БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ употребляются при опытах для исследования движения артиллерийских снарядов.

Приборы для опытного определения данных движения снаряда в канале орудия, а именно: нож Родмана, крешер, акселерограф, акселерометр, приборы Рика, Марсель-Депре, хроноскопы, велосиметр и др. — см. Давление пороховых газов.

Из данных движения снаряда по вылете из орудия определяют:

1) скорости снаряда в различных точках траектории, нач. скорость и сопротивление воздуха в различных точках траектории;

2) время полета снаряда на различных расстояниях;

3) положение оси фигуры снаряда в различных точках траектории;

4) изменение скорости снаряда при движении в твердых срединах (в земле, плите и пр.);

5) положение точек разрыва снаряда, снабженного дистанционной трубкой, и, наконец,

6) температуру и давление атмосферы, скорость и направление ветра при изучении влияния этих величин на полет снаряда.

1. I. Приборы для определения поступательной скорости снаряда основаны на одном из двух принципов:

1) скорость снаряда приводится к меньшей, легко наблюдаемой, или

2) измеряют время прохождения снарядами известной небольшой длины пути и из отношения пути ко времени находят величину скорости в средине взятой длины пути.

Кассини впервые применил в 1707 г. первый принцип для опытов над ружьями: он стрелял в тяжелый кусок дерева, приобретавший движение по направлению удара пули. Робинс употреблял в 1740 г. для таких же опытов толстую деревянную доску, подвешенную, подобно маятнику. Этот прибор, известный под именем баллистического маятника, был впоследствии усовершенствован и состоял из тяжелого приемника А (фиг. 1), в который выстреливают снарядом и который затем двигается вместе с этим снарядом; приемник подвешен на тягах B и B₁ качаясь около горизонтальной оси С. Вес приемника значительно более веса снаряда, поэтому скорость движения и путь, проходимый маятником, невелики; путь отмечается указателем, скользящим по дуге G.

С применением в 1850 г. к приборам электричества маятник вышел из употребления. Теперь применяют приборы для определения скорости снаряда по времени прохождения им определенного пути.

Прибор Матея, предложенный в 1773 г., представляет вращающийся бумажный вертикальный цилиндр, в который стреляли ружейными пулями по направлению диаметра; но по причине вращения цилиндра пуля пробивала его не по диаметру, а по хорде. Зная скорость вращения цилиндра, его диаметр и уклонение хорды от диаметра, можно определить время прохождения снарядом этой хорды.

В 1803 г. франц. артиллерист Гробер устроил прибор, состоящий из вращающегося длинного (ок. 13 арш.) горизонтального вала, на обоих концах которого насажены наглухо два диска. В диски стреляют из ружья по направлению, параллельному валу; определив угловое расстояние между меридиональными плоскостями, проходящими через обе пробоины, вычисляют время полета пули между дисками. С применением электричества появились более удобные и точные приборы, которые могут быть отнесены к следующим группам:

а) приборы с вращающимся цилиндром;

б) приборы, основанные на качаниях маятника, и

в) основанные на законах свободного падения тел.

а) Английский проф. Витстон первый предложил в 1840 г. применить электричество для определения скорости снарядов.

Две рамы с натянутыми на них рядами проволоки были поставлены поперек траектории снаряда на определенном расстоянии одна от другой. Каждая из них введена в гальваническую цепь отдельной батареи вместе с двумя отдельными электромагнитами, поддерживающими каждый по карандашу над вращающимся цилиндром. Разрыв проволоки в раме пролетающим через него снарядом размыкал цепь, электромагнит освобождал карандаш и последний, упав на цилиндр, делал на нем метку. Зная скорость вращения цилиндра и угол, соответствующий расстоянию между метками, определяли время полета снаряда между рамами.

В 1843 г. проф. Генри (в Северно-Ам. Штаты) для получения отметок на цилиндре применял искры из индукционного тока спирали Румкорфа, прожигавшие бумагу, которою покрыта поверхность цилиндра. В том же году полковник Константинов при содействии французского механика Бреге, видоизменил прибор Витстона так, что получилась возможность определять скорости снаряда в нескольких точках траектории.

