4.4. Движение вращающегося снаряда в воздухе

Стабилизация полёта снаряда понимается как решение следующих двух задач:

• придание снаряду такой устойчивости, чтобы он не опрокидывался в воздухе;
  
  
• достижение такого полёта, при котором бы снаряд "следил" осью за траекторией.
  

Обе эти задачи решаются приданием снаряду вращательного движения.

Чтобы правильно уяснить полёт вращающихся снарядов, напомним особые свойства вращающихся тел - гироскопов.

(Гироскопом называется всякое быстро вращающееся симметричное тело; простейшим гироскопом является обыкновенный волчок).

Первое свойство гироскопа.

Вращающееся тело способно сопротивляться воздействию внешних сил, сохранять положение оси.

Рассматривая это свойство, необходимо отметить, что способность вращающихся тел сохранять положение оси велика и тем больше, чем больше скорость вращения.

С помощью гироскопов подаются команды привода, которые стабилизируют положение орудийных башен кораблей, танковых пушек, БМП-2, БМП-3, БМД-2, БМД-3, БТР-80У, БТР-90.

Устойчивость вращающихся тел можно показать на ряде простых опытов.

Заведённый обыкновенный волчок во время вращения не падает, сохраняя положение своей оси в вертикальном положении.

Ещё нагляднее это свойство демонстрируется на специальном приборе - учебном гироскопе.

Уравновесим гироскоп на нитке (рис. 39). После этого нанесем по нему небольшой удар, гироскоп сразу изменит положение своей оси. Заведя же гироскоп, можно убедиться, что даже довольно резкие удары не могут отклонить ось гироскопа от первоначального положения.

Рис. 39. Учебный прибор-гироскоп.

Если учесть, что скорость вращения снаряда во много раз превосходит скорость вращения гироскопов, станет понятно, на сколько велика устойчивость его в полёте.

Второе свойство гироскопа.

При воздействии на гироскоп внешней силы его ось отклоняется в ту сторону, где окажется получившая импульс точка через 3/4 оборота.

Отклонение будет тем больше, чем сильнее действие внешней силы. (Сила, с которой ось гироскопа поворачивается под прямым углом к действующей силе, настолько велика, что в практике наблюдались случаи срыва подшипников валов гребных винтов пароходов при резкой килевой качке).

Это свойство можно также продемонстрировать на учебном гироскопе.

Заведём уравновешенный гироскоп и потянем вниз за нитку, привязанную к оси гироскопа. Ось гироскопа отклонится на 90° в сторону его вращения.

Если внешняя сила будет действовать на гироскоп постоянно, то его ось будет описывать конус.

Это движение называют медленным коническим движением, или прецессией.

Так вращается ось заведённого на столе волчка (рис. 40).

Рис. 40. Прецессионное движение оси волчка

Как увидим дальше, вращается под воздействием силы сопротивления воздуха продолговатый снаряд. Это же движение можно заметить на опыте с гироскопом. Гироскоп, сохраняя горизонтальное положение, своим свободным концом будет описывать конус вокруг точки опоры.

Вращающаяся пуля или снаряд являются очень сильными гироскопами.