Изучение скорости снаряда

В 1793 г., в трудный для Французской республики момент, Лагранж получил задание Комитета общественного спасения исследовать взрывную силу пороха в канале ствола пушки. Плодом его исследования явилась рукопись, которая считалась секретной в те годы и не была опубликована.

В 1825 г. военный министр Франции обратился к ученику Лагранжа Пуассону с поручением разработать теорию действия выстрела на лафет орудия. Пуассон заинтересовался рукописью Лагранжа, хранящейся в Академии наук. Исследование Пуассона начиналось с выяснения природы отдачи артиллерийской системы, а это имело прямое отношение к вопросам, затронутым в работе Лагранжа. Рукопись Лагранжа о взрывной силе пороха была опубликована с примечаниями Пуассона.

В то время, когда проводилось исследование Лагранжа, т. е. в конце XVIII в., артиллеристы-теоретики при расчете орудий пользовались теорией параболических траекторий Галилея с важными дополнениями, сделанными Ньютоном, Д. Бернулли, Эйлером и другими учеными. Однако теория квадратичного, а также зависящего от других степеней скорости сопротивления, основы которой были заложены Ньютоном, еще не была доведена до широких конкретных приложений, поэтому в проблемах повышения точности стрельбы ведущую роль играл эксперимент.

Постепенный прогресс экспериментальной техники измерения начальной скорости снаряда (а также исследования влияния отдачи на точность стрельбы) сводился главным образом к совершенствованию баллистического маятника. Сначала это был просто тяжелый кусок дерева, в который стрелял Жак Кассини в 1707 г. Баллистический маятник Б. Робинса 1740 г. представлял собой специальных! приемник весом более 30 кг, отклоняющийся на цепях при попадании в него снаряда. Отклонение маятника позволяло вычислить кинетическую энергию снаряда перед попаданием.

Теория явлений, происходящих в канале орудия, – внутренняя баллистика – сложилась в самостоятельную отрасль артиллерийских наук лишь во второй половине XIX в., хотя разделение баллистики на внешнюю и внутреннюю можно найти уже в книге английского артиллериста-теоретика и математика Б. Робинса «Новая теория артиллерии», вышедшей в 1742 г. Робинс впервые проявил интерес к изучению начальной (дульной) скорости снаряда в связи с вопросом о давлении пороховых газов на дно снаряда.

Основной целью внутрибаллистических исследований XVIII в. было определение начальных условий полета снаряда после вылета из пушки, а именно – определение дульной скорости. Кроме того, ученые занимались выбором рациональных величин веса заряда, длины канала ствола и толщины стенок орудия.

Д. Бернулли наметил в этом вопросе подход, основанный на анализе данных опытных стрельб. В 1727 г. он провел большую серию опытных стрельб в Петербурге, измеряя время полета сферического снаряда при стрельбе вертикально вверх различными зарядами из пушек с различной длиной канала. Опыты Д. Бернулли привлекли внимание его друга и коллеги по Петербургской академии наук JI. Эйлера к вопросам баллистики, и в том же 1727 г. Эйлер приступил к своему первому исследованию по баллистике.

Б. Робинс развил экспериментальный метод баллистических расчетов Бернулли. Как и Бернулли, Робинс считал давление пороховых газов одинаковым (средним) всюду за снарядом (в данный момент времени) и подчиняющимся закону Бойля – Мариотта. На основании более многочисленных и более достоверных экспериментальных данных, полученных с помощью весьма эффективного прибора – баллистического маятника – Робинс пришел к результатам, близким к выводам Бернулли: зависимость скорости снаряда от длины канала у него была логарифмической.


Жизненный путь Ж. Л. Лагранжа:

Решение баллистической задачи
Труд всей жизни – «Аналитическая механика»
Время рассказывать о Лагранже
Творческое соревнование Лапласа и Лагранжа
К истории издания трактата
Общая формула статики
Закон сложения и разложения сил
Анализируя принцип виртуальных скоростей
Жозеф Луи Лагранж (содержание)