В 1865 г. проф. Бошфорт (в Англии) построил прибор, состоящий из вертикального цилиндра А (фиг. 2), обернутого закопченной бумагой. Цилиндру от руки помощью маховичка V сообщается быстрое вращательное движение. С боку цилиндра находится тележка C с двумя электромагнитами B, B, которая может двигаться вдоль рамы D параллельно оси цилиндра. Эта тележка поддерживается нитью, навитою на барабан М. Когда вращают цилиндр, тогда нить сматывается с барабана, и тележка опускается. С электромагнитами соединены острия B и b? прилегающие к поверхности цилиндра при прохождении тока в цепи; при прерывании же тока острия отделяются от цилиндра. Один из электромагнитов включен в цепь с секундомером, и ток каждую секунду прерывается, вследствие чего на цилиндре получается шкала времен. В цепь другого электромагнита включены рамы, поставленные поперек траектории снаряда и устроенные так (фиг. 3): бумажные нити, которые должен разрывать снаряд, служат, когда они натянуты, для поддержания соприкосновения металлических частей, входящих в общую цепь. Нити привязаны к оконечностям пружин, r, r?, r?, вставленных в верхней деревянной поперечине. Эти пружины, попарно соединенные сзади, проходят передним концом чрез ряд медных пластинок с двумя эллиптическими отверстиями в каждой. Гири ?, ??, ??, привязанные к нитям, заставляют пружины прикасаться к нижним краям отверстий; Таким образом, все мишени соединены в одну цепь. При перерыве нити снарядом соответствующая пружина поднимается, и ток временно прерывается, пока она не достигнет верхней части отверстия, когда ток во всей цепи опять замкнется, — и это случится раньше, чем снаряд долетит до следующей мишени; Таким образом, на поверхности цилиндра будут отмечены острием B все перерывы тока и соответствующие им времена.

б) Первое применение маятника к электрическим хроноскопам сделано в 1849 г. бельгийским майором Наве.

Его прибор состоит из свободно качающегося маятника и электромагнита, соединенного с первою рамою и служащего для удержания маятника в начальном отклоненном положении. При выстреле снаряд разрывает проволоку первой рамы, маятник освобождается и описывает дугу; при этом он увлекает с собою легкую стрелку, насаженную на общую ось с маятником. При пробивании снарядом второй рамы, действием второго электромагнита стрелка удерживается на месте; по углу отклонения стрелки вычисляют время полета снаряда между рамами. Прибор полковник бельгийской артиллериста Лерса, разработанный им в 1867 г., состоит (фиг. 4) из двух маятников, лимба и разобщителя, утвержденных на эбонитовой доске A с подставкой B. Маятник C с чечевицею D, называемый хронометром, электромагнит которого F включен в цепь первой рамы, снабжен тонкою стрелкой o, насаженною на его оси с небольшим трением во втулочке; эта последняя охватывается вилообразною сильною пружиною, ветви которой перед выстрелом разводятся клинышком. Другой маятник c? с чечевицею d?, называемый отмечателем, электромагнит f? которого включен в цепь второй рамы, снабжен дугою ? с хомутиком q, которым при сближении маятников выбивается клинышек, и стрелка о тогда пружиною удерживается на месте.

в) На законах движения свободно падающих тел основано устройство хронографа Лебуланжа, капитан бельгийской артиллерии (1864 г.). К вертикальной стойке (фиг. 5) прикреплены два электромагнита A и B находящиеся в сообщении с двумя рамами. К электромагниту A первой рамы подвешен длинный стержень D, называемый хронометром, к другому — короткий стержень F, отмечатель. Если прервать ток во 2-й раме, то отмечатель упадет, ударит в приспособление, которое спустит пружинный нож М, и на хронометре получится метка, служащая началом для отсчета высот падения хронометра. Прервав при помощи разобщителя ток в обеих рамах одновременно, получают вторую метку; по расстоянию между этими метками вычисляют поправку прибора, происходящую от замедления размагничивания электромагнитов. Наконец, снова подвесив хронометр и отмечатель, производят выстрел и получают третью метку; по расстоянию между первой и третьей метками вычисляют время, вводят в него поправку прибора и получают время полета снаряда между рамами.

Для скоростей снаряда, больших скоростей звука (340 м), французский артиллерист Госсо предложил вместо рам прерыватели, размыкающие ток в электромагнитах действием сгущенной воздушной волны, гонимой снарядом перед собою.

