В І Макеєв - Стрільба артилерії - страница 7

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53 

Спочатку визначається стандартна висота, до якої необхідно змінювати дані вітру (табл. 4, додаток 1). У нашому прикладі, коли давності 4 години, швидкість та напрям вітру необхідно змінити до висоти 1200 м.

Потім по Wo = 8 м/с та aW =1-00 ( табл. 2, додаток 1) визначаються дані про середній вітер.

 

Y, м

0

200

400

800

1200

Wу, м/с

8

12

14

15

16

Ла\уу, п.к.

-

1-00

2-00

3-00

3-00

а\уу, п.к.

1-00

2-00

3-00

4-00

4-00

 

Для стандартних висот 1600, 2000, 2400, 3000 і 4000 м дані про швидкість і напрямок середнього вітру вибираються із застарілого бюлетеня „Метеосередній". Складання наближеного бюлетеня:

„Метео 11 наближений - 10102 - 0090 - 00967 - 02 - 670212 - 04 - 650314 - 08 - 620415 -12 - 610416 - 1606 - 611209 - 2006 - 601309 - 2405 - 611508 - 3005 - 621607 - 4005 - 631607"
4.2.1 Основні метеорологічні елементи. Характеристика метеорологічних умов стрільби

 

Основні метеорологічні елементи.

До основних метеорологічних елементів, вплив яких потрібно враховувати під час стрі­льби артилерії, належать [1,4]:

-    температура повітря - Т;

-    тиск атмосфери - Н;

-    щільність (густина) повітря - П і вологість - р;

-    швидкість - W та напрямок вітру - aW.

Значення параметрів метеоелементів у артилерії розділяють на дійсні, середні і баліс­тичні.

Дійсні значення метеоелементів - це значення метеоелементів для якоїсь конкретної висоти.

Середні значення метеоелементів - це значення метеоелементів у шарі атмосфери від поверхні землі до заданої висоти.

Балістичні значення метеоелементів - це умовні, постійні в межах висоти траєкторії польоту снаряда значення метеоелементів, які викликають таке саме відхилення снарядів подальності і напрямку, як і змінні з висотою значення метеоелементів. Політ снаряда прохо­дить в атмосфері.

Атмосфера - це повітряна оболонка Землі, яка бере участь в її добовому і річному обе­ртанні.

Розглянемо, як в атмосфері діють на політ снаряда основні метеоелементи.

 

 

Температура повітря

Це температура, яку показує термометр в умовах повного теплового контакту з атмос­ферним повітрям. Температура повітря характеризує тепловий стан атмосфери і є мірилом середньої кінетичної енергії руху молекул і атомів, які складають атмосферне повітря. Це є ступінь зігрітості повітря.

Одиницею вимірювання температури є градус, величина якої залежить від прийнятої термометричної шкали. У світі використовуються три термометричні шкали:

-    стоградусна - Т° С (шкала Цельсія) - використовується у більшості країн світу;

-    Фаренгейта - Т° F - в США, Англії та деяких інших країнах;

-    абсолютна - Т° К (Кельвіна) - шкалою користуються у всіх країнах світу під час тео­ретичних досліджень і розрахунків.

Проміжок від 0(273) до 100(373) поділено на 100 рівних частин (поділок), кожна з яких носить назву градуса.

Температура повітря - найважливіший метеоелемент. Від її розподілу по земній повер­хні і висоті залежать розподіл атмосферного тиску, виникнення повітряних течій (вітру), значення вологості повітря та інші характеристики атмосфери. У свою чергу, перелічені ме-теоелементи самі впливають на температуру повітря, тому що всі вони знаходяться у взаємо­зв'язку.

Температура повітря з висотою може зменшуватися, залишатися незмінною або підви­щуватися. В тропосфері (до висоти 9-11 км) температура повітря, як правило, знижується на на 1 км. Головна причина цього - віддалення з висотою від джерела тепла (поверхні землі) та адіабатичне охолодження повітря, коли воно, підіймаючись вгору, розширюється.

У стратосфері (11-40 км) температура повітря спочатку незмінна з висотою, потім зрос­тає. Основний процес нагрівання й охолодження повітря в стратосфері - радіаційний процес: вдень унаслідок вбирання озоном ультрафіолетової промінної енергії Сонця, вночі - внаслі­док випромінювання променевої енергії повітрям.

