Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Я хочу получать рассылки с лучшими постами за неделю
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
Создавая аккаунт, я соглашаюсь с правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam
Пикабу Игры +1000 бесплатных онлайн игр
Пройдите все испытания в игре кальмара второго сезона

Игра в кальмара 2: новые испытания

Аркады, Казуальные, Для мальчиков

Играть

Топ прошлой недели

  • Rahlkan Rahlkan 1 пост
  • Tannhauser9 Tannhauser9 4 поста
  • alex.carrier alex.carrier 5 постов
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая кнопку «Подписаться на рассылку», я соглашаюсь с Правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Моб. приложение
Правила соцсети О рекомендациях О компании
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды МВидео Промокоды Яндекс Директ Промокоды Отелло Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Постила Футбол сегодня
0 просмотренных постов скрыто
455
Engineer0044
Engineer0044
2 года назад
Исследователи космоса

Как выйти на орбиту при помощи пушки⁠⁠

Всем доброго времени суток. Чуть менее года назад мне попался пост про SpinLaunch, где в комментариях речь зашла о том, можно ли выйти на орбиту при помощи пушки и без включения двигателей. Ну и мне захотелось узнать ответ на этот вопрос. Захотелось, но то времени не было, то просто лень было что-то делать. Но вот руки дошли до поста, поэтому прямо сейчас проверим, можно ли выйти при помощи пушки на орбиту? А также в конце затрону вопрос о том, как лучше всего выходить на орбиту с использованием и пушки, и двигателей

На первый взгляд кажется, что выйти на орбиту, придав спутнику импульс на поверхности планеты, невозможно. Если не учитывать сопротивление воздуха, то точка старта будет принадлежать орбите аппарата, а еще там вертикальная скорость будет положительна, из чего следует, что перицентр окажется ниже поверхности. Но вот если добавить атмосферу, то картина изменится. Спутник всегда будет двигаться только вверх в атмосфере (ему все-таки из нее выбраться надо). Поэтому аэродинамическое сопротивление будет толкать спутник вниз. Если вы знакомы с орбитальной механикой и/или играли в Kerbal Space Program, то, я уверен, знаете, что если включить двигатель по направлению к или от небесного тела, то орбита начнет как бы "поворачиваться" относительно положения аппарата. Более понятно это показано на картинке, где орбита будет отчасти похожа на текущую орбиту нашего спутника в какой-то момент времени при движении в атмосфере:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Можно сразу заметить, что при таком "повороте" орбиты перицентр увеличивается. Значит теоретически может быть такой случай, когда спутник сам выйдет на орбиту. Давайте это проверим и попытаемся найти такой случай

Модель спутника

Так как основы никакой нет, то сами выберем, каким будет спутник. В качестве модели я решил взять конус диаметром 1 м, углом раствора 30 градусов и массой 500 кг. Этакий набор кубсатов под бронированным колпаком :)
В полете важную роль будет играть сопротивление воздуха, поэтому вычислим среднее значение коэффициента сопротивления воздуха. Но не совсем того, что нам дает классическая формула F = p * S * c * v^2 / 2, а немного другого. Запишем формулу ускорения от аэродинамического сопротивления: a = p * S * c * v^2 / 2m, заметим, что все, кроме p и v, - это константы. p, то есть плотность среды, мы заменим на p0 * e^(k * H), то есть аппроксимируем плотность от высоты при помощи экспоненты. Перепишем формулу ускорения: a = (p0 * S * c /2m) * v^2 * e^(k * H). Теперь все константы перепишем в одну a = C * v^2 * e^(k * H). Вот эту C мы и найдем
Сама по себе C - это не константа, так как коэффициент сопротивления воздуха для одной и той же формы разный при разных скоростях. Однако на больших скоростях он колеблется незначительно (что мы дальше и увидим), поэтому его можно принять константой (в целом, для более точного решения нужно C найти через интерполяцию его значений при конкретных скоростях, но для этого нужно взять довольно много точек, что делать не особо хочется, да и на точность это сильно не повлияет, зато прибавит лишней работы)
Ну коль надо измерять сопротивление воздуха, то нам понадобится САПР, в моем случае это SolidWorks. Запускаем, создаем модель, заходим во FlowSimulation и создаем проект:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост
Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост
Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост
Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост
Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Скорость -30000 м/с - один из расчетных случаев

Теперь поставим в проекте цель находить силу по оси Oy и по несколько раз запустим расчет, каждый раз меняя значение скорости потока воздуха. Я буду измерять с 8000 м/с до 30000 м/с с шагом в 1000 м/с. Для каждой скорости записываем действующую силу. Дальше, возвращаясь к формуле ускорения, мы избавимся от e^(k * H). Так как в SolidWorks-е воздух имеет такую же плотность, что и воздух у поверхности Земли при н.у., то переменная H становится равна нулю, а экспонента - единице. Ну а чтобы вычислить тот самый коэффициент, мы будем силу делить на массу и на квадрат скорости (сила на массу даст ускорение, а если ускорение поделить на квадрат скорости, то получим только коэффициент, ну и еще экспоненту, но мы от нее избавились). Короче говоря, пишем таблицу в экселе:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

1-ый столбец - скорость, 2-ой - искомый коэффициент, 3-ий - сила, действующая на модель при данной скорости
Осталось найти среднее значение. Но как это сделать? Будем действовать так же, как при нахождении средней скорости: проинтегрируем функцию C(v), полученную интерполяцией табличных значений, а затем разделим на разность пределов интегрирования. В качестве пределов интегрирования будут использованы минимальная и максимальная скорость, что логично. Запускаем Wolfram Mathematica, пишем и выполняем следующий код:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Можно заметить, что сам коэффициент колеблется незначительно, что нам на руку

В целом, это все, что нужно знать про модель. В решении мы пренебрежем уменьшением массы от испарения аблятора, напряжения и деформацию рассматривать не будем (так как первое нам не нужно, а второе будет очень маленьким). Также примем, что наш конус при движении острием вперед устойчив, то есть его ось всегда совпадает с вектором скорости воздуха. На деле так случается не всегда, все зависит от центра масс, но будем считать, что спутник мы сделали устойчивым

Плотность атмосферы

У нас остался неизвестный коэффициент при экспоненте, его тоже надо найти (конечно, можно и плотность интерполировать, но для этого нужно много точек при больших высотах, что, опять же, делать не очень приятно, к тому же приближение через экспоненту работает довольно точно). Находим ГОСТ 4401-81 Атмосфера стандартная и из него берем плотности воздуха при разных высотах, далее записываем их в эксель и строим график. Создаем линию тренда, делаем ее экспоненциальной и выводим уравнение на график

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Тут же сразу замечаем, что у полученной функции в нуле плотность не равна плотности воздуха при нулевой высоте. Поэтому полученный прежде коэффициент для сопротивления воздуха нужно переделать. В нем есть начальная плотность, которая как раз равна 1,225 кг/м^3. А при приближении экспонентой она должна быть равна 1,3611 кг/м^3. Поэтому сам коэффициент разделим на 1,225 и домножим на 1,3611. На картинке он есть, вон в низу красуется)

Составление модели полета

Вводные данные есть - значит можем приступать к самой модели полета. Сразу определимся, что в ней будем учитывать, а что не будем. Во-первых, в учет пойдут только сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Остальные силы очень малы, поэтому ими можно пренебречь. Помимо этого не будем учитывать моменты. Мы заранее приняли, что аппарат будет устойчив, поэтому можно не записывать уравнения моментов и не вводить зависимость сопротивления воздуха от ориентации: спутник всегда направлен по движению (a.k.a. по програду). Также по мелочи, не будем учитывать изменение радиуса Земли (и эллиптичность самой Земли в сечении) при разной широте старта
Систему координат возьмем декартову, трехмерную. Нуль координат будет совпадать с центром Земли
Приступим к формулам. Нам надо выразить ускорения по 3 осям
Начнем с силы тяжести. При помощи чертежа находим, как будет зависеть проекция силы на ось от координат тела:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Выражение записано только для оси Ox, однако оно аналогично для и для Oy и Oz
Теперь выражаем F, вернее a, и записываем проекции ускорения от силы тяжести на каждую из осей

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Теперь строим чертеж для силы сопротивления воздуха:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

И также выражаем ускорение от АС, а затем и ускорение в проекциях

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Однако здесь можно сразу заметить один нюанс: мы не все выразили через x, y и z и их производные. Дело в том, что Земля крутится, а вместе с ней и атмосфера. При помощи чертежа определим, как зависит скорость воздуха от координат и перезапишем v-шки через них:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост
Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Перезапишем формулы для сопротивления воздуха:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

И составим сами уравнения модели:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Казалось бы все, модель готова. Но тут есть нюанс. Работать с трехмерной моделью полета не очень удобно, к тому же это более ресурсозатратно (а еще у меня Wolfram может сильно косячить с графиками в 3D). Поэтому сократим количество измерений до 2
Для этого примем, что орбита находится в одной плоскости (на деле она чуть-чуть смещается, как раз из-за вращения атмосферы, но это смещение довольно мало). Плоскость орбиты должна проходить через место старта и нуль системы координат. Из этого следует, что ее наклон к плоскости Oxy равен широте места старта. Теперь для удобства примем, что ось Ox принадлежит этой плоскости (это соответствует случаю, когда x-координата места старта равна нулю). Теперь на этой плоскости проведем систему координат Ox0y0, причем x0 совпадает с x (поэтому вместо x0 будем писать просто x). Построим чертеж и выразим y и z через y0, а также запишем их производные первого и второго порядка:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост
Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Перепишем систему в двух измерениях. y0 выразим из y (выражение через z и y дают разные формулы, которые численно не сильно отличаются. Это как раз из-за того, что на деле орбита не находится в одной плоскости):

