ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 82
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Оказалось» что при моделировании этого явления можно воспользоваться аналогией с идеальной жидкостью. Выяснилось, что стальной конус при ударе о воду с огромной скоростью превращается в тонкую направленную струю и, как иголка, пронзает броню. При соответствующих подборах угла конуса можно получить скорость струи до 90 км/ч. С этой теорией М. А. Лаврентьева можно познакомиться по его статье «Кумулятивный заряд и принципы его работы». Большое усилие Лаврентьев потратил на использование кумулятивного эффекта для разработки теории направленных взрывов при устройстве плотин и пр. С помощью такого взрыва была построена плотина, защитившая Алма-Ату и каток Медео от селя. Теория Лаврентьева позволила не только использовать подмеченное опытным путем явление, а рассчитывать заранее его действие и при заданном усилии добиваться максимально возможного результата.
В период Великой Отечественной войны было широко использовано реактивное оружие. В качестве занимательного средства ракеты появились еще в X в. Первые боевые ракеты в России были изготовлены в 1815 г. по проекту генерала А. Д. Засядько. Они с успехом применялись в период русско-турецкой войны 1828-1829 гг., а позднее в Крымской войне 1853 - 1856 гг. В настоящее время ракетное оружие является наиболее опасным. Его действие распространяется на тысячи километров.
Известно, что еще К. Э. Циолковский много занимался ракетной техникой. Им были предложены методы расчета движения ракет. Его результаты были использованы при создании знаменитых советских «катюш». Таким образом, появлению на фронтах ракетного оружия предшествовала огромная работа не только конструкторской мысли, но и мысли математиков.
Глава 1.3 Совершенствование военной техники
Богатый опыт математиков в годы войны весьма поучителен. Он еще ярче высвечивает феноменальные достижения творцов новой техники, положивших на алтарь защиты Отечества весь свой талант, силу энергии, ум и вдохновение. В период Великой Отечественной войны техника была разнообразной и сложной. Она требовала широкого использования математических расчетов для ее изготовления и эксплуатации. Только с июля по декабрь 1941 года штаб Ленинградского фронта принял 422 изобретения и рацпредложения.
В годы войны поединок шел не только на полях сражений, но и в лабораториях ученых, в конструкторских бюро, в заводских цехах. Так, в специальном конструкторском бюро (СКБ) при заводе «Компрессор» было разработано 78, а сдано на вооружение 36 типов пусковых реактивных установок (гвардейских минометов). Уже к началу ноября 1942 года в Красной Армии их насчитывалось 1724. Всего во время войны было изготовлено свыше 7 тыс. «катюш», выпущено около 500 тыс. артиллерийских орудий всех систем и калибров. Первый залп по немецким войскам из опытного оружия был произведен 14 июля 1941 года. Он привёл врага в ужас.
Не менее важными явились достижения изобретателей и в других областях военной техники, благодаря чему фронт получал новое, передовое вооружение. Увеличение скорости полета самолетов требовало не только повышения мощности двигателей, но выбора оптимального профиля фюзеляжа и крыльев, а также решения многих других вопросов. Достижение блестящих результатов в совершенствовании боевых самолетов позволило А. С. Яковлеву и С.А. Лавочкину создать грозные истребители, С. В. Илюшину - неуязвимые штурмовики, А.Н. Туполеву, Н. Н. Поликарпову и В. М. Петлякову - мощные бомбардировщики. Например, за время войны в серийное производство были запущены 25 новых типов самолетов и 23 типа авиационных моторов. В каждом из них было заложено немало принципиально новых технических решений, что являлось результатом творческого труда не только авиаторов, но и специалистов других областей.