Політ снаряда відбувається в тропосфері, тому і вплив цього шару, точніше температу­ри цього шару, найбільший. Так, 152-мм СГ 2С3 під час стрільби на дальність 17 000 м має висоту траєкторії У=5180м, а поправка на зміну температури на кожен градус дорівнює 28 м.

Зміна температури з висотою характеризується вертикальним (температурним) градієн­том - зміною температури на одиницю висоти, як правило, на 100 м. Якщо градієнт додатний - температура повітря знижується з висотою. Якщо градієнт від'ємний - температура збіль­шується із висотою (інверсія). Градієнт дорівнює 0 - температура не змінюється (ізотермія).

На практиці встановлено, що тільки починаючи з висоти 2 м над поверхнею Землі тем­пература повітря вирівнюється над більш-менш значною ділянкою (за умови, що вона одно­рідна). Тому температуру повітря вимірюють на висоті 2 м над ґрунтом. Виміряну на цій ви­соті температуру називають наземною температурою повітря [9].

Температура повітря прямо не впливає на політ снаряда (на дальність його польоту). Вона впливає на густину (щільність) повітря. Але густина залежить не тільки від температу­ри, а і від кількості в повітрі водяної пари.

Повітря завжди вологе, тому густина повітря складається із густини сухого повітря і густини водяної пари. Але внаслідок того, що вплив вологості повітря на густину невеликий, її під час стрільби артилерії беруть сталою - 50%, а температуру повітря враховують через віртуальну температуру.

Віртуальна температура повітря - температура, яку повинне мати сухе повітря длятого, щоб його густина (щільність) дорівнювала густині (щільності) вологого повітря з таким самим тиском.

Віртуальна температура завжди вища від звичайної:

 

Ту = T + ATv, (4.1)

 

де ATv - це віртуальна поправка, визначена для тиску 750 мм рт.ст. і відносної вологості р = 50%.

З підвищенням температури повітря дальність стрільби буде збільшуватися за умови дозвукових швидкостей снарядів і зменшуватися - за понадзвуковими швидкостями.

Для висот траєкторій до 9-10 км основний вплив на дальність польоту снаряда зміна температури повітря діє через зміну густини повітря. Тому можна зробити узагальнений ви­сновок: з підвищенням температури повітря дальність стрільби збільшується, а зі зме­ншенням температури повітря дальність стрільби зменшується.

 

 

Тиск атмосфери

Тиск атмосфери - тиск, який діє в атмосфері на всі предмети, що в ній знаходяться, та на земну поверхню. Атмосферний тиск в усіх точках атмосфери дорівнює масі стовпа повіт­ря, який має основою одну одиницю площі та простирається від даного рівня до верхньої межі атмосфери.

Згідно з Міжнародною системою одиниць (СІ) одиницею тиску є паскаль - Па. Тиск, який викликає сила в 1 ньютон рівномірно розподіленою по нормальній до неї поверхні пло­щею 1 см2.

Тиск атмосфери з висотою зменшується нелінійно: біля землі він зменшується швидше, ніж на висотах. На висоті 6 км він складає половину наземного, на висоті 16 км він зменшу­ється у 10 разів. Зміна тиску з висотою залежить від вертикального розподілу густини (щіль­ності) повітря, а отже, від температури та збереження вологи і може бути виражений бароме­тричною формулою. В горизонтальному напрямку атмосферний тиск розподіляється нерів­номірно, і цей розподіл весь час змінюється.

Атмосферний тиск є однією із метеорологічних величин, яку враховують під час підго­товки стрільби артилерії і пусків ракет, його вимірюють барометром. Він є одним із най­більш важливих метеорологічних елементів. Зміна тиску в просторі і часі тісно пов' язана з розвитком основних атмосферних процесів. Неоднорідність тиску по горизонту є причиною виникнення повітряних течій, зміни тиску з часом відображають особливості розвитку пого­ди.

За нормальний тиск у метеорології взяли тиск, який відповідає вазі ртутного стовпчика висотою 760 мм і основою в 1 см2 (температура 00 С, на широті 450), де прискорення сили ва­ги дорівнює 980,6 см/с. Цей тиск умовно позначають в мм рт. ст. - Н0 = 760 мм рт. ст.