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Вот теперь модель готова

Поиск решений для задачи

Теперь надо найти такие комбинации начальных скоростей по обеим осям, чтобы аппарат вышел на орбиту (или убедиться, что их нет). Так как данная модель не имеет аналитического решения, то придется просто перебирать решения (сразу добавлю, что для всех параметров сразу все же можно найти решение, для этого нужно решить систему R(t0) = (6371000 + 180000) м) и R'(t0) = 0 (здесь вводится полярная система координат), однако я не нашел способа сделать это в Wolfram-е, а также для такого решения банально не хватает мощностей моего компьютера). Это не даст стопроцентный ответ на поставленный в начале вопрос, но по самим траекториям можно будет предположить, каков ответ
Как будем перебирать? Я решил выбрать более менее подходящий вариант между точностью и затратами на расчет, поэтому выбрал ограничения для начальных горизонтальной и вертикальной скоростей в 3000 м/с и 8000 м/с соответственно снизу и 30000 м/с сверху (да, стоило в начале посчитать коэффициент вплоть до 30000*Sqrt(2) м/с, но коэффициент ведь считаем постоянным, а поэтому можно использовать и тот, что есть). Шаг для обеих скоростей выберу в 500 м/с. В итоге получим 2475 траекторий, которые надо отсмотреть и проанализировать
Также в решении надо будет ввести ограничение по времени внутри системы (то есть от какого до какого момента моделировать полет). Для этого нижнее (оно же начальное) значение времени будет равно 0, а верхнее я решил принять равным орбитальному периоду для спутника на эллиптической орбите с апогеем ровно на границе сферы тяготения и перигеем в 180 км (число взято не совсем из головы, изначально я предполагал вводить уплощенную модель, которая имеет аналитическое решение, чтобы определить, среди каких скоростей искать решение, и вот там как раз спутник должен был выйти на орбиту с перигеем в 180 км. Но решение этой модели давало вообще неправильные цифры (для примера - чтоб хотя бы просто не упасть на Землю, нужна была горизонтальная скорость в ~150 км/с, что в полной модели давало достижение второй космической), поэтому я от него отказался)
Итак, пишем код, запускаем его и идем пить чай, че еще делать то)

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Через несколько минут приходим назад и мотаем вниз в поиске кучи надписей Null в фигурных скобочках. Если они есть и новых графиков не появляется, значит расчет окончен. Можем приступать к анализу
Но перед этим сразу определим, какие графики мы можем теоретически получить. Их 4 типа:

  1. Прямая с малой кривизной. На координатных осях значения до примерно 1*10^11. Это случай, когда аппарат набрал вторую космическую скорость и покинул сферу тяготения Земли

  2. Прямая с малой кривизной. На координатных осях очень большие значения, больше чем в первом типе. Это случай когда спутник упал на Землю. Из-за экспоненциальности плотности воздуха и учета вращения атмосферы спутник, оказавшись под поверхностью планеты, начинает испытывать очень сильное действие силы сопротивления воздуха, которое не останавливает его, а заставляет двигаться. В купе с этим из-за перехода к 2 измерениям спутник не движется по "орбите" под землей, а очень сильно ускоряется крутящейся атмосферой, из-за чего набирает гигантскую скорость и улетает от Земли на миллионы световых лет

  3. Разомкнутый эллипс. Это тот случай, когда апогей оказался не сильно выше границы сферы тяготения. Так как есть ограничение по времени, заданное максимально высокой орбитой, то при апогее ниже границы, эллипс должен быть замкнутым (или почти замкнутым, но там расстояние между началом и концом кривых должно быть маленьким)

  4. Замкнутый эллипс. Это как раз стабильная орбита. Эллипс может быть чуть-чуть разомкнутым, об этом написал выше

И теперь скроллим все две с половиной тысяч графиков и смотрим на них. Пока прикреплю пару примеров:

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Первый тип траектории

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Второй тип траектории. Видны очень большие значения координат на осях

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Эллипс, который "не шмог" ) Неизвестно, какой у него перигей, но вот апогей оказался выше границы сферы тяготения, поэтому на такую траекторию в реальности все же не выйти. Ах да, это третий тип

Как выйти на орбиту при помощи пушки Космос, Физика, Математика, Техника, Астрофизика, Математическое моделирование, Геометрия, Тригонометрия, Математический анализ, Дифференциальные уравнения, Численное моделирование, Механика, Баллистика, Кинематика, Динамика, САПР, Solidworks, Wolfram, Длиннопост

Еще один довольно причудливый график. Здесь спутник вышел из атмосферы, сделал виток и упал на Землю (об этом говорит последний кусок траектории), после чего полетел далеко-далеко от Земли. Ну и это второй тип траектории

Как вы могли заметить, я не привел пример 4 типа графиков. А все потому что таковых не было. Хоть выборка и довольно грубая (шаг аж в 500 м/с), она дает понять, что скорее всего выйти на орбиту без включения двигателей не получится (на самом деле то довольно много есть итераций, в которых спутник покинул атмосферу, но потом упал на Землю). Что ж, удручающе, хотелось найти какое-нибудь решение. Хоть и такой результат неудивителен

Как все же можно выйти на орбиту?

Но представим, что нам ну очень хочется на орбиту. Мы уже и пушку купили, и спутник. Логичным становится то, что к спутнику нужно приделать ступень. Представили, что приделали, теперь надо узнать, как из пушки нужно выстрелить и сколько надо дельты
Пусть мы хотим выйти на круговую орбиту радиусом R + R0. Если в описанной прежде системе закрепить угол наклона к горизонту и менять только скорость, то можно заметить, что при росте скорости растет апогей (ну то есть высота апогея от скорости - функция монотонная). А значит, для данного угла существует только одно значение скорости, которому соответствует требуемое значение апогея. Тогда общее множество решений для случая, когда апогей равен R, является некоторой кривой (при решении R(t) = R + R0 это будет поверхность t(v0, a), и это будут все траектории, проходящие через R + R0. Так как при увеличении скорости растет апогей, то нам для каждого угла a нужна одна скорость, которая будет минимальна для этого угла a в t(v0, a). А это как раз и получается кривая)
Теперь из этого множества решений нужно взять одно подходящее. И оно соответствует той комбинации угла наклона и начальной скорости, при которой последняя будет минимальна. Это следует из того, что с ростом скорости максимальное значение силы сопротивления воздуха растет квадратично, а скорость в апогее - приблизительно линейно. В данном случае увеличение скорости незначительно понизит нужную дельту (линейно уменьшится), зато сильно повысит массу конструкции спутника и ступени (будет также увеличиваться квадратично). Учитывая сильный рост массы конструкции, чтоб дельты было достаточно, нужно будет также увеличить начальную массу по сравнению со случаем для минимальной скорости (это следует из того, что нужная дельта убывает медленнее, чем растет масса конструкции). В итоге получим большие затраты по топливу, материалам для ступени, большие ограничения на спутник из-за перегрузок и большие энергозатраты на запуск из пушки. А это нам не особо надо. Конечно, могут быть случаи, когда подходящая начальная скорость не равна минимальной. Но тут уже нужно конкретно рассматривать конкретную ступень и спутник.
Если сократить, то получим, что для выхода на орбиту нужно решить один из вариантов модели полета из поста (в идеале - трехмерную, используя плотность и коэффициент сопротивления воздуха как функции, полученные интерполяцией, а также учитывая все все все силы, испарение аблятора, моменты и т.д.) в параметрическом виде, причем в полярных координатах (перейти к ним не сложно: выражаем декартовы координаты через произведения радиуса и синусов/косинусов угла/углов -, так что это не проблема), далее найти функцию t(v0, a), удовлетворяющую условию R(v0, a)(t) = R + R0, затем найти кривую, в которой каждому a соответствует минимальная v0 и среди v0, принадлежащих этой кривой, найти либо минимальную v0 (то есть минимальную v0 для t(v0, a)), либо найти такую v0, которая даст минимум массы спутника со ступенью (в большинстве случаев она совпадает с минимальной). Затем по v0 найти a, решить модель с заданными параметрами и уже по ней определить все остальные требования к спутнику (дельта, прочностные характеристики и т.п.). Замечу, что процесс итерационный, так как коэффициент сопротивления воздуха берется из модели аппарата, а модель из характеристик, которые берутся из решения модели полета, для которой нужен коэффициент сопротивления воздуха...

Ну а на этом пост заканчивается, ведь ответы на все вопросы из его начала получены. Надеюсь, читать было интересно, а содержание было понятным. Если есть какие-либо вопросы или что-то оказалось непонятным - пишите в комментариях, постараюсь более подробно разобрать. Буду рад критике, советам и дополнениям к содержанию поста.