Но, овладевая большими скоростями, авиаконструкторы столкнулись с неизвестным ранее явлениями в поведении самолета. В определенных режимах работы моторов в конструкциях самопроизвольно возникало возбуждение, причем с большой амплитудой, и это явление (флаттер) вело к разрушению самолета в воздухе. Опасности подстерегали скоростные машины и на земле. При взлете и посадке самолета колеса вдруг начинали вилять из стороны в сторону. Это явление, названное шимми, нередко вызывало катастрофы самолетов на аэродромах. Выдающийся советский математик М. В. Келдыш (1911-1978) и возглавляемый им коллектив ученых исследовали причины флаттера и шимми. Созданная учеными математическая теория этих опасных явлений позволила авиационной науке защитить конструкции скоростных самолетов от появления таких вибраций. Ученые дали рекомендации, которые требовалось учитывать при конструировании самолетов. В результате наша авиация во время войны не знала случаев разрушения самолетов по причине неточного расчета конструкций, тем самым были спасены жизни многих летчиков.
Видная роль в деле обороны нашей страны принадлежит выдающемуся математику – академику А. Н. Крылову, чьи труды по теории непотопляемости и качки корабля были использованы нашими Военно-Морскими силами. Он создал таблицу непотопляемости, по которой можно было рассчитать, как повлияет на корабль затопление тех или других отсеков, какие номера отсеков нужно затопить, чтобы ликвидировать крен и насколько это затопление может улучшить устойчивость корабля. Использование этих таблиц спасло жизнь многих людей, помогло сберечь огромные материальные ценности.
Изобретательский талант, непрерывный поиск более совершенных решений и неистовый труд конструктора М.И. Кошкина, его соавторов А.А. Морозова, Н.А. Кучеренко, М.П. Таршинова, А.А. Малоштанова, Я.И. Барана, В.Г. Матюхина и др. были заложены в прославленный танк Второй мировой войны Т-34.
Сконструированный Ю.Б. Кобзаревым, П.А. Погорелко, Н.Я. Черенцовым на базе изобретения П.К. Ощепкова прибор позволял обнаруживать вражеские самолеты. Трал П.М. Мугалева дал возможность проходить минные поля противника. С помощью простого и эффективного оружия, предложенного В. Кошкиным (бутылка с горючей жидкостью), поджигались фашистские танки на подступах к Москве. Бронебойный подкалиберный снаряд Н. Рахманова мог пробивать броню любой крепости и толщины.
Большую роль в развитии авиации сыграли работы академика Н.Е. Кочина, отдавшего последние годы своей научной деятельности МГУ. Значительным вкладом Н.Е. Кочина в победу явились разработка и решение комплекса задач «теории круглого крыла», в которых впервые было дано строгое решение для крыла конечного размаха, что давало возможность точно рассчитывать силы, действующие на крыло самолета во время полета. Н.Е. Кочин академик мехмата МГУ дал практическое решение задачи по теории полетов самолетов на малой высоте.
Важная для ПВО задача об устойчивости формы аэростата воздушного заграждения, а также прочности тросов заграждения была решена профессором Х.А. Рахматулиным.
В начале войны молодые ученые мехмата А.А. Космодемьянский и Л.П. Смирнов выполнили исследования, имеющие непосредственное отношение образцам пороховых ракет, получивших название «катюш».
В осажденном Ленинграде великий математик Яков Исидорович Перельман прочитал десятки лекций воинам-разведчикам Ленинградского фронта, Балтийского флота и партизанам о способах ориентирования на местности без приборов.
| |
Глава 2 Участие математиков в военных действиях
1.3 Математика в артиллерии
Математические знания были нужны и непосредственно в бою. Известно, что такой род войск – артиллерия без расчетов не мог бы существовать. На фронте были и специальные расчетные части. Еще в древности математические знания использовались в военном деле.
В знаменитом диалоге Платона “Государство” говорится о том, что арифметика и геометрия необходимы каждому воину: “При устройстве лагерей, занятия местностей, стягивания и развертывания войск и разных других воинских построениях, как во время сражения, так и в походах, конечно, скажется разница между знатоками геометрии и тем, кто ее не знает”.
