Александр Волков - Артиллерия

Рис. 157. Как отражается на вращающемся снаряде полученный им толчок

Рис. 158. Действие сопротивления воздуха на вращающийся снаряд

Но едва лишь ось снаряда начала отходить от касательной к траектории (это произошло в самом начале движения), как снаряд подставил сопротивлению воздуха боковую поверхность корпуса (см. рис. 151).

Невращающийся снаряд опрокинулся бы при этом.

Но снаряд вращается. Как и маховик гироскопа, он стремится сохранить устойчивость; на действие внешней силы он отвечает поворотом в направлении, перпендикулярном к тому, по которому действует сила.

Сопротивление воздуха толкает головную часть снаряда снизу вверх; снаряд отвечает на это тем, что поворачивает головную часть

вправо, под прямым углом к направлению действия внешней силы и в сторону своего вращения (рис. 158).

Рис. 159. Коническое вращение головной части снаряда

В этом новом положении воздух сильнее давит на снаряд слева, стремится отклонить его головную часть вправо.

Упрямый снаряд–гироскоп повернет ее вниз. Тогда воздух, действуя на снаряд сверху, начнет отклонять его головную часть вниз. А снаряд–гироскоп сделает опять по–своему – повернет ее влево. Как только воздух попробует отклонить головную часть снаряда влево, снаряд поднимет ее вверх. И такая борьба снаряда–гироскопа с силой сопротивления воздуха продолжается на протяжении всего полета. Головная часть снаряда перемещается то вправо, то вниз, то влево, то вверх, то есть описывает около траектории окружность, а ось снаряда образует коническую поверхность (рис. 159).

Рис. 160. Так на самом деле летит в воздухе вращающийся снаряд

В результате вращающийся снаряд летит все время головной частью вперед и в таком же положении падает на землю (рис. 160).

И получается, что та же самая сила сопротивления воздуха, которая мешала, опрокидывала невращающийся снаряд, начинает помогать артиллеристам, как только снаряд приобретает вращательное движение: сила сопротивления воздуха теперь уже "привязывает" головную часть снаряда к траектории.

Рис. 161. Элементы траектории

Теперь, когда мы узнали о всех силах, действующих на снаряд во время полета, мы должны понять разницу в очертаниях траекторий, показанных на рис. 137.

При полете в воздухе траектория снаряда всегда несимметрична: нисходящая ветвь у нее круче и короче восходящей, и угол падения снаряда всегда больше угла бросания. На рис. 161 показаны основные элементы траектории – линии и углы, связанные с нею.

Уже в начале применения нарезных орудий артиллеристы столкнулись с непонятным на первых порах явлением: вращающийся снаряд падал не туда, куда наводили орудие, а в русской артиллерии – всегда правее цели, во французской – всегда левее цели.

У ненарезных орудий таких постоянных отклонений не наблюдалось, значит это явление связано с нарезами, – сделали вывод артиллеристы.

Но почему же при стрельбе из русских орудий снаряд отклоняется всегда вправо от того направления, по которому наведено орудие, а при стрельбе из французских орудий – влево? В чем тут дело? Отчего происходит такое различие в направлении отклонения снаряда?

Объяснить это явление удалось русскому ученому–артиллеристу Н. А. Забудскому. Он доказал, что постоянное отклонение снаряда в сторону от направления, по которому наведено орудие, зависит оттого, как идут нарезы в канале ствола орудия: когда нарезы идут, как в русских орудиях, слева вверх направо, так что снаряд, вылетев из орудия, вращается по направлению движения часовой стрелки, – он отклоняется всегда вправо; если же нарезы идут, как во французских орудиях, справа вверх налево, так что направление вращения снаряда противоположно направлению движения часовой стрелки, – снаряд отклоняется влево.

Деривация – так стали называть это постоянное боковое отклонение снаряда, выпущенного из нарезного орудия.

В чем же заключается причина деривации?

Задайте себе такой вопрос: одинаковое ли сопротивление воздуха испытывают все части боковой поверхности летящего снаряда, или это сопротивление сильнее с какой–либо одной стороны? На первый взгляд может показаться, что – одинаковое: ведь снаряд последовательно поворачивает на полете свою головную часть вправо, вниз, влево и вверх. Но такой ответ будет слишком поспешным. Давая такой ответ, мы допустили бы ошибку, так как не учли бы, что снаряд непрерывно понижается под линией бросания из–за действия силы тяжести.

Вот что надо вспомнить для правильного ответа на этот вопрос.

Снаряд испытывает более сильное сопротивление воздуха попеременно слева, справа и сверху исключительно оттого, что во время полета он поворачивает головную часть в ту или другую сторону; снизу же он испытывает более сильное сопротивление, чем с других сторон, еще я из–за того, что под действием силы тяжести он опускается под линией бросания по закону свободного падения тел. Вы уже знаете, что понижение снаряда под линией бросания происходит в течение всего времени его полета, и притом с нарастающей скоростью; 4,9 метра в первую секунду полета и еще на 9,8 метра больше в каждую последующую секунду (см. стр. 178). Вот это–то непрерывное понижение снаряда под линией бросания и приводит к тому, что снизу снаряд испытывает более сильное сопротивление воздуха, чем с любой другой стороны – слева, сверху или справа.

Теперь вам ясно, что действие силы сопротивления воздуха на боковую поверхность летящего снаряда значительно сильнее снизу, чем справа, слева или сверху.

Вспомните, что при "толчке" снизу гироскоп, вращающийся слева вверх направо (по ходу часовой стрелки), повернется вправо. Но ведь снаряд испытывает такие "толчки" непрерывно, один за другим в течение всего своего полета, так как понижение снаряда под линией бросания происходит непрерывно; значит так же непрерывно головная часть снаряда будет отклоняться вправо от первоначального направления – дополнительно к круговому коническому вращению. Следовательно, в течение всего времени полета снаряд будет забирать вправо и притом чем дальше, тем больше.

Таким образом, при более подробном изучении вопроса о полете снаряда, вращающегося слева вверх направо, мы должны будем сказать, что под действием силы сопротивления воздуха и силы тяжести такой снаряд описывает головной частью окружность вокруг траектории и непрерывно отклоняется вправо от направления, по которому был выпущен; поэтому он падает не в той точке, куда было наведено орудие, а правее.