Всем добра и с прошедшим Новым годом)

Показать полностью 25
[моё] Космос Физика Математика Техника Астрофизика Математическое моделирование Геометрия Тригонометрия Математический анализ Дифференциальные уравнения Численное моделирование Механика Баллистика Кинематика Динамика САПР Solidworks Wolfram Длиннопост
208
151
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
2 года назад
Исследователи космоса
Серия Космос

Магия орбитального рандеву⁠⁠

Мы привыкли к тому, что космические корабли рутинно летают к орбитальным станциям, сближаются и стыкуются. Но даже симулятор уровня Kerbal Space Program показывает, насколько это нетривиальная задача — то по расстоянию промахнулись, то скорость не та, то в тень вошли, то слишком много топлива потратили. А ведь в реальной космонавтике были истории, когда после отказа техники сближались вручную, причем, используя инструменты, которые, казалось, давно остались в прошлом. Сегодня мы поговорим о рандеву разнообразных космических аппаратов, от «Джемини» и первых «Союзов» до летающих сейчас к МКС Crew Dragon, Boeing Starliner и «Союзов», научившихся сверхкороткой схеме сближения.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Астронавт Александр Герст проводит эксперименты по навигации в космосе с секстантом, фото NASA

Основы

Для того, чтобы был понятны смысл выполняемых маневров и изображенные на графиках траектории, нужно коротко объяснить основы орбитального сближения и стыковки. Для простоты в примерах ниже орбиты круговые.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Прежде всего, чем ниже орбита космического аппарата, тем быстрее он пролетает виток. Причем аналогия с машинами, двигающимися по кольцевым московским улицам, Садовому кольцу, МКАД и ТТК будет некорректна, аппарат на низкой орбите не только пролетает меньшее расстояние за виток, но и движется быстрее. Физически правильная аналогия — шарики, катающиеся по натянутой ткани с грузиком-планетой. Главное следствие из этого для задач сближения и стыковки очень простое — чтобы догонять цель на орбите надо быть ниже, чтобы отставать — выше.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Несколько важных терминов связано с понятием «фазовый». Фазовый угол — угол между направлениями на два аппарата из центра, вокруг которого они вращаются, например, орбитальной станцией и кораблем, который к ней летит. Фазовый диапазон — допустимые значения фазовых углов. Орбита фазирования — на ней получают нужные значения фазового угла.

Общий принцип сближения для последующей стыковки прост — активный корабль стартует в нужный момент, чтобы по окончании выведения оказаться в плоскости орбиты цели и получить требуемое значение фазового угла. Затем догоняет цель по более низкой орбите фазирования и в нужный момент дает импульс, который приведет его близко к цели. Затем уже у цели выдается импульс, который уменьшает относительную скорость, и можно переходить к финальному сближению и стыковке. Но самое интересное скрывается в деталях — разные страны и поколения космических баллистиков создали очень разные реализации этого вроде бы простого алгоритма.

«Джемини» и секстант

«В надежде, что эта работа может помочь им в освоении космоса, она посвящается настоящим и будущим экипажам космических кораблей моей страны. О если бы я мог присоединиться к ним в их захватывающих начинаниях!»

Такое посвящение написал Базз Олдрин к своей диссертации «Визуальные техники наведения для ручного сближения». На момент защиты он провалил отбор во второй отряд астронавтов и еще не знал, что попадет в третий отряд и в итоге станет вторым человеком на Луне. Еще один малоизвестный факт — именно предложенный Олдрином подход в итоге и использовали на «Джемини».

Какие варианты сближения успели придумать до начала полетов?

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Слева относительное движение, мишень в центре, тонкая линия — траектория активного корабля. Справа — то же самое, но в абсолютных координатах

Вариант для идеального мира — сразу на выведении ракета отправляет на траекторию перехвата цели. В реальной жизни любая задержка, авария, неточность приведет к траектории, которая пройдет мимо цели, и ни времени ни возможности исправить ситуацию уже не будет.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

А этот вариант знаком всем, кто пытался сближаться и стыковаться в KSP, Orbiter или других симуляторах. Активный корабль выходит на орбиту фазирования, которая в одной точке касается орбиты цели. Затем, управляя высотой перицентра (нижней точки) эллиптической орбиты, задается период обращения, чтобы после очередного витка оказаться очень близко к цели. Концепция проста, но имеет свои недостатки — небольшая ошибка в финальном маневре может привести к промаху или неудобному ракурсу сближения. Такую ошибку будет сложно заметить и еще сложнее исправить, а, когда встреча через виток, ~90 минут, даже очень маленькая ошибка может в итоге стать заметной.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Олдрин в своей диссертации предложил то, что назвал орбитой ожидания, а сейчас это называют коэллиптической орбитой. Активный корабль после выведения и предварительного фазирования выходит на орбиту, которая имеет постоянную разницу высоты с целью. Ее плюс — в относительных координатах она выглядит как прямая линия, и расстояние до цели уменьшается с примерно постоянной скоростью. В определенных пределах длительностью нахождения на коэллиптической орбите можно управлять, чтобы сближаться в удобных условиях освещения. Для «Джемини» в итоге выбрали орбиту, которая на 28 км (15 миль) ниже.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Источник

Затем, когда высота цели над местным горизонтом составит 27,2°, производится маневр перехода на траекторию сближения. Важно — он выполняется по вектору, направленному на цель (развернув корабль носом на нее). Это не Гоманов переход, не самый экономный маневр, но он имеет множество плюсов. За время сближения есть две точки, когда можно обнаружить и исправить возможные ошибки. Корабль подходит к цели снизу, и она хорошо видна на фоне неба. И, главное, маневр выполняется в зоне видимости цели и может быть выполнен вручную с использованием резервных инструментов. Как это выглядит в динамике, можно посмотреть в симуляторе Orbiter.

Первая, упрощенная, попытка сближения, была предпринята уже на «Джемини-4» — астронавты должны были подойти к верхней ступени ракеты-носителя «Титан-2», которая вывела корабль на орбиту, и после отделения находилась совсем рядом. Однако из-за недостаточной тренировки этого сделать не получилось. Главной задачей «Джемини-4» был первый американский выход в открытый космос, который прошел в целом успешно. На «Джемини-5» попытку сближения с мишенью, которую везли с собой прикрепленной к кораблю, отменили из-за аварии в системе электропитания корабля. Из-за аварии при выведении мишени Agena Target Vehicle для «Джемини-6А» в качестве цели выбрали уже находящийся в космосе «Джемини-7». Получилось — за три витка активный корабль благополучно сблизился с целью и заснял шикарные кадры.

На «Джемини-8» удалось совершить первую в истории стыковку, но из-за случившейся сразу после аварии каких-то дополнительных экспериментов не проводили. А вот на “Джемини-9А” состыковаться не получилось из-за того, что на мишени не отделился головной обтекатель. Тем не менее, астронавты благополучно провели эксперименты с «футбольной» равнопериодической орбитой, а также ушли по орбите вперед и выполнили маневр сближения с противоположной стороны, сверху и спереди. Тогда же впервые использовали секстант для определения углового положения мишени.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

«Футбольная» орбита слева

На «Джемини-11» успешно провели сближение за один виток и проверили «стабильную» орбиту. После отделения корабля от второй ступени выполнили первую коррекцию, на 23 минуте совместили орбитальные плоскости, на 35 минуте мишень увидел радар и на 50 минуте выполнили переход на траекторию сближения. Спустя 88 минут после старта корабль был уже около мишени «Аджена». Стабильной назвали орбиту, когда корабль летит по той же орбите за мишенью. В этом случае можно долго находиться на фиксированном расстоянии до цели и выполнить маневр сближения, когда это наиболее удобно.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Сближение за один виток (слева) и переход к цели из неподвижного висения на стабильной орбите

Но самая яркая история случилась на «Джемини-12», где, вот совпадение, летел Базз Олдрин. Бортовой радиолокатор корабля благополучно захватил мишень «Аджена» на расстоянии 436 км, но перестал ее видеть на 119 км. Баззу пришлось вспомнить свою диссертацию, достать хранящийся на всякий случай секстант и сближаться вручную. Получилось!

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Базз Олдрин (слева) с секстантом в руках и командир корабля Джим Лоувелл

На плечах гигантов

Вопрос «Как же лунные модули «Аполлонов» могли, стартовав с Луны, найти командный модуль на орбите?» имеет очень простой ответ — так же, как это уже было отработано на «Джемини». На 11 и 12 «Аполлонах» лунный модуль стартовал в нужный момент времени, выходил на круговую орбиту позади командного модуля, выполнял маневр коррекции плоскости орбиты и переходил на уже знакомую вам коэллиптическую орбиту на те же 28 км (15 миль) ниже командного модуля. Затем, когда высота командного модуля составляла 26,6°, выполнялся переход на траекторию сближения.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Полет в абсолютных координатах. 0:00 — старт и выход на орбиту 17х83 км, 1:00 — маневр перехода на круговую орбиту высотой 83 км, 1:30 — совмещение орбитальных плоскостей, 2:00 — переход на коэллиптическую орбиту, 2:40 — переход на траекторию сближения, 2:55 и 3:10 — коррекции, 3:25 — торможение и стыковка. Источник

На «Аполлонах» 14-17 использовали быструю схему, которую проверили на «Джемини-11», и выходили сразу на траекторию, финальная точка которой совпадала с началом сближения.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Наглядное сравнение обычной (светло-серый) и быстрой схемы в относительных координатах

И, в общем, с этими траекториями особых проблем не было. Неприятность случилась там, где не ждали. На «Аполлоне-16» командный модуль должен был выйти на орбиту 15х110 км, отделить лунный модуль и перейти на круговую орбиту встречи высотой 110 км. Однако последний пункт выполнить не получилось из-за внезапной проблемы с приводом, поворачивающим маршевый двигатель служебного модуля. Принятое за неделю до этого правило безопасности говорило, что отказ любого из четырех приводов маршевого двигателя запрещает скругление орбиты и высадку на поверхность, лунный модуль должен подойти к командному, состыковаться, и астронавты, несолоно хлебавши, должны отправиться на Землю. На то, чтобы разобраться в ситуации, было примерно 10 часов, затем плоскость орбиты модулей оказывалась слишком далеко от района посадки. ЦУП принял решение, чтобы лунный модуль (ЛМ) подошел к командному (КМ). И тут начались неприятности — при выполнении маневра сближения пилот КМ Томас Маттингли заметил, что он тормозит, а расстояние до ЛМ не начинает уменьшаться. Подумав, он включил двигатели ориентации еще раз и убрал выданное изменение скорости — когда у тебя перицентр 15 км уменьшать его, тормозя, опасно. Так что когда модули вышли из тени Луны, ЦУП осознал наличие еще одной проблемы — относительное движение модулей определено неверно, и КМ не находится на «футбольной» орбите, которая сама через виток должна доставить КМ близко к ЛМ. По бортовым данным КМ перицентр орбиты составлял 11,6 км, а по данным ЦУПа — 16,6 км. Когда оба модуля подошли к району перицентра, астронавты при помощи ЦУПа начали выполнять сближение методом грубой силы — направив КМ в сторону ЛМ и вручную убирая постоянно возникающие боковые скорости. История закончилась хорошо — модули сблизились благополучно, на 16 витке ЦУП разрешил спуск на поверхность. Посадка, взлет, встреча на орбите и полет домой прошли без серьезных происшествий.