В артилерії за нормальний тиск прийнято тиск Н = 750 мм рт. ст. [9].

Повітря стискується і маса атмосфери розподіляється по висоті нерівномірно. Основна її частина скупчена в нижніх шарах. Зміна тиску з висотою характеризується барометричним ступенем.

Барометричний ступінь - це висота в метрах, на яку потрібно піднятись або опусти­тися, щоб тиск атмосфери збільшився або зменшився на 1 мм рт. ст. Формула барометричного ступеня має вигляд

 

273 + Тo

Б = 29,27*—              , (4.2)

Н

 

де 29,27 - газова стала сухого повітря (м/град); Т° - температура повітря в °С;Н - тиск атмосфери в мм рт. ст.;

Б - барометричний (баричний) ступінь у м/мм рт.ст.


Із формули можна зробити висновок, що величина барометричного ступеня залежить від температури і тиску. Значення барометричних ступенів наведені в таблиці 4.1.

Примітка. Значення барометричних ступенів наведені в мм рт. ст.; АНо - відхилення наземного тиску атмосфери; А Тм° - відхилення наземної віртуальної температури.

 

Із таблиці видно, що барометричний ступінь тим більший, чим менший тиск і вища те­мпература. Зменшення тиску з висотою відбувається тим швидше, чим більший тиск і чим нижча температура.

За допомогою барометричного ступеня розв'язуються дві задачі:

1 Якщо відомі дві висоти, тоді за тиском і температурою, виміряними на одній висоті, можна визначити тиск на іншій висоті:

 

hj h2 H2 = Hi +—-— >

 

де Н1 - тиск атмосфери на висоті h1;

Н2 - тиск атмосфери на висоті h2;

Б - значення барометричного ступеня;

h1, h2 - відомі висоти двох точок.

2 За тиском і температурою, визначеними на двох висотах, визначають різницю висот (перевищення), якщо одна із висот відома, тоді можна визначити іншу висоту:

 

h2 = hi+Ah = hi+ і-И2)*-Б. (4.4)

 

Примітки: 1) значення барометричних ступенів із таблиці широко застосовують під час стрільби в горах;

2) під час стрільби на рівнинній місцевості користуються середнім значенням бароме­тричних ступенів - 10 м/мм рт.ст., іншими словами, приймають, що зі зміною висоти на кожні 10 м тиск атмосфери змінюється на 1 мм рт. ст.

 

Висновок: чим більший тиск, тим більша густина (щільність) повітря, тим менша дальність польоту снаряда і навпаки. Можна сказати, якщо відхилення тиску додатне, да­льність польоту снаряда буде менше від табличної і навпаки.

Щільність та вологість повітря

Відомо, що реальне (дійсне) повітря містить деяку частину водяної пари. Щільність во­дяної пари дорівнює 0,622 щільності сухого повітря. Тому щільність вологого повітря за одинакового тиску і температури завжди менша від щільності сухого повітря.

Штучним шляхом підвищення температури сухого повітря на величину, яка еквівален­тна за впливом на щільність сухого повітря, за рахунок ефекту розширення, можна порівняти з щільністю вологого повітря.

В артилерії вологість повітря не вимірюють, а беруть такою, що дорівнює 50%, тобто вважають, що повітря насичене водяною парою наполовину від максимально можливого на­сичення за даної температури.

Щільність повітря залежить від температури й тиску сухого повітря і визначається за формулою

П = 13,6       , (4.5) R T

де h - тиск повітря в мм рт. ст.;

Т - абсолютна температура повітря; R - 29,27 - газова стала;

13,6 - перехідний коефіцієнт від мм рт. ст. до кг/м2. Якщо вологе повітря, щільність його складається з щільності сухого повітря і щільності водяної пари, що знаходиться в атмосфері. Маючи на увазі, що вплив водяної пари на щіль­ність повітря незначний, тоді наявність її в атмосфері вираховують за допомогою віртуальної температури - такої самої температури, яку мало б сухе повітря. Віртуальна температура відрізняється від температури сухого повітря на незначну величину.

 

 

Швидкість та напрямок вітру

 

Вітер - це горизонтальний рух повітря. Характеризується швидкістю за одиницю часу і напрямком.

