаган¬дировали такие выдающиеся ученые, как Леонардо да Винчи и Галилей. Импетус — прообраз современного понятия о коли¬честве движения, хотя его смысл не отражал законов дви¬жения тел, тогда еще не открытых, а основывался на чисто геомет¬рических соображениях.
Леонардо да Винчи на основании теории импетуса исследовал вопрос о форме траектории снаряда в воздухе, которую он пред¬ставлял в виде начального прямолинейного и последующего криво¬линейного участков, хотя в записках ученого был обнаружен чер¬теж траектории в виде параболы. Леонардо да Винчи обратил вни¬мание на необходимость учитывать влияние сопротивления воздуха на движение снаряда и высказал некоторые соображения о вели¬чине этого сопротивления.
В XVI в. огнестрельная артиллерия прочно вошла в состав вооружения армий. Артиллерийская практика настоятельно требо¬вала разработки надежных и простых методов составления таблиц стрельбы, уточнения некоторых эмпирических правил.
Становление внешней баллистики как прикладной науки свя¬зано с именем итальянского ученого Тартилья, опубликовавшего в 1537 г. фундаментальный труд под названием «Новая наука». В основе его представлений о траектории лежала теория импетуса. Исследуя свойства траектории, Тартилья первым установил про¬порцию, связывающую дальность полета снаряда с начальным углом вылета. Знание этой пропорции во много раз сокращало количество опытных стрельб, необходимых для составления таб¬лиц стрельбы. Тартилья первым обнаружил, что наибольшая дальность в случае стрельбы тяжелыми снарядами получается при угле бросания 45°. Траектория Тартильи и разработанные им пра¬вила составления таблиц стрельбы вошли в руководства по артил¬лерии всех стран и просуществовали в них более ста лет вплоть до признания артиллеристами трудов Галилея. В русские артил¬лерийские руководства таблицы Тартильи вошли после изложения его теории в «уставе ротных, пушечных и других дел», написанном О. Михайловым в 1606—1620 гг.
Исследования в области механики Галилей начал с изучения падения тяжелых тел. Свои теоретические рассуждения он под¬крепил опытами, бросая шары из различных материалов с башни и спуская их по наклонной плоскости. Эти опыты положили на¬чало экспериментальной физике. В результате Галилей установил равноускоренное движение падающих тел, о котором его пред¬шественники (в частности, Леонардо да Винчи) смутно догадыва¬лись. В изданном в 1638 г. трактате «Беседы» Галилей, разложив движение тела, брошенного параллельно горизонту, на равномер¬ное горизонтальное и равноускоренное вертикальное, доказал, что траектория такого движения является параболой. Несколько позже (1644) Торичелли распространил это доказательство на более об¬щий случай бросания тел под углом к горизонту.
Изучением сопротивления воздуха занимались многие ученые того времени, в том числе Декарт и Гюйгенс, однако окончатель¬ная формулировка задачи принадлежит Ньютону. Он исходил из того, что воздух представляет собой совокупность равномерно распределенных и не связанных между собой частиц. При ударе о поверхность эти частицы получают определенную кинетическую энергию, затормаживая тем самым движение тела. Применив уравнения количества движения и сохранения кинетической энер¬гии, Ньютон установил (1687), что сопротивление воздуха пропор¬ционально квадрату скорости движения тела, площади его попе¬речного сечения и плотности воздуха. Сейчас известно, что квадра-тичный закон сопротивления справедлив для дозвуковых скоро¬стей. Коэффициент пропорциональности Ньютон определял из опыта. Ньютон впервые поставил вопрос об образующей тела вращения, обеспечивающей наименьшее сопротивление воздуха, и провел первое исследование в этой области. В разное время над решением этого вопроса работали такие выдающиеся ученые, как Иоганн Бернулли, Лопиталь, Эйлер и Лагранж. Он не перестает быть актуальным и в наши дни.
Разработка теории движения снаряда при квадратичном зако¬не сопротивления велась учеными Германом, Бернулли и нашла свое теоретическое завершение в трудах Эйлера. Считая плотность воздуха неизменной по высоте, Эйлер проинтегрировал уравнение годографа скорости, после чего нахождение координат центра тя¬жести снаряда свелось к квадратурам. На основании метода Эй¬лера и более поздних его усовершенствований многими авторами были составлены таблицы стрельбы, среди которых наибольшую известность получили таблицы Отто (1883). Большое значение для развития баллистики имели полученные Эйлером дифференциаль¬ные уравнения движения твердого тела, которые легли в основу теории движения снаряда около центра масс.
Квадратичная зависимость закона сопротивления от скорости вызвала сомнение уже у физиков XVIII в. Талантливым англий¬ским экспериментатором Робинсоном был изобретен баллистиче¬ский маятник и в 1740 г. были опубликованы первые опыты по определению силы сопротивления воздуха стрельбой. Эти опыты показали, что квадратичный закон сопротивления справедлив только для скоростей до 240 м/с (для сферических снарядов). По мере увеличения скорости снаряда закон сопротивления все более отклоняется от квадратичного. Опыты эти были известны Эйлеру, и он попытался внести соответствующие коррективы в свой метод. Однако квадратичный закон долгое время оставался основным в баллистических исследованиях. Окончательный отказ от него- произошел только во второй половине XIX в. в связи с резким уве¬личением мощности огнестрельного оружия и переходом на нарез¬ную артиллерию со стрельбой продолговатыми снарядами. Надо было изучать сопротивление воздуха в широком диапазоне скоро¬стей, а для определения условий устойчивого полета снаряда не¬обходимо было изучить его движение около центра масс.