По эту сторону океана

В СССР связанный со сближением пиар и троллинг устроили еще в 1962 году. Корабль «Восток-4» был запущен ровно сутки спустя после старта «Востока-3» и был выведен на близкую орбиту. Космонавты Андриян Николаев и Павел Попович видели корабли друг друга и вели прямую связь. Но на «Востоках» не было двигателей для маневрирования, поэтому неизбежная небольшая разница орбит постепенно увеличивала расстояние.

Первым советским кораблем, который мог маневрировать на орбите, стал «Союз». Но подход советских инженеров очень сильно отличался от американского. Расчеты для рандеву выполнялись на Земле, корабли выполняли маневры, чтобы оказаться на расстоянии менее 30 км друг от друга, а дальше в дело вступала автоматика. При помощи обзорных антенн активный и пассивный корабли определяли положение относительно друг друга и оба разворачивались стыковочными узлами один к другому. Затем, определяя относительную скорость при помощи радиосигналов, активный аппарат подходил методом «грубой силы» — разгонялся в направлении пассивного, разворачивался, гася боковые скорости (при этом его гиростабилизированная антенна сопровождала пассивный корабль), тормозил и в финале подходил к стыковочному узлу.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Антенны системы “Игла” и принцип работы, источник

На первых полетах расстояние для срабатывания «Иглы» обеспечивалось выведением без предварительного сближения — после отделения от последней ступени ракеты-носителя корабль оказывался сразу в районе цели. Реализуемость идеи продемонстрировали беспилотные «Союзы», обозначенные как «Космос-186» и «Космос-188», совершившие 30 октября 1967 первую в истории автоматическую стыковку.

Похожий подход попытались выполнить на «Союзе-3», но там из-за сочетания недостатков планирования, подготовки и ошибок космонавта получилось автоматическое дальнее сближение, но не удалось вручную подойти к пассивному кораблю и состыковаться. На «Союзах» 4 и 5 уже стыковались через сутки, для чего корректировали орбиту по передаваемым из ЦУПа уставкам.

Любопытная деталь — автономность сближения и невозможность быстро расшифровать телеметрию приводила к тому, что в ЦУПе знали только общую логику сближения и первые годы хватались за сердце, когда корабль, по ощущениям, слишком долго выполнял маневр или сближался без торможения.

Принятый в СССР подход имел серьезный недостаток — баллистики могли вывести корабль к цели до расстояния в несколько километров, а космонавты — состыковаться вручную с расстояния примерно сто метров. Но в случае отказа радиотехнической системы не было запасного ручного способа подойти от нескольких километров до сотни метров. По этой причине сорвались стыковки «Союзов» 7 и 8, «Союза-15» к станции «Салют-3», «Союза-23» к станции «Салют-5» и даже в 83 году, когда «Союз Т-8» не смог пристыковаться к станции «Салют-7». «Союз Т-8» стал последней каплей, после которой решили начать разрабатывать алгоритмы ручного дальнего сближения. Наработки очень пригодились в 1985 году, когда оказалась полностью обесточена станция «Салют-7» и к ней отправился корабль «Союз Т-13». Баллистики смогли подвести корабль на 5 км к станции, после чего космонавты Джанибеков и Савиных сближались вручную, используя лазерный дальномер, калькулятор и графические шаблоны с предварительно рассчитанными диапазонами расстояний и скоростей. Затем эти же наработки пригодились на уникальном полете «Союз Т-15», где перелетали от станции «Мир» к «Салюту-7» и обратно. На «Салюте-7» к тому времени сломалась «Игла» на свободном стыковочном порту, так что пришлось использовать дальномер.

Новые ограничения новой техники

Когда Space Shuttle еще только создавался, было ясно, что ему придется стыковаться со спутниками для обслуживания их на орбите, а в будущем и с орбитальными станциями. Так что уже в 70-х вовсю велись дискуссии о лучшем способе сближения. Принятый в 1973 году профиль из двух коэллиптических орбит быстро стал терять привлекательность из-за своей негибкости.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Изначально предложенный вариант сближения с двумя коэллиптическими орбитами

Еще одной потенциальной проблемой стали опасения, что при финальном торможении у цели шаттл останется без запасов топлива в носовых двигателях ориентации — переход с коэллиптической орбиты приводил к довольно высокой относительной скорости у цели. Какое-то время рассматривался модифицированный вариант с коэллиптической орбитой не на 18 км ниже, а всего на 4,6, но у него проявились свои недостатки. В итоге был принят вариант со стабильной орбитой, проверенной на «Джемини-11». Вне зависимости от того, с какой стороны подходил шаттл, он прицеливался в точку в 15 км позади цели на той же высоте. В теории можно было бы, выполнив маневр, перейти на ту же орбиту, что и цель, и находиться на ней сколько угодно долго, сохраняя постоянное расстояние 15 км за целью, но была принята другая концепция — если все было в порядке, шаттл выполнял маневр Ti для перехода к цели, либо, если были какие-то проблемы, переходил на равнопериодическую «футбольную» орбиту и описывал эллипсы в стороне от цели.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Варианты со сближением за 2 или 3 витка

Другие ограничения могли быть связаны с выхлопом маневровых двигателей шаттла, который не должен был попадать на цель. По этой причине основными стали два варианта финального сближения — по вертикальной или горизонтальной осям. В этом случае, благодаря орбитальной механике, импульсы двигателями надо было делать вбок.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

В 1997 году приняли модифицированный вариант стабильной орбиты, еще более удобный и позволяющий экономить еще больше топлива, а после катастрофы «Колумбии» добавили маневр кувырка на финальном сближении.

Знакомые траектории новых кораблей

Теперь вы уже умеете читать траектории кораблей, и для вас совершенно ясно, как, например, сближается Crew Dragon с МКС.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

На схеме отлично видны и даже подписаны две коэллиптические орбиты, значит Crew Dragon сближается по модифицированной траектории, которая когда-то предлагалась для шаттлов. Разница высоты второй коэллиптической орбиты составляет всего 2,5 км, это гарантирует низкие относительные скорости.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Траектория финального сближения связана с виртуальной сферой, которая окружает МКС, и в нее можно заходить только для непосредственно стыковки. Поэтому, когда точка прицеливания лежит ниже станции, а стыковаться нужно, как, например, в случае Crew 4, к зенитному (верхнему) узлу модуля Harmony, то запретную зону придется облетать.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

У Boeing Starliner очень похожая траектория, но переход на вторую коэллиптическую орбиту производится с проходом под станцией и уходом назад, а разница высот второй коэллиптической орбиты составляет 5 км.

Быстрее и быстрее

В СССР новая система «Курс» на смену «Игле» появилась в 1986 году. Она уже позволяла более продвинутые траектории сближения и не требовала разворота станции навстречу кораблю. Скорее всего, вы слышали про мем “In Soviet Russia все наоборот”. Забавно, но он работает в орбитальном сближении — на «Союзах» коэллиптическая орбита используется перед орбитами фазирования, а не после, как на Западе. А финальный переход немного похож на идею из диссертации Олдрина — когда высота станции над горизонтом составляет 23°, корабль выполняет маневр перехода на траекторию финального сближения. Но он выполняется в направлении не на станцию, а по вектору орбитальной скорости, т.е. это более экономный Гоманов переход и встреча состоится через пол-витка.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Траектория перехода в относительных координатах, t’0 — симметричная траектория, для сближения сверху и спереди, источник

Во время финального сближения «Курс» позволяет в автоматическом режиме производить сложные облеты станции от точки прицеливания к оси стыковочного узла.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Источник

В том же 1986 году была выведена станция «Мир» и для нее перевели «Союзы» от суточной схемы к двухсуточной. Во времена «Салютов» стыковка через сутки диктовалась удобством зон связи. Станция «Мир» должна была расширяться новыми модулями, и маневрировать ей для формирования нужного фазового угла становилось бы все более накладно. А двухсуточная схема имела очень большой диапазон возможных фазовых углов, целых 150°. Однако она была дискомфортна для людей. Прошли годы. Космонавты терпеть приучены, а вот начавшим летать к МКС космическим туристам было плохо. Для того, чтобы сделать полет к МКС комфортнее российские баллистики задумались о более коротких схемах. В 2012 четырехвитковую шестичасовую схему отработали на грузовых «Прогрессах», а с 2013 года стали применять на пилотируемых кораблях.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка
Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Еще один вариант представления орбит, по высоте над поверхностью со временем. Полет «Союз МС-11». Участок 1 очень похож на коэллиптическую орбиту, 2 — орбита фазирования, 3 — биэллиптический переход к станции за три импульса, высота 23° в районе △V6. Источник

Но четыре витка не предел. После тестов на грузовиках с 2018 года, корабль «Союз МС-17» долетел до МКС за два витка или три часа.