Основні причини виникнення вітру:

1  Нерівномірність розподілу тиску в горизонтальній площині, яка, у свою чергу, вини­кає внаслідок нерівномірності розподілу температури. Із області високого тиску повітря пе­реміщається в область низького тиску.

2  Обертальний рух Землі (сила Каріоліса). Внаслідок нього повітряний потік, як і всі тіла, що рухаються на Землі, відхиляються від свого початкового напрямку праворуч.

 

 

Середній вітер. Визначення середнього вітру

 

Вітер (напрямок і швидкість) визначається методом шарів-пілотів по горизонтальному переміщенню шару за деякий час, протягом якого відбулося це переміщення.

Напрямок вітру (aW) характеризується кутом, який вираховують за ходом годинникової стрілки між напрямком на північ до напрямку по горизонту, звідки дме вітер. Цей кут нази­вають дирекційним кутом вітру.

Вплив вітру на політ снаряда залежить від його швидкості і напрямку щодо площини стрільби. В тому разі, коли напрямок вітру збігається з площиною стрільби (вітер попутнийабо назустріч), він впливає тільки на дальність польоту снаряда. Якщо вітер попутний, то швидкість снаряда щодо Землі буде дорівнювати сумі швидкостей снаряда і вітру - снаряд полетить далі. Під час зустрічного вітру снаряд упаде ближче.

Якщо вітер дме перпендикулярно до напрямку стрільби (боковий вітер), він буде впли­вати тільки на напрямок польоту снаряда і не буде впливати на дальність його польоту. В за­гальному випадку вітер впливає на дальність і на напрямок польоту снаряда.

Швидкість (W) і напрямок вітру (aW), як і температура повітря, зі збільшенням висоти збільшується.

Вітер - величина векторна. Його напрямок щодо напрямку стрільби може бути різним. Тому майже завжди на снаряд буде діяти поздовжній (Wx), так і боковий (Wz) вітер.

Боковий вітер через бокову аеродинамічну силу (Rz) зносить снаряд за вітром: якщо ві­тер ліворуч - зносить праворуч, якщо вітер праворуч - зносить ліворуч. Таким чином, вітер впливає і на дальність, і на напрямок польоту снаряда [9].

Швидкість і напрямок середнього вітру для різних висот доводяться до артилерійських підрозділів у формі метеорологічного бюлетеня. Ці дані використовують для розрахунку швидкості та напрямку балістичного вітру, тобто такого постійного для всієї траєкторії вітру, який викликає відхилення дальності та напрямку польоту снаряда, як і дійсний, змінний зі зміною висоти вітер.

Порядок визначення складових під час розкладання балістичного вітру розглядається в наступних розділах.

 

Табличні умови стрільби

 

Для виконання вогневих завдань РВ і А спочатку потрібно підготуватися до стрільби, потім визначити установки для стрільби. Визначення установок для стрільби полягає у ви­значенні для даного снаряда такої траєкторії, яка за даних умов проходила б через ціль. Розв' язання цієї задачі безпосереднім розрахунком траєкторії складне. Значно простіше зав­часно розрахувати траєкторії на різні дальності, за різних умов стрільби і їх основні елементи записати у вигляді таблиць і розмістити у якомусь збірнику.

Спеціальні збірники складені для кожної системи (гармата-снаряд-заряд), в яких є всі дані , що необхідні для підготовки для стрільби, називають Таблицями стрільби. ТС складені для стандартних умов стрільби, які назвали табличними, або нормальними, а вплив відхи­лень від цих стандартних умов ураховують шляхом введення необхідних поправок.

У наш час в артилерії для характеристики стандартних метеоумов стрільби прийнята нормальна артилерійська атмосфера, розрахована і введена в 1927 році Д.А.Вентцелем.

Нормальна артилерійська атмосфера наближено відображає середній стан атмосфери в літні часи в середніх географічних широтах.

За табличні (нормальні) метеоумови прийняті такі значення метеоелементів [9]:

1  Атмосфера нерухома (вітер на всіх висотах відсутній), іншими словами, Wхn=0, Wzn=0.

2  На горизонті гармати (на поверхні Землі, абсолютна висота до 250м):

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53 


Похожие статьи

В І Макеєв - Стрільба артилерії