Выдающуюся роль в развитии баллистики продолговатых сна¬рядов сыграл русский артиллерист и ученый Н. В. Маиевский (1823—1892), первые научные работы которого были посвящены баллистике сферических снарядов. В 1858—1859 гг. под непосред¬ственным руководством Маиевского проводились сравнительные стрельбы из гладкоствольных и нарезных орудий, выявившие пол¬ное преимущество последних. Эти испытания способствовали при¬нятию нарезных орудий на вооружение русской армии. С тех пор вся дальнейшая научная деятельность Маиевского была связана с изучением проблем движения вращающегося артиллерийского снаряда. Первая его работа по этому вопросу «О влиянии вра¬щательного движения на полет продолговатых снарядов в воз¬духе», опубликованная в 1865 г., получила широкое признание не только в России, но и за границей.
Опыты Маиевского (1868—1869) по изучению сопротивления воздуха движению снарядов различного типа позволили получить известные формулы. Сопротивление воздуха было представлено в виде степенной зависимости, показатель которой принимает раз¬личные значения в определенных диапазонах скоростей (зональ¬ный закон сопротивления). Эти формулы положили начало новой, эпохи в развитии внешней баллистики и вскоре стали известны далеко за пределами России.
Помимо научной деятельности, Маиевский принимал непосред-ственное участие в разработке новых образцов нарезных орудий, превосходивших аналогичные иностранные орудия. Некоторые из этих образцов были приняты на вооружение и за границей.
Велики заслуги Маиевского в деле подготовки русских артил-лерийских офицеров и ученых. Написанный им в 1870 г. «Курс внешней баллистики» оставался длительное время лучшим в ми¬ровой литературе, а в некоторых разделах сохраняет актуальность и по сей день. Заслуги генерала от артиллерии заслуженного орди¬нарного профессора Михайловской Артиллерийской Академии Н. В. Маиевского были высоко оценены его современниками, он был награжден многими русскими орденами, избирался почетным членом Михайловской Артиллерийской академии и Московского университета. В 1878 г. Н. В. Маиевский был избран членом-кор- респондентом Петербургской академии наук.
Труды Маиевского были развиты его учеником и преемником по должности профессора кафедры баллистики Михайловской Ар-тиллерийской академии Н. А. Забудским (1853—1917). Забудский первым в мире получил расчетную формулу для определения кру¬тизны нарезов, обеспечивающей устойчивость снаряда в полете, продолжил опыты Маиевского по определению закона сопротив¬ления воздуха, установив этот закон в диапазоне скоростей 700—1000 м/с. В 1895 г. Забудский издал курс «Внешняя балли¬стика», в котором’ отразил итоги работ в области баллистики за несколько лет. Большое значение для дальнейшего развития бал¬листики имела другая его работа «Теория вероятностей и ее при¬менение к стрельбе и пристрелке» (1898), в которой были заложе¬ны основы теории поправок.
Опыты по определению силы сопротивления воздуха проводи¬лись одновременно во многих странах. В Англии в 1866—1870 гг. велись эксперименты с продолговатыми снарядами калибра 7,62—299 мм в диапазоне скоростей 230—520 м/с. В 1884 г. Хой- хель в Голландии производил опыты со. снарядами калибра 80—400 мм. В 1879—1896 гг. фирмой Крупп были испытаны сна¬ряды большого удлинения в диапазоне скоростей 150—910 м/с.
В 1896 г. итальянским ученым-артиллеристом Сиаччи были систематизированы все опубликованные к тому времени резуль¬таты опытов по определению закона сопротивления воздуха и предложена формула, выражающая этот закон. Функция лобового сопротивления (коэффициент при квадрате скорости) Сиаччи была принята во многих странах, в том числе и в России, и просуще¬ствовала без изменений вплоть до 20—30-х годов нашего столетия. Еще раньше, в 1880 г., Сиаччи разработал приближенный анали¬тический метод решения задачи внешней баллистики для прицель¬ной стрельбы, не потерявший значения до настоящего времени.
В развитии ракетной техники ведущее место принадлежит русским и советским конструкторам и ученым. Первые удачные образцы боевых ракет были созданы в 1818 г. генералом русской артиллерии, участником Отечественной войны 1812 г. А. Д. Засядько. Им же были сконструированы станки для пуска ракет, не¬которые из них позволяли вести залповый огонь шестью ракетами.
В середине XIX в. большой вклад в русскую ракетную технику внес генерал К. И. Константинов. Изготовленные под его руковод¬ством ракеты с успехом применялись во время Крымской войны 1853—1855 гг. В конструкции ракет было внесено большое коли¬чество оригинальных решений.
Теоретические основы движения ракет были заложены в трудах создателя механики тел переменной массы И. В. Мещерского и основоположника теории межпланетных полетов К. Э. Циол¬ковского.
Началом плановых теоретических и экспериментальных иссле-дований в СССР по ракетной технике можно считать работы Газодинамической лаборатории, организованной в 1921 г. в Москве. В 1931 —1933 гг. создаются группы по изучению реактив¬ного движения (ГИРД), в которых работали энтузиасты ракетно¬го дела Ф. А. Цандер, С. П. Королев, М. К- Тихомиров. А. А. По¬бедоносцев и др. В начале 30-х годов были созданы первые бое¬вые советские ракеты, с успехом применявшиеся (с некоторой доработкой) в годы Великой Отечественной войны. В настоящее время ракетная техника представляет собой могучую силу, спо¬собную решать задачи как тактического, так и стратегического характера.
Внедрение ракетной техники послужило новым мощным толч¬ком в развитии внешней баллистики. Целый комплекс задач, свя¬занный с движением и управлением ракетами, с успехом решен советскими учеными.