Магия орбитального рандеву Сближение, Стыковка, Орбитальная механика, Баллистика, Длиннопост, Космический корабль, Наука, Космос, Гифка

Обратите внимание, насколько стал меньше допустимый диапазон фазовых углов

Но и это еще не все. Сейчас ведется подготовка к одновитковой схеме. После выведения корабль перейдет на коэллиптическую орбиту и, когда высота станции над горизонтом составит 23°, выполнит маневр перехода на траекторию к МКС. Здесь будет еще сложнее, фазовый диапазон составит всего-то 1°. Но у баллистиков есть хак — можно выйти на совсем немного отличающуюся плоскость орбиты, и за счет этих маневров расширить допустимый фазовый диапазон.

Развитие баллистики не остановилось, наоборот — сейчас аппараты летают по все более сложным орбитам. И уже в этом десятилетии нас должно ждать увлекательное зрелище — смотреть, по какой траектории посадочный модуль HLS на базе Starship будет сближаться со станцией Gateway на почти прямолинейной гало-орбите Луны.

Оригинал

Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные посты!

Показать полностью 24
Сближение Стыковка Орбитальная механика Баллистика Длиннопост Космический корабль Наука Космос Гифка
22
7
serafal
2 года назад
Лига Потерянных Игр

Старая игра про обстрел замков⁠⁠

Помогите вспомнить название игры. Насколько я помню, там мы играли, пытаясь из одного замка расстрелять другой замок из пушек, катапульт и прочего подобного. Также там была магия. Играть можно было за одну из четырёх королев - леса, льда, пустыни и, кажется, огня. И у каждой королевы было уникальное осадное орудие - у королевы льда была ультра-мортира, а у королевы леса был, кажется, требушет

[моё] Игры Замок Королева Магия 3D Баллистика Текст
2
55
Dasha111222
Dasha111222
2 года назад
Книжная лига

Про книжки. Учебник по баллистике⁠⁠

Всем привет!


*Далее будет одно фото выстрела в упор, если для кого-то это непереносимо, то предупреждаю сразу*


Отвлечёмся от художественной литературы и обратим внимание на учебник по судебной баллистике А.В.Кокина и К.В.Ярмака.


Как-то очень давно, когда я ещё училась в школе, мне в руки попался учебник по судебной криминалистике, я открыла его наобум, с середины, начала читать и мне очень понравилось. В последующем ЕГЭ и университет отвлекли меня от мыслей о том учебнике, но в 2017 году я вспомнила о нём. И вот, спустя 5 лет, наконец-то я прочитала эту книгу! Скажу сразу, что у меня было романтизированное представление о судебной баллистике, я думала, что буду как Декстер рассматривать пятна крови, а я прочитала историю создания оружия, но несмотря на то, что мои иллюзии рассеялись, мне очень понравилась книга, хоть иногда было достаточно тяжело читать, так как многие термины были незнакомы и в ежедневной активности я не использую эту лексику.


Что понравилось.


Бесспорно, что я неимоверно обогатилась знаниями после прочтения этой книги, хотя наверняка запомнила не всё. Я узнала, что такое нарезы – это специальные углубления внутри ствола, которые закручивают пульку, чтобы увеличить её скорость, дальность полёта и убойную силу. Никогда об этом не задумывалась в жизни, а ведь правда, по всем законам физики «закрученная» пуля обладает преимуществами по сравнению с пулей, которая вылетает из ствола напрямую.


Также я ознакомилась с историей создания экспансивных пуль, которые запрещены для использования с 1899 года. Тут мне сразу вспомнилась книга Б.Акунина «Азазель», где Фандорину грозил предатель Пыжов «Вместо красна личика — красна кашица». Вероятно, там использовались такие же пульки. К сожалению, как часто бывает и в природе, хищники выглядят очень привлекательно (Это кожа убийцы, Белла), пуля эта раскрывается очень красиво, как настоящий цветок и глядя на неё сложно представить, что она ещё более смертельна для человека, чем обычная.

Про книжки. Учебник по баллистике Литература, Чтение, Обзор книг, Мнение, Писатели, Длиннопост, Баллистика, Оружие

Настоящий смех у меня вызвал бесствольный пистолет «Оса», когда я перевернула страницу и увидела его иллюстрацию, я подумала, что это какой-то демонстрационный учебный макет такой забавный, оказывается нет, тоже оружие. Может когда «Оса» вырастет, она станет настоящим пистолетом как ТТ или ПМ.

Про книжки. Учебник по баллистике Литература, Чтение, Обзор книг, Мнение, Писатели, Длиннопост, Баллистика, Оружие

Есть также и минусы в любознательности, когда я хотела понять устройство ударно-спускового механизма и пыталась найти видео на Ютубе, иллюстрирующие как УСМ работает, глупые рекомендации настроились и теперь предлагают мне видео со всякими личностями криминальной наружности, которые «обзирают» оружия или и учат как собрать пистолет дома. Но были и хорошие видео: как казак учит какого-то пострелёнка как заряжать исторический пистолет, для которого нужно использовать аж бумажные пули.


Очень интересно было увидеть след от выстрела в упор, надеюсь, что в жизни я его увижу только на картинке. К сожалению, иллюстраций следов от выстрела на среднем и дальнем расстоянии в книжке не было, поэтому пришлось всматриваться только в след в упор, но вероятно, это самый «интересный» из возможных, потому что при выстреле в упор пуля идёт вперёд, а пороховым газам деваться некуда, и они идут назад, отчего и образуется красный кружок, который вы видите вокруг самого ранения. Если вам интересно, от определить был ли совершён выстрел в упор можно по тому, что в рану попадают следы пороха, смазки или пыжа (это мягкое вещество, например войлок или кожа, используемое в гладкоствольном оружии для того, чтобы пороховые газы отработали по назначению), а в стволе наоборот – материал преграды это кровь, нити одежды или мозговое вещество. Так что вот как оно всё интересно при выстреле в упор.

Про книжки. Учебник по баллистике Литература, Чтение, Обзор книг, Мнение, Писатели, Длиннопост, Баллистика, Оружие

Единственное, что мне не понравилось – касается оформления учебника. Сначала шли иллюстрации, а потом уже теоретический материал. Это не очень удобно, так как глядя на иллюстрацию хочется уже предметно понимать об чём, как говорится, речь.


Заключение.


Конечно, мне очень льстит, что я прочитала эту книжку и смогу теперь в приличном обществе щегольнуть такими терминами как «казнозарядный», «нарез», «пыж» опять-таки. Теперь в оружии мне многое стало более понятным, как оно работает, как интересно оно создавалось и как много там зависит от мельчайших деталей. В будущем всё же попробую прочитать книгу по судебной криминалистике, узнаю ещё больше, чего жду с нетерпением!



Следующий пост будет о сборнике писем Ван Гога брату.

Про книжки. Учебник по баллистике Литература, Чтение, Обзор книг, Мнение, Писатели, Длиннопост, Баллистика, Оружие
Показать полностью 4
Литература Чтение Обзор книг Мнение Писатели Длиннопост Баллистика Оружие
24
DELETED
3 года назад
Оружие и самооборона

Что будет если? Оружейка⁠⁠

Короче ребзи, вот такой дилетантский вопрос.


Что если создать какой то раствор, который бы достаточно быстро твердел
Который бы при выстреле воспламенялся с достаточно высокой интенсивностью и температурой горения

По моей гипотезе огниво на кончике снаряда если будет обладать достаточной интенсивностью, являясь при этом плазмой, должно снижать трение о воздух. Что в свою очередь должно увеличить начальную скорость снаряда.

Либо воспламеняться при попадании, и соответственно увеличивать пробивную силу, буквально прожигая поверхность.

И если это хоть сколько то реально, вопрос что это может быть за субстанция?

Физика Баллистика Снаряд Оружие Вопрос Химия Текст
21
502
Robokotik
Robokotik
3 года назад
Оружейная лига

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом⁠⁠

Часть 1

Итак, радиально маршруту смертоносного путешествия пули расходится поток воздуха, формируя временную пульсирующую полость.

Пусть пока будет пуля 5,45-мм патрона 7Н6 автомата АК-74, чтобы сохранить интригу
Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

Пульсирующей она называется потому схлопывается по достижении максимального размера, который, как легко заметить по картинке, гораздо больше, чем собственно раневой канал, но насколько сильный урон она наносит тканям? Зависит от структуры ткани – например мышца переживёт удар куда легче селезёнки или печени, но вне зависимости масштабов повреждения очевидно, что чем больше пульсирующая полость, тем обширнее и тяжелее будут повреждения, а для того чтобы оценить размеры этой самой области используют имитаторы из баллистического желатина или пластилина. К сожалению, человек не состоит на 100% из желатина, так что переносить напрямую результаты отстрела на организм будет неправильно, но вот сравнить воздействие двух боеприпасов получится с лёгкостью, чем мы сейчас и займёмся!

Существуют и настоящие произведения искусства с имитацией органов, костей и даже кровеносных сосудов, Фланелевый Папаша любит баловаться с подобными манекенами в своих видео (слабонервным и ужинающим не смотреть, хоть и не жесть):

Итак, в жирном углу ринга у нас 1911-оид и патрон .45 ACP (никаких "Автомагов" под .44 Magnum, @Fiano !) с оболочечной 230-грановой пулей:

Пусть будет ультрапафосный STI Costa HOST, масштаб патронов условный

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост


Начальная скорость пули – 255 м/с, что даёт нам дульную энергию примерно в 485 Дж.
Посмотрим, как пуля себя поведёт в желатине:

10% желатин, размер блока 35x15x15 см, выстрел с 25 метров

Штош, неплохо. Хорошо видно, что несмотря на невысокую скорость пули, пульсирующая область на пике в многократно превышает диаметр раневого канала, пуля с лёгкостью пробивает все 35 см имитации мягких тканей, думаю, можно считать что ни кожа, ни кости, ни даже ватник (бытовал такой миф времён Великой отечественной, мол ППШ пробивает немца вдоль, а ленд-лизный "Томпсон" не способен пробить даже засаленный ватник) не будут препятствием для 45 калибра.
Правда, отсюда же вылезает и негативный эффект – есть шанс того, что пуля, пробив злоумышленника, которого мы пытаемся остановить, может задеть какого-нибудь бедолагу позади него, поэтому силы правопорядка давно используют экспансивные и разрушающиеся пули.