Исследованием артиллерийских систем занимались М. В. Остроградский (1801 —1862) и П. Л. Чебышёв (1821—1894), и последующие поколения ученых. Проблемы пристрелки, разработанные еще в XIX веке в связи с появлением новых типов артиллерии, потребовали в период Великой Отечественной войны дополнительных исследований и составления таблиц. Стрельба с самолета по самолету и по наземным целям также привела к математическим задачам, которые нужно было срочно решить. Ими занимались упорно как специалисты в области артиллерии, так и математики.
Проблемы бомбометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель, область, которую накроет бомбовой удар. Такие таблицы были составлены еще до начала войны, но для самолетов, обладающих большими скоростями.
Во время войны выявилась полезная возможность использования тихоходных учебных самолетов для ночных бомбежек. Были созданы специальные полки ночных бомбардировщиков, но для них не было своевременно создано таблиц бомбометания. Возникла срочная задача производства соответствующих расчетов. Таблицы были созданы и они оказали несомненную помощь нашим летчикам и летчицам.
Идет жестокая война. Фронт требует увеличения эффективности огня артиллерии, повышения меткости стрельбы. Важная проблема - увеличить вероятность попадания в цель при торпедном залпе. Возникла идея за счет искусственного рассеивания увеличить эту вероятность. Этой задачей занялся один из крупнейших наших математиков академик А.Н. Колмогоров. Ему удалось найти полное решение задачи и довести его до практического использования.
Несомненно, что какую-то долю успехов наших моряков следует отнести и на счет этой решенной Колмогоровым задачи. Позднее его выводы были перенесены и на проблемы, связанные со стрельбой зенитной артиллерии по самолетам. Теория вероятностей позволила решить весьма важную задачу оборонного характера. Эта работа оказала серьезную помощь в повышении эффективности огня советской артиллерии.
Во время Великой Отечественной войны появилась еще одна проблема – обеспечение кучности боя и устойчивости артиллерийских снарядов при полете. Эту сложную математическую задачу успешно решил член-корреспондент Академии наук СССР Четаев Н. Г. Он предложил наивыгоднейшую крутизну нарезки ствола орудий, что позволило обеспечить кучность боя и устойчивость снарядов при полете.
Профессор С.В.Бахвалов, известный геометр, разработал теорию приборов управления артиллерийским огнем.
Важная для ПВО задача об устойчивости формы аэростата воздушного заграждения, а также прочности тросов заграждения была решена профессором Х.А.Рахматулиным.
В начале войны молодые ученые мехмата А.А.Космодемьянский и Л.П.Смирнов выполнили исследования, имеющие непосредственное отношение к первым образцам пороховых ракет, получивших название «катюш».
Благодаря новаторским расчетам математиков в СССР была сделана лучшая в мире каска с очень сложной кривизной поверхности, обеспечившей ее наилучшую отражательную способность.
1.4 Математика в авиации
В период Великой Отечественной войны техника была разнообразной и сложной. Она также требовала широкого использования математических расчетов для ее изготовления и эксплуатации.
Увеличение скорости полета самолетов требовало не только повышения мощности двигателей, но и выбора оптимального профиля фюзеляжа и крыльев, а также решения многих других вопросов.
В России над этими вопросами еще с прошлого века работал ряд ученых и в первую очередь Н. Е. Жуковский (1847 — 1921), названный В.И. Лениным отцом русской авиации.
Он закономерно считается основоположником новой математической науки — аэродинамики, в которой ему удалось создать ряд сильных методов исследования и решить многочисленные актуальные задачи, основать большую научную школу, состоящую из ближайших учеников по университету и старейшему высшему техническому заведению Москвы — Московскому высшему техническому училищу.
Жуковский заложил основы Военно-воздушной академии, получившей впоследствии его имя, а также Центральный аэрогидродинамический институт. Это научное учреждение долгие годы работало под руководством одного из ближайших учеников и сотрудников Н.Е. Жуковского — С.А. Чаплыгина (1869 —1942) и объединили многих выдающихся исследователей — М. В. Келдыша (1911 — 1978).В.В. Голубева (1884 —1954), М.А. Лаврентьева (1900—1980) и др.