Наконец, в Северно-Американских Штатах в 1895 г. Крехар и Сквайр построили фотохронограф, основанный на магнитном вращении плоскости поляризации светового луча, проходящего чрез помещенную внутри соленоида трубку, наполненную сернистым углеродом, и встречающего другую призму Николя, поставленную так, что она не пропускает лучей, если нет тока в соленоиде. Для определения скорости снаряда рамы вводят в общую гальваническую цепь с соленоидом. При пробивании рамы ток прерывается и сейчас же восстановляется при помощи особого приспособления прежде, чем снаряд долетит до следующей рамы, так что ток в соленоиде будет прерываться при прохождении снарядом каждой рамы, и на вращающейся фотографической пластинке будут появляться перерывы света; на ней же фотографируются колебания камертона, позволяющие определить время прохождения снарядом между рамами, а потому и скорости снаряда.

Этот прибор применялся и для определения скоростей снаряда в канале орудия.

1. Для определения времени полета снаряда на большие дистанции могут быть употреблены многие из вышеуказанных приборов. Но т. к. при употреблении приборов с маятником пришлось бы наблюдать не одно, а большое число колебаний маятника, то удобнее для этой цели пользоваться клепсидром Лебуланжа, построенным в 1868 г.; это сосуд с ртутью, закрытый клапаном, который автоматически открывается при прерывании снарядом 1-й рамы и закрывается при прохождении им 2-й рамы. По весу вытекшей ртути определяют время полета снаряда. Касперон предложил прибор с секундным маятником, который начинает колебаться при прерывании снарядом 1-й рамы и останавливается при прерывании второй рамы.

Чаще всего употребляется секундомер, показывающий секунды и её доли.

III. Вследствие трудности определить положение оси продолговатого снаряда при полете, отделяют поступательное движение снаряда от вращательного и на особом приборе, наз. жироскопом, изучают одно вращательное движение. Он состоит (фиг. 6) из 3 одноцентренных колец, расположенных одно в другом и соединенных последовательно 3 взаимно перпендикулярными осями так, что ось снаряда, помещенного внутри наименьшего из колец, может занять в пространстве какое угодно положение. Центр тяжести снаряда совпадает с центрами колец; сопротивление воздуха на снаряд заменяют действием пружин или грузика, сообщив снаряду вращательное движение вокруг оси его фигуры и наблюдая движение этой оси.

1. Для изучения законов сопротивления сред движению артиллерийских снарядов французский артиллерист Себер предложил в 1880 г. записывающие снаряды (фиг. 7).

Внутри продолговатого снаряда по оси на цапфочках помещен стержень T квадратного сечения, направляющий движение ползуна M с камертоном D по одной из граней стержня, предварительно закопченной. Перед выстрелом камертон помещается у дна снаряда. При ударе в препятствие от сопротивления этой среды движение снаряда будет замедляться, камертон же по инерции будет продолжать движение с прежней скоростью, чертя на закопченной поверхности стержня волнообразную кривую, по которой и можно определить зависимость между пространством, проходимым снарядом в среде, и временем и вычислять сопротивление среды.

1. Для определения положения точки разрыва в воздухе снаряда с дистанционной трубкой употребляется прибор, построенный генерал-лейтенантом Шкларевичем, состоящий из стеклянной вертикальной пластинки на треноге и располагаемый сбоку траектории снаряда, против того места, где ожидается разрыв. Пластинка снабжена горизонтальными и вертикальными чертами. Наблюдатель смотрит сквозь прорезь и пластинку и отмечает на ней передвижным указателем кажущееся положение разрыва. По известному удалению прорези от пластинки и расстоянию последней от плоскости стрельбы, по наблюденным ординате и абсциссе кажущегося на пластинке положения точки разрыва, определяют действительное положение разрыва снаряда. Для этой же цели употребляется камера-обскура, устанавливаемой как и описанный прибор. Пейзаж местности виден на пластинке с гравированными на ней квадратиками, позволяющими определить место разрыва шрапнели, а также и точки падения снаряда на местность, при надлежащем ориентировании прибора.
2. Для определения температуры и давления воздуха, скорости и направления ветра употребляются общепринятые пишущие термометры, барометры и анемометры.

В настоящее время для определения поступательной скорости снаряда, угла падения, высоты полета, угловой скорости вращения и положения точки разрыва снаряда в воздухе вводятся в употреблении фотографические приборы.