В быстром углу ринга у нас ожидаемо FN Five-seveN и патрон SS195LF с оболочечной пулей массой в жалких 27 гран:

Безумные скиллы фотошопа! Обратите внимание на полость в головной части пули

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

Пуля SS195LF бессвинцовая, вместо свинца используется алюминий, Грета Тунберг одобряет, но масса в 28 гран (1.7 г) это конечно мдемс... Зато начальная скорость – бешеные 777 м/с, что даёт нам даже бóльшую дульную энергию в 528 Дж! Но поможет ли это маленькой остроконечной пульке хотя бы приблизиться по поражающим факторам к .45? Давайте посмотрим:

В данном примере используется более плотный двадцатипроцентный желатин, скорость при контакте – 645 м/с


Лицо .45 ACP:

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

Пуля моментально оформила огромную пульсирующую полость, и практически сразу после попадания в желатин начала выделывать кренделя, разворачиваясь во все стороны подряд, и вот у нас уже аккуратный кругленький раневой канал диаметром 5.7 мм периодически превращается в нечто шириной в 5.7 мм и длиной в 21.6 мм, до кучи пуля, судя по всему, ещё и осталась в пределах блока, то есть потратила всю свою энергию на дебош внутри имитатора организма...

Как так?

Характерной особенностью является свободное пространство длиной около 5 мм в головной части [о пуле 5,45 мм патрона 7Н6 автомата АК-74 - прим.]. Его назначение - в смещении центра тяжести в сторону донной части, что заставляет пулю менять положение в начальной стадии пути в тканях человека...


Малокалиберная пуля обладает большим поражающим действием, так как способна отдавать поражаемому объекту большую долю кинетической энергии по сравнению c пулей среднего калибра. Данный тип пуль позволяет говорить о новой, качественно отличающейся совокупности конструктивных и баллистических свойств, обеспечивающих интегрирующее поражающее действие: высокая начальная скорость, малая устойчивость в полете и в тканях, малая масса, смещенный к хвостовой части центр тяжести, мягкий сердечник.

– Военно-полевая хирургия. Руководство к практическим занятиям (под редакцией профессора М.В. Лысенко, 2010 г.), и не говорите теперь что я не привожу источники!


Ну и пример пульсирующей полости малокалиберной пули автомата АК-74 в сравнении со "среднекалиберной" АКМовской, запечатленный на баллистическом пластилине:

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

Что ж, победитель соревнования, думаю, определён – судя по всему, оболочечная пуля "потешного дырокола" FN 5.7х28 по всем параметрам, имеющим значение в рамках убойного/останавливающего действия, превосходит оболочечную .45 ACP – больше раневой канал, больше пульсирующая полость, больше переданной энергии. Конечно, я тут немного схитрил – в 2021 году никто в здравом уме не будет использовать оболочечную пулю 45 калибра для самообороны или охраны правопорядка, а убойное/останавливающее действие экспансивных пуль этого калибра (а их на рынке, наверное, десятки, если сотни вариантов) куда более впечатляющее. Но у 5.7 тоже есть экспансивные варианты, и они проявили себя во всей красе в ходе одного жуткого, но очень показательного инцидента...

В 2009 году военный психолог армии США Нидал Малик Хасан получил звание майора, но это не сильно его обрадовало – дело в том, что Хасан был правоверным мусульманином и очень переживал по поводу предстоящей отправки в Афганистан. Не исключено что он боялся умереть, но больше всего его беспокоило другое – он очень не хотел стрелять в братьев по вере.

Нидал Хасан

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

Масла в огонь подливала его профессиональная деятельность – ему часто приходилось слушать рассказы солдат об ужасах войны, что пугало его ещё больше, Нидал даже писал в МинОбороны, требуя разрешить солдатам-мусульманам не участвовать в боевых действиях во избежание последствий, но, само собой, его просьбы были проигнорированы – взялся за гуж, не говори что ингуш, как грится. Спасение от этих переживаний Хасан находил в религии, и, как это водится у представителей самой мирной™, всё больше радикализовывался.

31 июля Хасан зашёл в оружейный магазин и попросил у продавца "самый технологически продвинутый пистолет, который есть на рынке, и с самым большим объёмом магазина", думаю, вы поняли какой пистолет хором посоветовали ему все, кто находились в тот момент в магазине... На следующий день после покупки Five-seveN Хасан вернулся и купил дополнительные магазины, а так же 3 тысячи (!) патронов SS192 и SS197SR с экспансивными пулями.
Отдадим дальнейшие подробности на откуп Лейтенанту Дэну и сразу перейдём к делу – 5 ноября Хасан приехал на базу Форт-Худ, зашёл в здание центра подготовки солдат, достал свой FN, заорал "Аллаху акбар!" и открыл огонь по тем самым людям, которым должен был помогать и вместе с которыми воевать.

Свидетели описывают, что изначально Хасан стрелял во все стороны, и лишь потом начал целиться в конкретных солдат. Один из выживших, сержант Майкл Дэвис, сказал: "Стрельба была почти беспрерывной. Когда я услышал её, подумал, что стреляют из М16".

Один из военнослужащих проводит непрямой массаж сердца раненому

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

У военных не оказалось оружия при себе, но просто так сдаваться они не собирались. Капитан Джон Гаффани попытался остановить Хасана, но даже не смог добежать до него и был убит на месте; гражданский фельдшер Майкл Кэхилл попытался уебать убийцу стулом, но тоже был застрелен; специалист Логан Барнетт швырнул в Нидала складной стол, получил в ответ пулю в бедро, левую руку и локоть, но остался жив.

Вскоре на место стрельбы прибыла сержант гражданской полиции базы Кимберли Манли, они с Хасаном встретились уже снаружи. Сержант успела открыть огонь из своей "Беретты" М9, но стрелок выпустил в неё три пули – первая не попала в цель, угодив в водосток, её осколки легко ранили Кимберли, а вот следующие попали ей в ногу, сломав бедренную кость. Нидал подошёл к прекратившей сопротивляться Манли и пинком отбросил её пистолет, не став добивать (по всей видимости, Хасан намеренно убивал только военнослужащих, не трогая гражданских, за исключением атаковавшего его стулом Кэхилла).

Всё закончилось с прибытием ещё одного сержанта полиции, Марка Тодда: подловив момент, когда Хасан перезаряжался, Тодд выпустил в него пять пуль, сваливших стрелка и заставивших его потерять сознание.

Всего Хасан выпустил 214 пуль, убив 13 человек и ранив 32.
Из 13 убитых: по 4 данных нет (на зарубежных форумах говорят, что все убиты выстрелом в центр масс), 1 убит выстрелом в голову, 1 в спину (неясно в какую именно область), 1 в живот, остальные 6 – в грудь.
Большинство выживших получили ранения в конечности, 8 были ранены в спину (опять же непонятно куда конкретно), попадания в грудь пережили лишь трое (причём одному пуля вошла в грудь предварительно пробив руку), указанные в статье ранения головы - попадания по касательной или без конкретики.


Какие выводы можно сделать из этих данных?
1. 5.7x28 обладает впечатляющим убойным действием – пережить попадание в центр масс шансов мало, а умереть на месте от одной пули в грудь – запросто.
2. Вне зависимости от того, что мы подразумеваем под останавливающим действием и как мы его считаем – оное у 5.7x28 весьма высокое: убийце противостояли профессиональные мотивированные военные и сотрудники сил правопорядка, но остановить Хасана смогли только пять девятимиллиметровых пуль.

3. У 5.7x28 достаточно дури, чтобы ломать кости (в том числе бедренную, самую прочную в организме) и провоцировать травматический шок – Манли рухнула на землю после двух пуль в ногу и не смогла продолжить сопротивление.

Какой-то негр пожимает руку Манли

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

И при всей этой внушительной мощи боеприпаса, FN Five-seveN обладает очень низким импульсом отдачи (по сравнению с оружием под .45 ACP, .40 S&W или тем же 9x19) и огромной ёмкостью магазина в 20 патронов!

При самообороне с оружием нельзя надеяться на то что злоумышленник упадёт после первой же пули, не говоря уже о том, что мы этой самой пулей сразу же попадём. 70-80% пуль при огневом контакте уходят в молоко, ведь в критической ситуации мы не поднимаемся до уровня наших ожиданий, а падаем до уровня своей подготовки, а для M1911 или шестизарядного револьвера это означает что мы попадём в цель в лучшем случае один раз, и даже если считать что экспансивная пуля 45 калибра или .44 Magnum превосходит 5.7 по ОД, разве можно полагаться на одно-единственное попадание? Думаю, нет.

Так почему же все полицейские департаменты по всему миру ещё не выкинули на помойку свои "Глоки" и "Зиг-Зауэры", накупив FN вместо них? В комментариях к постам, в которых обсуждались PDW и соответствующие боеприпасы, неоднократно давали ответ, с которым я согласен. Если коротко, то лучшее – враг хорошего, а если подробнее...

В конце 80-х НАТО внезапно озаботилось одной проблемой – в СССР на вооружение был принят бронежилет 6Б2 с титановыми пластинами и арамидной тканью в качестве бронеэлементов, который с легкостью держал любые имевшиеся на вооружении стран НАТО патроны 9x19, а многие военнослужащие в тылу были вооружены только пистолетами или пистолетами-пулемётами под этот патрон, так что существовал неиллюзорный риск того, что на голову этим самым тыловикам приземлится soviet spetsnaz и порубит их на холодец малыми пехотными лопатками, пока тыловики будут безуспешно пытаться пробить их бронежилеты. В связи с этим НАТО объявило программу PDW, в рамках которого порекомендовало разработать оружие, способное пробить аналог такого бронежилета – цель CRISAT. Но возникло 2 проблемы:

1. Когда речь идёт о закупках вооружения, министерства обороны стран-участниц рекомендациями НАТО обычно вытирают жопу (если инициатива не исходит от США, конечно же)
2. Советский Союз внезапно предательски развалился, зарубив этим фактом кучу перспективных программ вооружения стран НАТО, но ещё до этого успел принять на вооружение бронежилеты, которые были не по зубам не то что будущим PDW, но и винтовкам под 5.56мм патрон M855.
Так что военным свежеиспечённый пистолет-пулемёт/PDW FN P90 оказался попросту не нужен, а где нет военного заказа – нет и массового производства, а значит и низкой цены, так что полицейским департаментам за редкими исключениями оружие под редкий патрон оказалось просто не по карману.

Тем не менее, какую-никакую популярность в спецподразделениях подобное оружие таки получило, в том числе и в весьма крутых:

US Secret Service, тамошнее ФСО, с P90 (Five-seveN тоже состоит у них на вооружении)

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

SEAL Team 6, они же "морские котики", с MP7 – немецким конкурентом P90
Уже постил это фото в комментариях, но никто так и не нашёл майндфак

Имеет ли размер значение? Часть 2: Майор-террорист и пули с подвохом Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Мат, Видео, Длиннопост

Так что, имеет размер значение?
Всё-таки в первую очередь важно то, как именно пуля сконструирована и как она ведёт себя при попадании в цель; при прочих равных, конечно же, чем больше энергия – тем лучше, но необходимо соблюдать баланс между прочими параметрами – импульсом отдачи, ёмкостью магазина и другими. Что касается 5.7x28 – во-первых, хочу поныть что мало кому из нас удастся опробовать Five-seveN или PS90 в стрельбе по картонкам – в тирах России можно найти много всего, вплоть до пресловутого Desert Eagle, но ничего под 5.7...
А во-вторых, можно с уверенностью считать, что с убойным и останавливающим действием у этого боеприпаса всё в порядке, ну или как минимум потешным дыроколом его точно не стоит считать!

Показать полностью 10 3
[моё] Оружие FN Colt1911 Баллистика Мат Видео Длиннопост
94
280
Robokotik
Robokotik
3 года назад
Оружейная лига

Имеет ли размер значение? Часть 1: Останавливающее действие – миф или реальность?⁠⁠

На волне постов про PDW и всякое такое

Дисклеймер: автор поста НЕ является дипломированным медиком или судмедэкспертом, не проходил специального обучения, все данные взял из открытых источников, таких как статьи оных медиков и экспертов, срачи на форумах и, совсем немного, специализированной литературы, поэтому прошу не относиться ко всему написанному как к истине в последней инстанции, полноценному научному исследованию или, упаси г-сподь, руководству к действию.

Пост в юмористическом ответвлении одного популярного паблика ВК на военную тематику:

Имеет ли размер значение? Часть 1: Останавливающее действие – миф или реальность? Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Медицина, Мат, Длиннопост

Рассмотрим следующую гипотетическую ситуацию – мы стоим в некоем замкнутом пространстве, и на нас несётся Джордж Флойд агрессивный мужчина огромного роста и внушительного телосложения, а его намерения вполне очевидны – он собирается открутить нам голову и поместить её в нашу же прямую кишку.
На наше счастье на столе перед нами совершенно случайно оказались два пистолета – FN Five-seveN и Colt M1911 (или любой его современный аналог), магазины обоих полностью снаряжены патронами с пулями с цельнометаллической оболочкой. Выхода нет – придётся стрелять, но какой же пистолет выбрать?
Кажется, выбор очевиден – конечно же старый добрый 1911! Мощщщная и жирная пуля 45 калибра в этой ситуации предпочтительнее потешного 5.7-мм дырокола, ведь у неё куда выше останавливающее действие. Многие комментаторы, думаю, согласятся с этим решением.

Но так ли это на самом деле? Давайте выясним! И начнём с самого термина "останавливающее действие".

Останавливающее действие (останавливающая способность) — характеристика пули, определяющая усреднённую степень потери противником способности к совершению враждебных действий после попадания в него пули...
Останавливающее действие пули тем сильнее, чем скорее нарушаются функции живого организма после её попадания, что непосредственно зависит от степени поглощения целью кинетической энергии пули и потому наиболее резко выражено у тупоконечных пуль (классический пример — пуля патрона к револьверу системы Нагана): они проникают относительно неглубоко, быстро тормозятся и создают мощную ударную волну, которая вызывает объёмное сотрясение (временную пульсирующую полость) и контузию прилежащих органов и тканей, что дезориентирует цель. Остроконечные же пули, наоборот, как правило проникают глубоко и замедляются плавно, более рассекая, чем сминая среду перед собой: из-за скорости рассечения нервных окончаний зачастую проникновение, как таковое, даже не ощущается солдатом (особенно в напряжённых боях из-за высокого содержания адреналина в крови), а ощущается скорее, как «удар», словно тяжёлым тупым предметом. Ранения такого типа могут даже оказываться сквозными, но не выводить цель из строя сразу, особенно если не задеты жизненно важные органы.

– Википедия

Дело закрыто! 5.7 сосёт жопу, спасибо что прочитали, всем пока!

Имеет ли размер значение? Часть 1: Останавливающее действие – миф или реальность? Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Медицина, Мат, Длиннопост

На самом деле выше отличный пример того, почему "Википедию" нельзя считать хорошим источником информации – ни единой ссылки на документы или научные исследования в статье нет, только на видосики с ютуба и откровенно говоря шизофреническую статейку. Согласимся с определением – ОД это способность пули вывести из строя или обездвижить цель, но как её измерить? Тут у нас начинаются проблемы – несмотря на то, что термин имеет хождение уже очень давно, научного консенсуса по методологии определения ОД... попросту не существует. Поэтому зайдём с другой стороны – какие факторы заставят цель прекратить буянить?


Первое, что приходит в голову (хаха, каламбур!) – поражение центральной нервной системы: действительно, цель с простреленной башкой остановится моментально (и перманентно) с вероятностью, близкой к 100%. Однако, рассматривать этот фактор нет особого смысла – во-первых, ни один инструктор по самообороне никогда не порекомендует стрелять в голову, так как голова маленькая, подвижная, попасть в неё сложно, так что всегда есть риск промахнуться, рекомендуется стрелять в центр масс. Во-вторых, в данном случае между 5.7мм и .45 пулями не будет никакой разницы – попадание любой из них будет фатальным.


Точно так же можно сразу отмести поражение позвоночника – да, поражение любого позвонка в зависимости от номера приведёт либо к моментальной смерти, либо к тому что цель рухнет как подкошенная, лишившись канала управления ногами, но попасть в позвоночник ещё сложнее – он, сука, узкий, да ещё и подло прячется под кожей на спине. То же самое относится к ещё более мелким нервным волокнам по всему телу – поразить их можно разве что случайно.


Стрельба по конечностям в надежде сломать кость, лишив цель подвижности или возможности манипулировать оружием – излюбленный метод стрельбы российских полицейских. Это самый опасный (для обороняющегося) метод остановки противника – мало того что ноги-руки очень подвижны, в них ещё сложнее попасть, чем в голову, так ещё и иммобилизовать цель получится лишь при определённой доле везения – в кость ещё попасть надо, а поражение мягких тканей может и не помешать цели передвигаться и использовать оружие. Наши стражи порядка так любят шмалять по ногам больше из опасения неприятностей с законом и служебных взысканий, собственных гуманистических соображений, а также, подозреваю, из-за недостаточного уровня подготовки – многие из них скорее всего не в курсе, что остановить человека выстрелом в ногу не так просто, а убить – вполне реально...


Поражение бедренной артерии приведёт к сильнейшей кровопотере, если своевременно не оказать первую помощь, наложив жгут, пострадавший умрёт в лучшем случае через 2-3 минуты

Имеет ли размер значение? Часть 1: Останавливающее действие – миф или реальность? Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Медицина, Мат, Длиннопост

Впрочем, иногда это прокатывает...

Я забежал в здание и увидел, как вооруженный молодой человек спускается по лестницам. Я крикнул ему «Бросай», но он направил оружие на меня и выстрелил. Я выстрелил в ответ, и он упал. Я подбежал к нему, забрал оружие, патроны и нож и начал оказывать первую помощь.

– Константин Калинин, инспектор ДПС, обезвредивший пермского стрелка выстрелами по ногам и оказавший ему ПМП

Но почему же в этом случае стрелка удалось остановить? Почему он прекратил стрелять и сопротивляться, не будучи раненым в голову и даже торс?
Скорее всего прокнул фактор, который часто, хоть и не очень правильно, называют "болевым шоком".

Официальной медицине такой термин незнаком, однако используется направо и налево, и мало кто будет спорить с тем, что:
1. Огнестрельное ранение – это пиздец болезненно;
2. Люди теряют сознание или впадают в шоковое состояние вследствие ранения.

В основном это состояние вызывается травматическим шоком, обусловленным резкой кровопотерей (а вовсе не болью как таковой) и её последствиями (падением АД, например), кроме того немалую роль играют психологические причины – сильнейший стресс, вызванный осознанием факта ранения и острой болью, и вот уже наш берсерк валяется на холодном полу, воет, мычит и зовёт маму, ну или просто теряет сознание.
Но можно ли надеяться на психологические причины? Думаю, нет: все видели ролики на Ютубе про американских полицейских, на которых они всаживают из своих "Глоков" одну экспансивную пулю за другой в центр масс цели, а та продолжает переть как танк и падает лишь после дюжины попаданий. Нападающий может находиться, как говорят юристы, в состоянии аффекта, или под действием психоактивных веществ и стимуляторов (тот же крэк, например, весьма распространённый в чёрных гетто, амфетамины/метамфетамины, банальный алкоголь, двойной эспрессо).

И поскольку нам сам б-г (и инструктор по самообороне) велел нам стрелять в центр масс, то мы словили джекпот – этот самый центр масс (торс) невероятно богат на всяческие сосудики, повреждение которых вызовет обильную кровопотерю и тот самый травматический шок:

Имеет ли размер значение? Часть 1: Останавливающее действие – миф или реальность? Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Медицина, Мат, Длиннопост

Сердце – тут всё понятно, одно попадание и моя остановочка.
Лёгкие – снабжают кровью весь организм, и хоть и двое их – учитель и ученик, но повреждение даже одного крайне опасно – летальность СОПЛ (синдрома острого повреждения лёгких) составляет 35-50%, а эффект в виде острой лёгочной, а заодно и сердечной недостаточности, проявится мгновенно, организм злоумышленника резко лишится значительной части кислорода из-за дисфункции лёгкого вкупе с падением АД.
То же самое касается почек, ну и печени – они так же забиты сосудами, а уж про здоровенные сосуды типа аорты и говорить нечего.
Именно поэтому эти органы называются жизненно-важными (ЖВО) – их повреждение не только чревато прекращением жизнедеятельности, но и приводит к недееспособности цели, именно поэтому бронепластины современных бронежилетов прикрывают именно ЖВО, отдавая остальное на откуп противоосколочным пакетам.

Спинная бронепластина форм-фактора SAPI на фоне ЖВО

Имеет ли размер значение? Часть 1: Останавливающее действие – миф или реальность? Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Медицина, Мат, Длиннопост

Подведём итоги: наиболее эффективный способ быстро остановить нападающего – это повредить его ЦНС, внутренние органы или сосуды; повреждение важных костей и артерий конечностей рассматривать не стоит, равно как и стрельбу по рукам-ногам, но в целом для них будут действовать те же самые правила – чем обширнее повреждения, тем выше шанс остановить цель; что касается психологических факторов – их стоит отмести сразу, нет абсолютно никакой гарантии того, что цель резко передумает, получив пулю, вне зависимости от её калибра. Ну, разве что можно напугать брутальным видом, которым зачастую обладают крупнокалиберные пистолеты и револьверы...

Do I feel lucky?' Well, do you, punk?

Имеет ли размер значение? Часть 1: Останавливающее действие – миф или реальность? Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Медицина, Мат, Длиннопост


Итак, вывод кажется можно сделать однозначный – останавливающее действие пули существует, и отличается у разных боеприпасов. Но мы рассматривали только одно определение (способность пули вывести из строя или обездвижить цель, напомню), но ведь существуют и другие, например "ОД – способность пули вывести из строя или обездвижить цель, не убивая её". Что ж, если речь идёт об огнестрельном оружии, такая формулировка на мой взгляд абсолютно бессмысленна – чем больше пуля повреждает органы цели, тем выше шанс нанести фатальные повреждения, даже при стрельбе по ногам-рукам.
Есть ещё такая попытка определить ОД (а заодно и описать, как его измерить) – "количество энергии, переданной пулей организму". Что ж, вариант, и главное хорошо согласуется с самоочевидным фактом – чем "мощнее" пуля (т.е. имеет больший запас кинетической энергии), тем больше повреждений она наносит. Само собой, переданная энергия тратится не на нагревание кишков, а на создание вторичных поражающих факторов, среди которых часто вспоминают пресловутый гидростатический шок.

Этот эффект был описан ещё во времена Второй Мировой полковником Фрэнком Чемберленом:

... жидкости приводятся в движение «ударными волнами» или гидравлическими эффектами ... в заполненных жидкостью тканях, <поражающие> эффекты и разрушение тканей распространяются во всех направлениях далеко за пределы раневого канала.

Однако многими учёными этот эффект прямо отвергается. Так, доктор Мартин Фэклер, занимавшийся изучением данных по ранениям и эффективности стрелкового оружия во Вьетнаме, отметил лишь два случая, когда удалённый от раневого канала орган был повреждён, а также приводил в пример ударно-волновую терапию – разрушение камней в почках и других образований при помощи акустических волн. Другие же исследователи парировали тем, что повреждение тканей в ходе УВТ вполне себе наблюдается, кроме того, Рональд Ф. Беллами в рамках того же исследования отметил, что 10% переломов костей произошли за пределами раневого канала, а также описал случай контузии лёгкого вследствие ранения плеча. Короче говоря, консенсуса по этому вопросу также нет, но на мой взгляд отбрасывать повреждение тканей ударной волной не стоит – по всей видимости, такой эффект вполне имеет место быть, хоть и не является первостепенным, и в следующей части мы рассмотрим его подробнее.

Так почему же некоторые говорят, что никакого останавливающего действия не существует, что это миф? Исходя из всего вышесказанного, думаю становится понятно, что этот термин в принципе избыточен, вместо него можно с лёгкостью использовать другой – убойное действие пули. Действительно – поражающие факторы, ведущие к "остановке" цели, абсолютно те же самые, что и для её фатального поражения.

Но, как бы мы это не называли, кажется 5.7 безнадёжно проигрывает .45 – даже если рассматривать лишь размер раневого канала как основной поражающий фактор, пуля калибра 11.43мм нанесёт куда больше повреждений, чем в два раза меньшая. Но не спешите с выводами – цельнометаллическая пуля 5.7x28 FN не так проста как кажется, у неё есть немалых таких размеров подвох, и ведёт она себя совсем не так, как от неё ждут. Как именно? Узнаем в следующей части!

Герои данной статьи

Имеет ли размер значение? Часть 1: Останавливающее действие – миф или реальность? Оружие, FN, Colt1911, Баллистика, Медицина, Мат, Длиннопост
Показать полностью 7
Оружие FN Colt1911 Баллистика Медицина Мат Длиннопост
143
15
kotyabraKa
kotyabraKa
4 года назад

Дайте помощь реального пацана⁠⁠

Ребят, я знаю, что на пикабу сидят люди с очень многосторонними увлечениями. Мне очень нужна помощь в выборе подарка для мужа. Сама я уже истощилась, потому что его увлечения не моего уровня мозга. Даю вводные.

Он с детства проектирует и делает самолеты. Знаете, такие модели из пенопласта (ну это я так думаю, что это пенопласт), внутри двигатель и какие то ардуины, он пультом таким здоровым управляет самолетиком и делает петли Нестеровых. Еще частенько сидит в каком то приложении типа автокада, проектирует определенное крыло, нейросеть учит какой то аэродинамике. Тесты проводит. Я совсем не знаю, какую такую ардуину ему подарить. Как то хотела сводить его в Комсомольске на завод Сухого, у подруги там папа работает. Папа ее сказал, что болгарина они на завод не пустят. Больше про самолеты ничего не знаю, поэтому что дарить - тоже.

Потом он ставил турбо на свой хендай купе, который я все время называю ниссаном. Ну, типа, настоящий пацан водит только ниссан. А муж злится на ниссае. Так вот , турбо он сам всю сделал, по роликам на ютюбе и книгам. И почти вставил все эти приблуды и интеркулеры, только нам срочно понадобилась машина и он разобрал все обратно. Все у него стоит, ждет своего времени. Тут я вообще хз, чего можно подарить. Мож диски на его хендай с такими желтыми штуками внутри?

Одно время он заинтересовался баллистикой и купил себе винтовку воздушную. Месяц смотрел видео про апгрейдинг винтовок, стряпал на 3D принтере какие то штуки, потом досмотрелся и купил воздушный пистолет. Ни разу не стрелял, но какие то тесты делал.

Собрал сам велосипед. Долго читал и смотрел ютюб, собрал, ездит. Неделю назад решил собирать велосипед шоссейный. Заказывает по детальке шимано или как там, собирает. Мож клаксон ему подарить?

Он фанат порша. Если на дороге он спрашивает, какая это машина едет, я автоматом говорю "порш", и чаще всего угадываю. Хотя даже если не угадываю, но обозвать мерседес поршем - это прям грех. Все видео на ютюбе плана "кто быстрее, порш 911 турбо S или GT какой то" он смотрел и знает. Но порш я ему подарить не могу, мне не хватает денег.

Хотя денег то у меня в принципе нет, я в декрете, но у меня есть его кредитка )

Хотела подарить ему плейстейшен, а он грит, что одному будет скучно играть.

Ранее я дарила ему супер мышку (искала по форумам программистов самую крутяцкую). Наушники сони за 16 тыщ, как оказалось - угадала с подарком, там какие то блокираторы внешнего шума стоят, что он их просто обожает.

В прошлом году дарила лего техник - порш. Собрал за один вечер, учитывая, что там книжка сборки толщиной в 2 пальца.

Мы живем в Болгарии, но я с ребенком счас в отъезде, на родине. И уже голову сломала.

Памагити!

Показать полностью
[моё] Помощь Совет Аэродинамика Шимано Porsche Баллистика Текст
34
Посты не найдены
О нас
О Пикабу Контакты Реклама Сообщить об ошибке Сообщить о нарушении законодательства Отзывы и предложения Новости Пикабу Мобильное приложение RSS
Информация
Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Конфиденциальность Правила соцсети О рекомендациях О компании
Наши проекты
Блоги Работа Промокоды Игры Курсы
Партнёры
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды Мвидео Промокоды Яндекс Директ Промокоды Отелло Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Постила Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии