بالستیک داخلی تفنگ بادی

پرتابه‌شناسی[۱] داخلی سلاح گرم یا سلاح توپخانه حرکت ساچمه، گلوله یا پوکه را در داخل لوله بررسی می‌کند. در کل، محاسبه سرعت مازل سلاح گرم باروتی از روی اصول اولیه دشوار است، زیرا احتراق باروت سریع است و دمای گاز (حاصل از اشتعال یا سوزش باروت) را خیلی سریع بالا می‌برد، که تحلیل را فوق‌العاده پیچیده می‌کند. تفنگ‌های بادی مورد ساده‌ای هستند که می‌توانیم برای آنها برآوردهای معقولی داشته باشیم. در این برآوردها، امکان محاسبه سرعت گریز وجود دارد. شاید تعجب‌برانگیز باشد که سرعت گریز به طول لوله بستگی دارد (توپچی‌ها صدها سال بر سر این موضوع بحث داشتند، تا اینکه از طریق آزمایش و بعدها به‌صورت نظری مشخص شد). در اینجا، می‌بینیم که تحلیل فیزیکی ساده، که در توان دانش‌آموزان دبیرستان یا دانشجویان سال اول فیزیک دوره لیسانس هم هست، نه‌تنها سرعت گریز را به دست می‌آورد، بلکه چگونگی وابستگی آن را هم به طول لوله نشان می‌دهد.

این تحلیل برای تفنگ‌های بادی ساده‌تر است، زیرا به طور منطقی می‌توانیم فرض کنیم که دما در فاز انبساط گاز ثابت است، بنابراین، به‌جای قانون گاز پیچیده‌تر وابسته به دما، قانون بویل در اینجا حاکم است. ماشه گاز فشرده را آزاد می‌کند؛ فشار این گاز ساچمه را از لوله تفنگ به بیرون پرتاب می‌کند. می‌توانیم از تأثیر نیروی پسای آئرودینامیک در لوله صرف‌نظر کنیم، ولی باید اصطکاک تماسی بین ساچمه و لوله را لحاظ کنیم. در اینجا، فرض می‌شود که نیروی اصطکاک ثابت است (مستقل از سرعت ساچمه). شاید این برای ساچمه‌های سربی دامنه‌دار (دیابولو) [۲] واقع‌گرایانه نباشد: طراحی این ساچمه‌ها طوری است که فشار گاز ته ساچمه را منبسط می‌کند تا روزنه بسته شود، تا در حین خروج گاز از شکاف بین ساچمه و لوله، قدرت به هدر نرود. شاید نیروی عادی بین ساچمه و لوله به فشار گاز بستگی داشته باشد. سه فرض دیگر وجود دارند: درزبندی بی‌نقص است، انرژی مصرفی برای چرخش ساچمه در حین حرکت در لوله تفنگ قابل‌چشم‌پوشی است و انرژی مصرفی برای شتاب گاز نیز قابل‌چشم‌پوشی است. همه مفروضات آخر منطقی هستند، ولی فرض بر اصطکاک ثابت نامطمئن است و فرض بر انبساط هم‌دمایی نیز خیلی نامطمئن است. بنابراین، انتظار می‌رود که پیش‌بینی مدل ساده ما تقریبی باشد. ساده‌سازی‌های مفروضات ما بدین معنی است که می‌توانیم عبارت تحلیلی را از مدل ساده‌مان برای سرعت گریز به دست آوریم.

سرعت مازل (ابتدای خروج از لوله) و طول لوله

چند نوع تفنگ بادی وجود ندارند که از لحاظ فشرده‌سازی هوا با هم متفاوت‌اند. تحلیل سازوکار تفنگ‌های بادی پیستون فنری پیچیده است و بنابراین، بیشتر آنها را بررسی نخواهیم کرد.

شکل ۱. تصویر تفنگ بادی. طول لوله L و سطح مقطع عرضی A = π(c/2)^۲, است که در آن، c کالیبر است. حجم مخزن گاز پیش از کشیدن ماشه v_۰ است. وزن ساچمه m است.

 در تفنگ‌های بادی، هوا از طریق اهرم چخماق کشی فشرده می‌شود؛ تفنگ‌های پی سی پی با اهرم چخماق کشی بکار می‌کنند و هوای فشرده را مستقیماً از سیلندر بیرونی مانند کپسول غواص‌ها دریافت می‌کنند؛ تفنگ‌های دی‌اکسیدکربن از محفظه پاورلت کوچک حاوی CO_۲ استفاده می‌کنند. این سه نوع تفنگ آخری، مخزنی را با هوای تحت‌فشار پر می‌کنند (از ۷۰۰ – ۲۰۰ atm). در اینجا، این سیستم را تحلیل می‌کنیم. در شکل ۱، می‌توانید مخزن هوای فشرده را ببینید (حجم V_۰ و فشار P_۰). با کشیدن ماشه، این گاز وارد لوله (سطح مقطع عرضی A و طول L) می‌شود و ساچمه را به بیرون هل می‌دهد (وزن m). فرض می‌کنیم که دمای گاز در این فاز انبساط خیلی تغییر نمی‌کند، بنابراین قانون بویل حکم می‌کند:

در اینجا، P(t) و V(t) به ترتیب فشار و حجم گاز در زمان t پس از کشیدن ماشه هستند، درحالی‌که P(0) = P_۰، غیره. طبق شکل ۱، می‌بینیم که

در اینجا، x(t) موقعیت ساچمه در لوله است (۰≤x≤L). در شکل ۱، ساچمه در موقعیت اولیه قرار دارد، بنابراین x(0) = 0. بنابراین، نیروی وارده بر ساچمه برابر است با

در معادله ۳، از نشانه گذاری نقطه نیوتن برای مشتق زمان استفاده می‌کنیم؛ f نیروی اصطکاک ثابت بین لوله و ساچمه است. این معادله تفکیک پذیر است، زیرا                    

و ادغام آن ساده است:  

در اینجا،  است. توجه کنید که اولین عبارت سمت راست انرژی (W) آزادشده در اثر انبساط گاز از حجم اولیه به موقعیت x در لوله است و عبارت دوم اتلاف انرژی اصطکاک بین ساچمه و لوله است. عبارت سمت چپ انرژی (جنبشی) ساچمه است. برای تحلیل ساده شده ما، هیچ اتلاف انرژی در گرمایش گاز وجود ندارد.

سرعت گریز ساچمه برابر است با:

سرعت گریز معادله ۵ به‌ازای طول لوله در معادله زیر به اوج می‌رسد

که به‌سادگی مشخص است. فرض می‌کنیم که تولیدکننده تفنگ بادی ما پارامترهایی را انتخاب کرده تا معادله ۶ صدق کند و سرعت گریز به اوج خود برسد. با جای‌گذاری معادله ۶ در معادله ۵، داریم که

معادله‌های ۶ و ۷ در شکل‌های ۲.الف و ۲.ب رسم شده‌اند. شکل ۲.ج نشان می‌دهد که حذف f و v(L_max) چه نتیجه‌ای دارد. بنابراین، سرعت گریز را با توجه به طول لوله این نوع تفنگ به دست می‌آوریم. می‌بینیم که با افزایش طول لوله، سرعت گریز بالا می‌رود و سرعت افزایش برای لوله‌های بلندتر کمی آهسته می‌شود؛ این رفتار در سلاح‌های باروتی نیز دیده می‌شود، البته کاهش شتاب چشمگیرتر است.

برای گراف‌های رسم شده در شکل ۲، از این مقادیر برای پارامترها استفاده کرده‌ایم: P_۰ = ۲۰۰ atm (2×۱۰^۷ Nm^-۲)؛ V_۰ = ۱۶ cc (1.6 × ۱۰^-۵ m^۲) که در پاورلت CO_۲ عادی است؛ A = 1.6 × ۱۰^-۵ m^۲ برای تفنگ کالیبر ۱۷۷. و A = 2.5 × ۱۰^-۵ m^۲ برای تفنگ کالیبر .۲۲؛

 (۵.۲ × ۱۰^-۴ kg)  گرین m = 8  برای ساچمه .۱۷۷ و (۱.۰ × ۱۰^-۳ kg)  گرین m = 15 برای ساچمه ۲۲. . همچنین، در شکل ۲ توجه کنید که طول لوله را به حداقل ۱۵ سانتی‌متر (تپانچه بادی) و حداکثر ۵۰ سانتی‌متر (تفنگ بادی) محدود کرده‌ایم. تمام این ارقام جهت مثال هستند و منجر به سرعت گریز واقع‌گرایانه می‌شوند.

بازدهی  تفنگ بادی ما برابر نسبت انرژی ساچمه به انرژی گاز در سر لوله است که در قسمت زیر مشخص است:

با آن مقدار پارامترها، می‌بینیم که  برای تفنگ ۱۷۷. و  برای تفنگ ۲۲. است: بیشتر انرژی برای غلبه بر اصکاک صرف شده است. چرا وقتی سرعت گریز بهینه‌سازی شده است، این قدر بازده آن پایین است؟ طول بیشتر لوله بدین معنی است که انرژی بیشتری صرف اصطکاک می‌شود، ولی لوله کوچکتر بدین معنی است که فشار گاز بیشتری هدر می‌رود؛ به ازای پارامترهای انتخابی مان، ]طبق معادلات ۱ تا ۳[ می‌بینیم که فشار گاز در سر لوله P(L) برابر ۷۱% فشار گاز اولیه P_۰ تفنگ ۱۷۷. است (۵۶% برای تفنگ ۲۲.). با خروج ساچمه از لوله، فشار گاز باقیمانده در هوا تلف می‌شود. بنابراین، برای به دست آوردن طول بهینه لوله، باید موازنه پایاپایی بین اصطکاک و اتلاف فشار هوا باشد.

طبق شکل‌های ۲.الف و ۲.ب توجه کنید که برای لوله‌های فوق‌العاده بلند، مدل ساده ما سرعت گریز فوق‌العاده بالایی را پیش‌بینی می‌کند. (انتظار داریم که حد بالایی سرعت گریز برای هر شلیک تفنگ بادی برابر سرعت صوت در هوا باشد، زیرا این سرعت امواج فشار است).

شکل ۲.الف. مقایسه طول لوله تفنگ بادی و اصطکاک بی بعد برای سرعت گریز بهینه. نمودارها برای تفنگ کالیبر ۲۲. (خط پررنگ) و تفنگ کالیبر ۱۷۷. (خط‌چین) هستند. ب. مقایسه سرعت گریز و اصطکاک بی بعد.  ج. مقایسه سرعت گریز و طول لوله برای بخش کوچکی از الف و ب که محدود به مقادیر واقعی طول لوله (تقریباً ۰.۱۵ متر تا ۰.۵ متر) هستند.

در این قسمت، فرض ما از انبساط هم‌دمایی خراب می‌شود. اگر انبساط موجب تغییر دمای گاز شود، می‌توانیم تغییر را برای انبساط کوچک در نظر نگیریم (طول پایین لوله)، ولی نه برای انبساط بزرگ. بنابراین، مدل ساده ما برای لوله‌های دراز با مشکل مواجه می‌شود.

خلاصه

این تمرین کوتاه نشان می‌دهد که سرعت گریز تفنگ هوایی همسو با طول لوله افزایش می‌یابد و مقادیر واقع‌گرایانه ما را برای سرعت گریز (در ازای پارامترهای ورودی واقع‌گرایانه) پیش‌بینی می‌کند. مقادیر غیرواقعی برای شرایطی به دست می‌آیند که فرض انبساط هم‌دمایی صدق نکند. (دانشجویان علاقه‌مند می‌توانند با تکرار تحلیل ما، به‌جای انبساط هم‌دمایی، انبساط بی‌دررو گاز کامل را فرض کنند. این تمرین عبارت متفاوتی را برای سرعت گریز ارائه می‌کند که به طول لوله بستگی دارد). این محاسبات شامل مفاهیم و روش‌های فیزیکی پایه‌ای ولی مهم می‌شود، از جمله انرژی مکانیکی و ترمودینامیک، اصطکاک تماس، نیرو، معادلات دیفرانسیل مقدماتی و بهینه‌سازی. به‌کارگیری این روش‌ها برای مسئله عملی نشانگر کاربرد آنهاست و احتمالاً برای دانشجویان از مثال ساده کتابی خشک جذاب‌تر است.

تقدیر و تشکر

نویسنده از دو داور بی‌نام کمال تشکر را دارد؛ توصیه‌های مفید و سازنده آنها این مقاله را بهبود بخشیده است.

[۱] Ballistics

[۲] Diabolo

در حالیکه همه ناامید بودند که مسابقات تیراندازی بنچ رست (EBR) به دلیل همه­ گیری ویروس کرونا لغو خواهد شد، اکستریم بنچ رست آریزونا به واسطه نسخه ۲۰۲۰ Extreme Benchrest 9.5 Lockdown Edition امیدواری را مجددا به این مسابقات بازگردانند.

پس باید به این گروه (تفنگهای بادی آریزونا) تبریک بگوییم چرا که توانسته است از تفکر محدود فاصله بگیرد و تجربه تیراندازی بنچ رست را به جامعه وسیع­تری گسترش دهد.

اما شیوه انجام این کار چگونه بوده است؟ در اینجا یک از نمونه­ ها را مطرح می­کنیم:

 هر یک از شرکت­ کنندگان ، دستورالعمل، تارگت، یک تی­شرت مخصوص مسابقات، ماسک، قوطی ساچمه و MOA challenge marker coin  به عنوان بخشی از ورودی دریافت کردند. ضمنا آنها شانس برنده شدن در قرعه­ کشی را نیز دریافت کردند.

نسخه ۹.۵ مسابقات بنچ رست در منطقه آپ استیت نیویورک

سه دوست به نام های پل مانکتلو، گرگ شیرهال و داگ راجرز همگی در EBR مجازی ۲۰۲۰ ثبت­ نام کردند. آنها این هفته دور هم جمع شدند تا از این نسخه مسابقات (نسخه ۹.۵ مسابقات بنچ رست) در منطقه آپ استیت نیویورک لذت ببرند.

این سه نفر از خوانندگان مشهور مجله Hard Air هستند. آنها جزو بیش از ۴۰۰ تیراندازی هستند که برای نسخه ۹.۵ EBR ثبت نام کرده ­اند. محل زندگی آنها فاصله کمی با محل مسابقات دارد، بنابراین آنها تصمیم گرفتند تا این رقابت را به عنوان نسخه قرنطینه بنچ رست ۹.۵ در منطقه آپ استیت نیویورک تلقی کنند.

از آنجاییکه گرگ (سمت چپ) و پل را در حال تیراندازی در تصویر زیر می ­بینیم، به نظر می­رسد این دوستان برای پکیچ ارتقایی (آپگرید) آب و هوای آریزونا EBR 9.5 هم ثبت ­نام کرده­ اند.

ده روز پیش در اینجا برف زمین را پوشانده بود، اما حالا گرگ، داگ و پل از نعمت یک روز آفتابی و صاف و دمای ۷۰ درجه فارنهایت بهره ­مند شده ­اند. حتی کمی باد متغیر و غیرقابل پیش ­بینی هم در هوا وجود دارد که باعث جذابیت بیشتر می­شود.

هر سه تیرانداز از جمله تیراندازان باتجربه در فیلدتارگت هستند، اما تیراندازی بنچ رست برای آنها یک چالش جدید محسوب می­ شود. این کلاس از تیراندازی یک کلاس متفاوت است.

بنابراین نسخه ۹.۵ قرنطینه تفنگ های بادی آریزونا از مسابقات بنچ رست باعث شد تا آنها در فواصل بیشتر از ۵۵ یارد تیراندازی کنند که البته آنها به این موضوع در مسابقات فیلدتارگت عادت دارند.

همه آنها از انجام این کار لذت بردند.

 آنها چالش ساچمه را فراموش نکردند

سپس موضوع تجهیزات پیش آمد

تیراندازان فیلدتارگت همگی معمولا با تفنگ های بادی با کیفیت با کالیبر ۱۷۷. شلیک می­کنند. همه آنها کاملا می­دانستند که استفاده از کالیبر کوچک باعث سخت تر شدن رسیدن به موفقیت در EBR می­شود.

پل مردانه به تفنگ خود وفادار ماند و رقابت را با تفنگ کالیبر ۱۷۷. FX Crown انجام داد. گرگ از تفنگ همسرش که یک Falcon FN19 قدیمی با کالیبر ۲۲. است به همراه ساچمه ­های قدیمی     JSB Jumbo استفاده کرد.

داگ در لحظه آخر تصمیم گرفت تا از تفنگ کالیبر ۲۲. RTI Prophet  با دوربین Sightron SIII استفاده کند. او اخیرا در حال آزمایش این تفنگ برای نوشتن یک بررسی کامل برای مجله HAM است. او از ساچمه­ های ۲۵.۳۹ Grain JSB Jumbo Monsters استفاده کرد.

آنها چه تجربیاتی کسب کردند؟

تیراندازی دسته­ جمعی در نسخه قرنطینه بنچ رست ۹.۵ سال ۲۰۲۰ باعث شد تا سه رقیب شجاع ما فرصتی برای تجربه یک نظم مسابقاتی کاملا جدید ایجاد کنند. این موضوع باعث شد تا مرزهای تجربه و تجهیزات آنها نیز همانند مسابقات سالانه EBR در آریزونا جابجا شود.

داگ راجرز معتقد است که تیراندازی از فاصله ۷۵ یاردی چالش برانگیز است ولی تفاوت چندانی با تجربه آنها در فیلدتارگت ندارد. اما تیراندازی به اهداف ۱۰۰ یاردی واقعا چیز متفاوتی بود.

داگ معتقد است که وقتی بنچ رست را با فیلدتارگت مقایسه می­کنیم، در بنچ رست ۱۰۰ یارد همه جزئیات از جمله ساچمه، باد و نگه داشتن اسلحه اهمیت پیدا می­کنند.

به عقیده داگ، تاثیر باد در مقایسه با فیلدتارگت دو برابر می­شود. او در این مسابقه از بادنما استفاده نمی­ کرد ولی بلافاصله می­ توانست به اهمیت این وسیله پی ببرد.

میز تیراندازی هر چند خوب بود ولی به طور کامل محکم و بدون لرزش نبود، به همین دلیل داگ بزرگنمایی را به ۳۰ برابر کاهش داد. او می­ گوید که دوربین سایترون حتی در ۵۰ برابر نیز تصویر شفاف و صافی دارد، اما لرزشهای میز باعث می ­شود تا حداکثر بزرگنمایی بیش از اندازه زیاد باشد چرا که باعث بزرگنمایی لرزشها نیز می­شود.

داگ می ­گوید که دیدن برخورد تیر به منطقه قرمز با استفاده از دوربین تفنگ خیلی سخت بود. در اینجا می­توان به اهمیت یک دوربین با رتیکل دات با زوم بزرگتر بیشتر پی برد.

داگ تصمیم گرفت تا ساچمه اسلحه Prophet  را به صورت دستی لود کند. هر چند که RTI Prphet خشاب تکی (سینگل شات ) ندارد، اما او معتقد است که هند لود آسانتر بود.

در تصویر زیر داگ از ثبت چند تیر در داخل حلقه ۹ خوشحال است.

در اینجا به کیفیت ساچمه­ ها می ­پردازیم. متاسفانه قوطی ساچمه ­های JSB Jumbo Monster او کمی آسیب­ دیده بود. شکی نیست که جعبه در جایی به زمین خورده بود چون کارخانه هرگز چنین چیزی تولید نمی­ کند.

نهایتا کوچکترین تغییر شکل در دامنه ساچمه باعث اصابت تیر به محدوده خارج از هدف می­ شد. داگ معمولا از ساچمه ­های JSB برای فیلدتارگت استفاده می­ کند و خوشحال است که آنها را مستقیما از داخل قوطی استفاده می­ کند.

در تیراندازی به فیلدتارگت، در هر خط چهار بار به دو هدف شلیک می­شود. سپس تا شروع خط بعدی وقفه کوتاهی وجود دارد. داگ معتقد است که یک بار نشستن به مدت سی دقیقه و شلیک به ۲۵ هدف EBR نیازمند سطح تمرکز بیشتر و متفاوتی است.

کلوپ تفنگ بادی های آریزونا بسته EBR را در یک تیوب مقوایی محکم ارسال می­کند تا بتوانید اهداف استفاده ­شده را مجددا در همان بسته­ بندی باز پس بفرستید.

همه شرکت­ کنندگان از مسابقه لذت بردند.

داگ می­گوید که هر سه تیرانداز از این نسخه مسابقات (نسخه آپ استیت نیویورک) لذت بردند. آیا آنها جزو برندگان خواهد بود؟ شاید بله و شاید خیر.

اما آنها کاملا از این تجربه لذت بردند و چیزهای زیادی هم یاد گرفتند.

تفنگ های بادی آریزونا از تو به خاطر نسخه ۹.۵ قرنطینه مسابقات بنچ رست ۲۰۲۰ متشکریم.

[۱] Airguns of Arizon احتمالا نام یک کلوب یا گروه تیراندازی باشد

[۲] ۲۰۲۰ Extreme Benchrest 9.5 Lockdown Edition

[۳] این قسمت تقریبا به صورت حدسی است چون امکان دیگری وجود ندارد.

تأثیر شیارهای خان بر عملکرد گلوله ها

نویسنده : Sidra I. Silton و Paul Weinacht

     ایالت مریلند، شهر آبردین پروو گراوند، آزمایشگاه تحقیقات ارتش ایالات متحده  ۲۱۰۰۵-۵۰۶۶

چکیده

ما ترکیبی از تحقیق علمی و محاسباتی را در پیش گرفتیم تا تأثیر شیارهای خان را بر روی ویژگی های ایرودینامیکی پرتابه ها به دست بیاوریم و مشخص کنیم که آیا ویژگی های ایرودینامیکی مرتبط با شیارهای خان به صورت بالقوه مکانیسمی برای اصلاح زاویه های حین پرواز هستند یا خیر. این برنامه آزمایشی از شلیک پرتابه ها با استفاده از لوله های دارای توئیست استاندارد انجام می شد که دامنه سرعت آن در حدود سرعت پرواز پرتابه بود. علاوه بر این، گلوله ه های sabot-launched و pre- از لوله های بزرگ با نرخ چرخش خان بالا برای رسیدن به چرخش بیشتر گلوله شلیک میشد. روش محاسباتی برای اولین بار با استفاده از داده های موجود در تونل باد برای یک پرتابه تفنگ اعتبارسنجی شد. سپس نتایج محاسباتی برای تکمیل نتایج حاصل از آزمایش دامنه جرقه بدست آمد. نتایج نشان می دهد که اجزای ایرودینامیکی نسب به شیارهای تفنگ بیشتر حساس هستند و متاثر از نیروی مگنوس و roll-damping . این اثرات برای شرایط معمول در پرواز نسبتاً ناچیز هستند و اصلاح اثرات زاویه بعید به نظر می رسد و می توانند در تلاش های محاسباتی و تجربی آینده نادیده گرفته شوند.

• مقدمه

بسیاری از مهمات اسلحه به ثبات چرخش (Spin) نیاز دارند. شیارهای خان با ایجاد نرخ سرعت چرخش مطلوب در لوله این ثبات را ایجاد می کنند. برای مهمات کالیبر کوچک، شیارهای تفنگ بابدنه پرتابه درگیر می شوند. فرآیند  حکاکی توسط شیارهای تفنگ روی بدنه  پرتابه  هندسه  آن را قبل از پرتاب تغییر می دهد. گمان می رود که شیارهای خان می توانند بر ایرودینامیک  پرتابه  تأثیر بگذارند.

یکی از دلایل این که شیارهای ایجاد شده روی گلوله بر ایرودینامیک تأثیر می گذارند این است که  پرتابه  هنگام پرواز در مسافت های ابتدایی به حالت “چرخش بیش از حد” می رسد. هنگام شلیک از یک اسلحه ثابت، جریان نزدیک شیارها با شیارها برابر است در نتیجه باعث ایجاد ( قانون شرط مرزی – no-slip boundary condition) می شود (شکل ۱).

با حرکت پرتابه به سمت پایین، سرعت حرکت به سمت جلو از سرعت چرخش با سرعت بیشتری کاهش می یابد. این امر باعث می شود که جریان نزدیک شیارها با شیارها مطابقت نداشته باشد (شکل ۱) و باعث تولید حالت “بیش از حد چرخش – over-spun” می شود. شرایط بیش از حد چرخش ممکن است منجر به تغییر در مشخصات ایرودینامیکی  پرتابه  شود. 

بررسی صحیح تأثیر شیارهای پرتابی در هر دو برنامه آزمایشی و محاسباتی بعضی چالش ها را نشان میدهد و به طور کامل بررسی نمی شوند یا نادیده گرفته می شوند. دامنه آزمایشات برای تعیین ایرودینامیک یک  پرتابه به طور معمول در سرعت پایین آن با شارژ مهمات لازم و شلیک  توسط لوله “استاندارد” انجام می شود (McCoy, 1985; McCoy, 1990). اینها از دو طریق بر نتایج آزمایش تأثیر می گذارد. اول، سرعت spin در سرعت های شلیک شده با چرخش مربوطه در سرعت پرواز آزاد مطابقت ندارد. دوم،  پرتابه  ممکن است عمق حک شیار یکسانی نداشته باشد زیرا فشارهای داخل لوله ناشی از کاهش وزن باروت کاهش می یابد. از دیدگاه محاسباتی، افزودن شیارها یک ویژگی فیزیکی هندسی و جریان اضافی را ارائه می دهند که باید حل شود، بنابراین پیچیدگی و هزینه محاسباتی شبیه سازی افزایش می یابد. تاکنون، شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی ( (CFD یک مدل  پرتابه  بکر (غیر حکاکی) را در نظر گرفته اند (Sahu, 1986; Weinact et al., 1986). تلاش تحقیقاتی اخیر اثر شیارهای خان و چرخش بر ایرودینامیک مهمات کالیبر کوچک را به صورت آزمایشی و محاسباتی بررسی می کند. داده های موجود تونل باد، برای یک پرتابه شیاردار عمومی استفاده شد که رویکرد محاسباتی را تأیید می کند.. پس از آن، یک برنامه آزمایشی شلیک در یک مرکز spark-range aerodynamic برحسب محاسبات برای ارزیابی اثر شیارهای خان و چرخش بر روی پرتابه ایرودینامیکی اجرا شد.       

شکل ۱. نمودار توضیح شرایط چرخش بیش از حد برای یک پرتابه خان

• رویکرد محاسباتی

از روشهای محاسباتی برای بررسی تأثیر شیارهای پرتاب بر ایرودینامیک گلوله با استفاده از یک رویکرد شبکه بیش از اندازه تنظیم شده، استفاده کردیم (Renze و همکاران، ۱۹۹۲ ؛ Meakin، ۱۹۹۱) که از یک سیستم شبکه نزدیک بدنه و یک شکلک دکارتی خارج از بدنه استفاده می کند – مبتنی بر سیستم شبکه. سیستم شبکه نزدیک بدنه شامل شبکه های متصل به هم است که با قسمت های مختلف بدنه مطابقت دارد. سیستم شبکه دکارتی بیرونی و خارج از بدنه سیستم شبکه نزدیک بدنه را در بر می گیرد و تا مرز خارجی حوزه محاسباتی امتداد می یابد (شکل ۲). اتصال بین شبکه ای شبکه های نزدیک به بدنه و خارج از بدنه با هم تداخل دارند با استفاده از روش مشبک سازی بیش از حد Chimera ایجاد می شود (چان، ۲۰۰۲). سیستم شبکه نزدیک بدنه ۸۷٪ از ۵.۶ میلیون نقطه مورد استفاده برای شبکه کامل را شامل می شود.

حل معادلات قابل انعطاف ناوینر-استوکس با میانگین رینولدز با استفاده از کد ناسا، Overflow2 انجام شد. در محاسبات فعلی از یک طرح پیمایش زمان دقیق مرتبه اول سه عاملی مورب استفاده شده است که از تقسیم بندی دقیق مرتبه دوم در فضا استفاده می کند. مدل تلاطم تک معادله ای بالدوین-بارت (بالدوین و بارت، ۱۹۹۱را نیز به کار گرفتیم. خصوصیات را بر اساس شرایط مرز ورودی / خروجی در مرزهای دامنه اعمال کردیم. در سطح بدنه، شرایط مرزی بدون لغزش و آدیاباتیک را اعمال می کنیم.

شکل ۲. شبکه بیش از حد تنظیم شده با استفاده از یک سیستم شبکه نزدیک بدنه مطابق (داخلی) و یک سیستم شبکه خارج از بدنه مبتنی بر دکارتی.

برای بدست آوردن ضرایب ایرودینامیکی استاتیک و همچنین میرایی رول (α = ۰ درجه) و مگنوس (α = ۲ درجه، ۵) یک سری محاسبات عددی با زاویه ثابت حمله، α و سرعت چرخش انجام می شود. درجه) متهمان چرخش و زاویه حمله ترکیبی برای بدنه های متقارن محوری را می توان با استفاده از یک حالت مرز سرعت مماس ساده روی سطح بدن، با یک رویکرد حالت پایدار برطرف کرد. با این حال، ترکیبی از چرخش غیر متقارن بدنه بدون محور و زاویه حمله، یک میدان جریان وابسته به زمان ایجاد می کند که نیاز به استفاده از یک رویکرد دقیق به زمان دارد. محاسبات وابسته به زمان با استفاده از یک شبکه نزدیک به بدنه ثابت و ثابت چرخش بدنه نسبت به سیستم شبکه دکارتی خارج از بدنه ثابت خارج از بدنه انجام شد. مشخص شد که تکرارهای درونی در هر مرحله زمان برای بدست آوردن یک محلول همگرا مناسب برای ضرایب ایرودینامیکی وابسته به چرخش مانند ضریب لحظه مگنوس و ضریب لحظه میرایی رول مورد نیاز است. برای هندسه صاف بدنه می توان نتایج دقیق زمان را با نتایج ثابت مقایسه کرد تا گام زمان مورد نیاز و تکرارهای داخلی تعیین شود. این مطالعه همچنین نشان داد که ۵۰۰۰-۷۰۰۰ مرحله زمانی فیزیکی، با ۲۰ تکرار داخلی برای به دست آوردن محلول چرخش حالت پایدار از محلول اولیه غیر چرخشی همگرا مورد نیاز است. این مربوط به زمان مورد نیاز برای یک ذره مایع برای حرکت یک تا دو طول بدنه در جریان آزاد است. مطالعات مربوط به اثر تکرارهای داخلی برای بدنه پرتابه شیاردار نیز انجام شد و نتایج مشابهی یافت شد.

برای بدست آوردن ضرایب میرایی گام در ارتباط با ایرودینامیک تولید شده با نرخ های زاویه ای غیر صفر، به مجموعه دوم آزمایشات عددی نیاز است. حداقل دو روش برای انجام آزمایش میرایی گام در حال حاضر وجود دارد که با تکیه بر حرکات تحمیل شده، نرخ های زاویه ای لازم برای تولید نیروها و لحظه های مرتبط با ضرایب میرایی زمین را تأمین می کنند. رویکرد ارائه شده در اینجا از یک حرکت مخروطی تحمیل شده برای تولید نیرو و گشتاور میرایی استفاده می کند، که می تواند مستقیماً از نیروی جانبی محاسبه شده و لحظه نرمال شده توسط زاویه حمله و سرعت مهار به دست آید (شیف، ۱۹۷۲ ؛ ویناخت، ۱۹۹۷ ؛ DeSpirito و همکاران، ۲۰۰۸). بسته به هندسه و نوع حرکت مخروطی انتخاب شده، این محاسبه را می توان به عنوان یک محاسبه حالت پایدار انجام داد.

داده های یکپارچه نیرو / لحظه جهانی با استفاده از ابزار FOMOCO از زمینه های جریان محاسبه شده بدست آمد (چان و بانینگ، ۱۹۹۶) توزیع نیرو و لحظه در امتداد بدنه نیز از طریق تغییرات جزئی در کد موجود و ابزار کمکی اضافی پس از پردازش، از زمینه های جریان محاسبه شده بدست می آید.

• رویکرد تجربی

اثر شیارهای خان در تاسیسات آزمایشگاهی ایرودینامیک ARL  را با روش تجربه بررسی کردیم. این مرکز برد جرقه برای ارزیابی کامل ایروبالیستیک گلوله ها طراحی شده است که براون آنرا تشریح کرده است (براون، ۱۹۵۸). مرکز برد شامل ۳۹ ایستگاه سایه افشان جرقه ای متعامد (شکل ۳) بیش از ۱۰۰ متر طول مسیر است که اولین ایستگاه تقریباً ۱.۸ متر پایین تر از پوزه قرار دارد. حسگرهای مادون قرمز عبور پرتابه از ایستگاه ها را تشخیص می دهند و یک سیستم کامپیوتری باعث ایجاد منابع جرقه ای می شود که یک تصویر سایه مستقیم عمودی و افقی از پرتابه عبوری روی فیلم ایجاد می کنند و زمان جرقه را ثبت می کنند. ایستگاه ها در یک سیستم امانتی بررسی می شوند که به طور همزمان با گلوله بر روی فیلم تصویربرداری می شود. فیلم پس از هر بار عکسبرداری و با استفاده از یک جدول نوری دقیق برای تولید داده های آزمایشی خام (دامنه، انحراف، ارتفاع، ارتفاع، زمین، خمیازه و رول) نسبت به سیستم مختصات محدوده ثابت زمین، به عنوان تابعی از زمان جرقه، خوانده می شود. با پردازش داده های خام با استفاده از تجزیه و تحلیل نظریه خطی استاندارد و یک روش تلفیقی عددی ۶-DOF در ARFDAS (ArrowTech Associates، ۱۹۹۷)، می توان مجموعه کاملی از ضرایب را بدست آورد.

شکل ۳. عکس ایستگاه های سایه افشان جرقه ای دو صفحه (متعامد) با محرک های حسگر مادون قرمز و منبع جرقه.

به منظور انجام تحقیقات آزمایشی در مورد تأثیر شیارهای خان و چرخش بر روی یک گلوله با کالیبر کوچک (به طور خاص ۵۶/۵ میلی متر)، از هر دو بمب دست نخورده و شیاردار استفاده شد (شکل ۴). با چرخش ثابت، پرتابه های شیاردار از یک بشکه M16A2 با استفاده از یک بار شارژ متغیر متغیر برای دستیابی به سرعت مطلوب شلیک می شوند. این شلیک ها نمایانگر روش معمولی است که برای توصیف ایرودینامیک گلوله های کالیبر کوچک استفاده می شود. برای به دست آوردن سرعت چرخش متناسب با سرعت پایین راندگی، دسته دوم پرتابه ها از بشکه M16A2 با استفاده از وزن استاندارد سوخت پیشرانه شلیک شده و از یک بلوک ژل در ۶۰۰ متر (از قبل حکاکی شده) بازیابی شدند. سپس پرتابه های از قبل حکاکی شده از پیچ های مناسب و با اندازه بیش از اندازه بشکه های Mann (7.62 میلی متر) خرابکاری شدند. اگرچه نماینده شرایط حین پرواز است، اما این روش به مراتب بیشتر از رویکرد معمول نیاز به تلاش دارد. پیکربندی سوم، متشکل از گلوله های بکری که از بشکه های بزرگتر به همان روش در پیکربندی دوم، خرابکاری شدند.

شکل ۴. گلوله های بکر (سمت چپ) و از قبل حک شده (راست) ۵.۵۶ میلی متر

4. نتایج

۱.۴ اعتبار سنجی عددی

اثر شیارهای خان و میزان چرخش با استفاده از نتایج حاصل از آزمایشات تونل باد موجود و آزمایش محدوده جرقه ایروبالیستی را ارزیابی کردیم. در هر حالت، نتایج تجربی با پیش بینی دینامیک سیالات محاسباتی افزایش یافت.

پیش بینی های محاسباتی برای اعتبارسنجی روش برای مدل تونل باد  را در شکل ۵ میتوان مشاهده کرد.  قطر مدل تونل باد ۵۱ میلی متر بود. اجازه آزمایش در تعداد رینولدز معادل یک گلوله ۲۰ میلی متری در شرایط جوی پرواز آزاد را می دهد. شیارهای تفنگ معادل آن برای تفنگ های ۲۰ میلی متری بود و شامل ۹ شیار، عرض ۱۱۱۱ کالیبر و عمق کالیبر ۰.۰۲۰۵ با سرعت چرخش ۱ چرخش در ۲۰ کالیبر سفر بود. آزمایشات تونل باد نیز در نسخه صاف (بدون شیار) مدل انجام شد. محاسبات در ۲.۰ ماخ برای یک عدد رینولدز بر اساس قطر ۹×۱۰۵ برای هر دو مدل صاف و شیاردار در طیف وسیعی از نرخ چرخش غیر بعدی از ۰ تا ۰.۴ انجام شد.

نیروها و گشتاورهای ایرودینامیکی برای هر دو مدل صاف و شیاردار را مقایسه کردیم. برای بسیاری از ضرایب ایرودینامیکی استاتیک، تأثیر کمی از شیارها مشاهده شد. برای ضریب درگ، اختلاف کمتر از ۰.۶٪ بود. برای ضرایب نیروی نرمال و لحظه فشار، اختلاف به ترتیب کمتر از ۱.۰٪ و ۲.۵٪ بود. هر دو پیش بینی و نتایج تونل باد در هنگام حضور شیارها، کاهش جزئی در لحظه انعطاف پذیری را نشان می دهد. برای بدنه شیاردار، پیش بینی ها نشان دهنده کاهش جزئی (۲٪) در لحظه انعطاف پذیری است زیرا نرخ چرخش غیر بعدی از ۰ به ۰.۴ افزایش یافته است. لحظه های پیچیده پیش بینی شده برای بدنه شیاردار در حدود٪ ۱٪ ضریب لحظه انعطاف پذیری منفرد گزارش شده از آزمون تونل باد بود. اختلافات معنی دارتری برای نیروی مگنوس (طرف) و لحظه و لحظه میرایی رول مشاهده شد.

شکل ۵. ویژگی های هندسی پرتابه نظامی- دریایی.

لحظه رول و نیرو و لحظه مگنوس برای گلوله شیاردار تغییرات خطی کلاسیک را با مشخصه سرعت چرخش گلوله های صاف به نمایش می گذارد، به جز اینکه گلوله شیاردار به دلیل غیر متقارن بودن ماهیت، نیروی یا لحظه غیر صفر را با سرعت چرخش صفر به نمایش می گذارد. شیارهای خان بیشتر شبیه سازی های مسیر و روش های کاهش داده هیچ جبران چرخشی صفر را در این ضرایب فرض نمی کنند. بنابراین، یک روش برای به دست آوردن گشتاور میرایی رول و نیرو و گشتاور مگنوس، عادی سازی نیرو یا گشتاور با سرعت چرخش برای بدست آوردن یک ضریب “موثر” است که به نرخ چرخش وابسته است. از آنجا که سرعت چرخش در پرواز نسبتاً آهسته تغییر می کند و می تواند مستقیماً با شماره محلی ماخ مرتبط باشد، مگنوس “م ”ثر” اگرچه به چرخش وابسته است، اما می تواند به عنوان تابعی از تعداد ماخ رفتار شود.

تطابق کافی بین اندازه گیری های محاسبه شده و تونل باد از لحظه مگنوس موثر در شکل ۶ نشان داده شده است. تفاوت های نسبتاً کوچک بین مگنس مگنوس محاسبه شده در ۲.۲ و ۴.۳ درجه نشان می دهد که ضریب گشتاور مگنوس نسبتاً مستقل از زاویه پرتاب است (در حداقل برای زوایای کوچک) و می تواند به عنوان یک ثابت برای سرعت چرخش ثابت نشان داده شود. نتایج وابستگی لحظه مگنوس به نرخ چرخش، به ویژه برای نرخ چرخش کم را نشان می دهد. با سرعت چرخش بالاتر، با کاهش اثر جبران چرخش صفر، گشتاور مگنوس نسبتاً ثابت می شود. همانطور که قبلاً ذکر شد، سرعت چرخش غیر بعدی به طور معمول در طول پرواز افزایش می یابد زیرا سرعت جلو پرتابه سریعتر از سرعت چرخش بعدی کاهش می یابد. افزایش نرخ چرخش غیر بعدی فراتر از سرعت چرخش غیر بعدی ۰.۳۱۴ دیده می شود که به دلیل شیارها تغییرات نسبتاً کوچکی در گشتاور مگنوس (و پایداری دینامیکی) ایجاد می کند.

شکل ۷ ضریب میراگر رول موثر را برای بدنه ANSR در زاویه حمله ۲.۲ و ۴.۳ درجه نشان می دهد. در سرعت چرخش پرتاب (۰.۳۱۴)، میرایی رول موثر برای بدنه شیاردار تقریباً ۲۵٪ بیشتر از بدنه صاف است. میله میله موثر شیار شیار نسبت به بدنه صاف با چرخش بیش از حد گلوله افزایش می یابد. برای شرایط تحت چرخش، تغییرات بسیار بزرگتری در میرایی رول موثر امکان پذیر است، اگرچه این برای شرایط معمول پرتاب غیر منتظره است.

۴.۲ مهمات نسل ۵.۵۶ میلی متر

برای محاسبه تأثیر شیارهای خان بر روی مهمات نسل ۵.۵۶ میلی متری که به طور معمول از تفنگ M16A2 شلیک می شود، از روش محاسباتی معتبر و آزمایش دامنه جرقه استفاده شد. سه پیکربندی از پرتابه M193 (شکل ۸) برای این بخش از مطالعه در نظر گرفته شده است. بدنه شیاردار (از قبل حکاکی شده) با سرعت پیچشی ثابت مربوط به pD / V = ​​۰.۲ و در پرواز pD / V و بدنه صاف در pD / V در پرواز. آزمون های جرقه در دامنه های ۲.۶، ۲.۱، ۱.۶ و ۱.۱ در طی یک زاویه از حمله برای بدست آوردن مجموعه کاملی از ضرایب استاتیک و مشتقات دینامیک انجام شد. محاسبات برای ۲.۵ و ۱.۳۵ ماخ در دو درجه زاویه حمله در شرایط جوی استاندارد به پایان رسید. تفنگ در هندسه محاسباتی به عنوان شش شیار با عرض ۱۸/۰ کالیبر و عمق کالیبر ۰.۰۱ با سرعت پیچش بشکه M16A2 مدل سازی شده است. شبیه سازی های اضافی CFD در مدل بدنه صاف در محدوده بزرگتر از تعداد Mach برای مقایسه بیشتر با نتایج تجربی تکمیل شد.

شکل ۶. مقایسه ضریب گشتاور مگنوس محاسبه شده در برابر سرعت چرخش با داده های تونل باد برای پیکربندی ANSR قایقرانی.

شکل ۷. مقایسه ضریب گشتاور موثر میرایی میله رول در برابر سرعت چرخش برای پیکربندی ANSR شیاردار و صاف

شکل ۸. ویژگی های هندسی ۵.۵۶ میلی متر M193.

مشابه مدل تونل باد، تفاوت بسیار کمی در بیشتر ضرایب ایرودینامیکی بین تنظیمات دیده می شود که نشان می دهد نه سرعت چرخش و نه حکاکی تأثیر مهمی برای نتایج تجربی یا محاسباتی، به ویژه ضرایب استاتیکی ندارد. شکل ۹ پیش بینی ضریب نیروی محوری صفر-خمیازه را نشان می دهد. داده های محدوده تفاوت معناداری بین تنظیمات قابل توجه نشان نمی دهد. توافق با نتایج محاسباتی کاملاً خوب است. توجه داشته باشید که در حالی که محاسبات مگنوس در α = ۰ درجه انجام شد، محاسبات مخروطی در α = ۲ درجه به پایان رسید. اختلاف ۱-۲٪ مربوط به کشش درجه دوم خمیازه است. ضرایب نیروی طبیعی و گشتاور فشار در شکلهای ۱۰ و ۱۱ نشان داده شده است. در حالی که فقط نتایج مدل محاسباتی بدنه صاف نشان داده شده است، تمام داده های دامنه

مشمول. توافق بین تنظیمات دامنه و همچنین محاسبه های مخروطی (نرخ چرخش صفر) و مگنوس (نرخ زاویه ای صفر) عدم حساسیت هر دو این ضرایب به چرخش و سرعت زاویه ای را نشان می دهد. باز هم، مهمترین تفاوتها دوباره در لحظه مگنوس و لحظه میرایی رول مشاهده شد.

مشتقات دینامیکی در کنار گذاشتن اثرات حکاکی نرخ چرخش کاملاً رو به جلو نبودند. به نظر می رسد اثر هر یک بر ضریب گشتاور میرایی زمین کم باشد (شکل ۱۲). مقایسه دامنه جرقه و اندازه گیری های محاسبه شده ضریب گشتاور مگنوس موثر در شکل ۱۲ نشان داده شده است. مقدار زیادی از پراکندگی در داده های تجربی وجود دارد، اما با سرعت چرخش یا حکاکی ارتباط ندارد. این در دقت اندازه گیری دامنه است که می تواند به اندازه ۲۵-۳۰ باشد. نتایج محاسباتی در این دقت روند داده های آزمایشی را به خوبی دنبال می کنند.

مقایسه دامنه جرقه و اندازه گیری محاسبه شده ضریب گشتاور مگنوس موثر در شکل ۱۳ نشان داده شده است. نتایج دامنه جرقه دارای مقدار زیادی خطای آزمایشی است، به ویژه با نزدیک شدن ضریب گشتاور مگنوس به صفر. اگرچه داده های دامنه و نتایج محاسباتی کاملاً منطبق نیستند، اما روندها قطعاً مشابه هستند. در نزدیک سرعت پرتاب، داده های دامنه و محاسبات هیچ تفاوتی را نشان نمی دهند، انتظار می رود که جریان با شیارها همسو باشد. با کاهش سرعت، داده های دامنه جرقه نشان می دهد که پرتابه پیچ تاب دارای مقادیر ضریب کمتری نسبت به دو پیکربندی دیگر است. در کمترین تعداد Mach، محاسبات و داده های دامنه هر دو نشان می دهد که پرتابه شیاردار با pD / V در پرواز دارای ضریب لحظه مگنوس کمی بالاتر است. اختلافات مشاهده شده در این کمترین تعداد ماخ با توجه به بیشترین چرخش پرتابه بسیار ناچیز است. در حقیقت، تفاوت بین پیکربندی ها در نتایج آزمایشی به سختی خارج از خطای اندازه گیری است. بنابراین، تغییرات در نتایج محاسباتی نیز به ویژه قابل توجه مشاهده نمی شوند.

شکل ۹. ضریب نیروی محوری صفر-خمیازه در مقابل تعداد Mach، M193.

شکل ۱۰. شیب ضریب نیروی عادی در برابر تعداد Mach، M193.

شکل ۱۱. شیب ضریب لحظه پیچش در برابر تعداد Mach، M193.

شکل ۱۲. شیب ضریب گشتاور میرایی در برابر تعداد Mach، M193.

شکل ۱۳. ضریب گشتاور مگنوس موثر در برابر تعداد Mach، M193.

شکل ۱۴. ضریب میرایی رول موثر در برابر تعداد Mach، M193.

شکل ۱۴ ضریب میرایی رول موثر برای تصاویر متغیر M193 بررسی شده را نشان می دهد. میله های خطا در داده های دامنه جرقه نشان دهنده یک انحراف استاندارد از میانگین ضریب میرایی رول است. در سرعت پرتاب (نزدیک) داده های دامنه و نتایج محاسباتی ضریب میرایی رول را برای پیکربندی بدنه صاف کمی پایین تر نشان می دهد. در خطای آزمایش بالستیک، تغییرات قابل توجه نیستند. در دو عدد ماخ پایین تر، داده های دامنه نشان می دهد که پرتابه از قبل حک شده در پرواز pD / V دارای ضریب موثر میرایی رول قابل اندازه گیری بزرگتر است. با این حال، در کمترین تعداد Mach، اختلافات دوباره در خطای داده های تجربی است. نتایج محاسباتی تأیید می کند که بدنه شیاردار در pD / V در پرواز دارای یک ضریب میرایی رول کمی بالاتر در تعداد ماخ پایین است، اما این به دلیل تغییر داده های تجربی قابل توجه نیست.

۴.۳ پایداری دینامیکی و زاویه اصلاح

با استفاده از خصوصیات ایرودینامیکی (محاسباتی یا آزمایشی) که به عنوان بخشی از این مطالعه تکمیل شده است، می توان برای هر پیکربندی پایداری، عملکرد و مسیر حرکت ۶ درجه آزادی پرتابه را ارزیابی کرد. از آنجا که ضرایب ایرودینامیکی به طور قابل توجهی بین تنظیمات متفاوت نبود، مسیر دور تحت تأثیر پیکربندی آزمایش شده قرار نمی گیرد. با این حال، هر دو ثبات و عملکرد، با توجه به زاویه اصلاح می توانند تحت تأثیر پیکربندی انتخاب شده قرار بگیرند. به طور خاص، یک نرخ پیچش ثابت یا سرعت چرخش پرواز به عنوان ثبات دور به سرعت چرخش بستگی دارد.

برای اینکه یک پرتابه با چرخش ثابت بتواند یک پرواز پایدار داشته باشد، دور باید از نظر ژیروسکوپی و پویا در طول مسیر پرواز پایدار بماند. برای اینکه یک دور از نظر ژیروسکوپی پایدار باشد، فاکتور پایداری ژیروسکوپی، Sg، داده شده توسط معادله (۱) باید بزرگتر از یک باشد.

با فرض ژیروسکوپی بودن دور، می توان ثبات پویای دور را ارزیابی کرد. عامل پایداری دینامیکی، Sd توسط داده می شود

جایی که ρ تراکم جریان آزاد است، d قطر پرتابه است، S منطقه مرجع پرتابه است، V سرعت جریان آزاد است و Ix لحظه محوری اینرسی است. علاوه بر این،

جایی که m جرم پرتابه است و آن لحظه عرضی اینرسی است. توجه داشته باشید که تمام ضرایب ایرودینامیکی در معادلات (۱) و (۲) در ضرب می شوند

علاوه بر این، پرتابه باید در ثبات پویایی محدود شده توسط تعریف شده باقی بماند

شکل ۱۵ نمودار معکوس عامل پایداری ژیروسکوپی را در مقابل پایداری دینامیکی برای تنظیمات استاندارد شلیک (pd / V ثابت) و از قبل حکاکی شده (pd / V در پرواز) با پایداری دینامیکی محدود، S1 = S نشان می دهد d (2 – S d)، روکش شده است.

شکل ۱۵. ثبات ژیروسکوپی و پویا برای داده های تجربی M193 با سرعت چرخش پوزه و در پرواز.

شکل ۱۵. ثبات ژیروسکوپی و دینامیکی M193 با نرخ چرخش در پرواز.

همچنین در شکل ۱۵ پیکربندی شلیک استاندارد برای pd / V در پرواز تنظیم شده است. داده های دامنه نشان می دهد که پرتابه از نظر ژیروسکوپی در تمام سرعت ها پایدار است. همانطور که انتظار می رفت، گرمهای دورهای قبل از حکاکی و دورهای چرخش تنظیم شده با شلیک استاندارد دارای Sg بزرگتر به دلیل سرعت چرخش بیشتر مطابقت دارند. پرتابه همچنین برای اعداد ماخ بیشتر از ۱.۵ ماخ به صورت پویا پایدار است. به نظر می رسد در نزدیکی Mach 1.1، پایداری دینامیک دور به نوع پیکربندی و همچنین زاویه حمله بستگی دارد. پایداری دینامیکی دورهای پیش حکاکی شده به طور قابل توجهی افزایش یافته و تمام دورهای پیش حکاکی شده در ماخ ۱.۱ پایدار هستند. بی ثباتی دینامیکی نشان می دهد که ممکن است یک چرخه محدود کوچک خمیازه رخ دهد. در واقع یک چرخه محدود کننده خمیازه کوچک برای پیکربندی شلیک استاندارد Mach 1.1 (تقریباً ۲ درجه) وجود داشت. افزایش پایداری دینامیکی دورهای قبل از حکاکی به دلیل این پیکربندی دارای ضریب گشتاور مگنوس بزرگتر (کمتر منفی) نسبت به پیکربندی شلیک استاندارد است. این را می توان تا حدی به دور قبل از حکاکی دارای سطح خمیازه بالاتر (۱.۵ درجه <α <8 درجه) نسبت به دور شلیک استاندارد (۰.۳ درجه <α <4 درجه) نسبت داد. با این حال، بر اساس پایداری شلیک استاندارد چرخش، انتظار می رود کمترین دورهای قبل از حکاکی ناپایدار باشد. عکسهای کم خمیازه اضافی (زیر ۲ درجه) از پیکربندی از قبل حکاکی شده برای تعیین دقیق تر چرخه محدود لازم است.

فاکتورهای پایداری نیز برای بدنه صاف محاسباتی از ۱.۱ تا ۳ ماخ با سرعت چرخش پرواز محاسبه شده اند (ضرایب با pd / V ثابت تعیین می شوند). پیش بینی ها نشان می دهد که پرتابه از نظر ژیروسکوپی پایدار است (sg> 1) در تمام سرعت ها. مقایسه این نتایج با نتایج استاندارد شلیک، چرخش تنظیم شده، نشان می دهد که شیارهای تفنگ حداقل تأثیر دارند. همانند پرتابه منقوش، پرتابه صاف در رژیم عددی ماخ پایدار باقی می ماند مگر در نزدیکی ۱.۱ و ۱.۲ ماخ در زاویه کم حمله که نشان دهنده یک چرخه محدود کوچک خم است. توافق بین نتایج بدنه صاف محاسباتی و نتایج استاندارد شلیک آزمایشی، اعتماد نویسندگان را برای استفاده از هر یک از این دو روش در آینده افزایش می دهد.

نتیجه گیری ها

یک روش محاسباتی پیچیده برای بررسی تأثیر تفنگ و سرعت چرخش بر روی مشخصات ایرودینامیکی مهمات کالیبر کوچک استفاده شده است. رویکرد محاسباتی با مقایسه با داده های تونل باد برای یک هندسه گلوله اصلی با شیارهای خان در Mach تأیید شده است

محاسبات نشان می دهد که اثر نسبی بین پرتابه های صاف و شیاردار (مچ دار) در محدوده ای از سرعت چرخش حداقل است و شیارهای خان اثرات ایرودینامیکی مسئول زاویه های اصلاح شده تولید نمی کنند. سپس این روش به یک گلوله های کالیبر کوچک نسل فعلی. در رابطه با یک آزمایش دامنه جرقه، اثر شیارهای خان و سرعت چرخش (پیچ و تاب ثابت در برابر پرواز pD / V) در سرعت راه اندازی و کاهش سرعت بر روی ضرایب ایرودینامیکی و مشتقات به حداقل رسیدند یا در خطای آزمایشی تست بالستیک.

نتایج پیامدهای مهمی برای هر دو آزمایش CFD و آزمایش هوازی از مهمات کالیبر کوچک دارد. به مقدار فوق العاده ای از منابع محاسباتی و تجربی اضافی برای به دست آوردن یک پرتابه با حکاکی مناسب با سرعت چرخش مورد نیاز بود که مربوط به تعداد ماخ مورد بررسی باشد. خوشبختانه، نتایج فعلی نشان می دهد که تأثیر شیارهای خان و میزان چرخش برای تعیین ضرایب ایرودینامیکی و مشتقات دینامیک اهمیت خاصی ندارد، بنابراین می توان از روشهای CFD و تجربی استفاده کرد. با این حال، اگر بخواهیم ثبات دور را برای سرعت های پایین به درستی تعیین کنیم، استفاده از سرعت چرخش در پرواز ضروری است. اگر فقط از نرخ چرخش پوزه استفاده شود، سطح پیش بینی شده بی ثباتی دینامیکی، که به صورت زاویه اصلاح ظاهر می شود، احتمالاً بیشتر از واقعیت خواهد بود.

تشکر و قدردانی

نویسنده لازم میداند از PM-MAS ارتش ایالات متحده برای تأمین اعتبار و حمایت از بخشهای قابل توجهی از این تلاش قدردانی کند. این کار همچنین با اعطای وقت رایانه از مرکز دفاع عمده منابع مشترک وزارت دفاع در آزمایشگاه تحقیقات ارتش ایالات متحده پشتیبانی می شود.

منابع

Arrow Tech Associates, “ARFDAS: Ballistic Range Data Analysis System,” User and Technical Manual, South Burlington, VT, May 1997.

Baldwin, B.S. and Barth, T.J., “A One-Equation Turbulence Transport Model for High Reynolds Number Wall-Bounded Flows,” AIAA-91-610, January 1991.

Braun, W.F., “The Free Flight Aerodynamics Range,” BRL-R-1048, U.S. Army Ballistic Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground, MD, July 1958.

Chan, W.M., “The Overgrid Interface for Computational Simulations on Overset Grids,” AIAA-2002-3188, June 2002.

Chan, W.M. and Buning, P.G., “User’s Manual for FOMOCO Utilities – Force and Moment Computation Tools for Overset Grids,” NASA-TM-110408, July 1996.

DeSpirito, J., Silton, S.I., and Weinacht, P., “Navier-Stokes Predictions of Dynamic Stability Derivatives: Evaluation of Steady State Methods,” AIAA-2008-0214, Jan. 2008.

McCoy, R.L., “Aerodynamic Characteristics of Caliber

.۲۲ Long Rifle MATCH Ammunition, BRL-MR-3877, Ballistic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground, MD, Nov 1990.

McCoy, R.L., “Aerodynamic and Flight Dynamic Characteristics of the NEW Family of 5.56MM NATO Ammunition,” BRL-MR-3476, Ballistic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground, MD, Oct 1985.

Meakin, R.L., “A New Method for Establishing Inter-grid Communication Among Systems of Overset Grids”, AIAA Paper AIAA-91-1586, June 1991.

Renze, K.J, Buning, P.G., and Ragagopalan, R.G., “A Comparative Study of Turbulence Models for Overset Grids”, AIAA Paper AIAA-92-0437, January 1992.

Sahu, J.,”Three Dimensional Base Flow Calculation for a Projectile at Transonic Velocity,” AIAA-86-1051, May 1986.

Shiff, L.B., “Nonlinear Aerodynamics of Bodies in Coning Motion,” AIAA Journal, Vol. 10, No. 11, 1972, pp. 1517 – ۱۵۲۲.

Weinacht, P., “Navier-Stokes Predictions of Pitch Damping for Axisymmetric Projectiles,” J. of Spacecraft and Rocket, Vol. 34, No. 6, 1997, pp. 753-761.

Weinacht, P., Guidos, B.J., Sturek, W.B., and Hodes, B.A., “PNS Computations for Spinning Shell at Moderate Angles of Attack and for Long L/D Finned Projectiles,” BRL-MR-3522, Ballistic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground, MD, June 1986.

تیراندازی تفریحی و درس های زندگی

فیل هاردمن انتقال دانش را جشن گرفته و خود نیز کمی خوشگذرانی می کند!

مقاله این ماه با مقاله های معمول من متفاوت است اما ماجرایی است که بسیار تمایل دارم روایت کنم. همیشه طرفدار سرسخت تفنگ های بادی بوده ام اما هنوز در بسیاری اوقات از شگفت انگیزی این ورزش غافلگیر می شوم. من در طی سال ها دوستان خوبی پیدا کرده ام؛ برخی در زمان تیراندازی، برخی در مغازه های اسلحه فروشی، و تعداد بیشتری آنلاین . اما این ورزش همچنان به من در محکم کردن روابط در نامعمول ترین مکان ها کمک کرده و اهمیت خوش اقبال بودنم را به من شناخته است.

من و همسر سابقم جس که خوانندگان دراز مدت ممکن است از مقالات اولیه من او را به خاطر بیاورند پس از طلاق هم دوستان خوبی باقی مانده ایم. ما دو فرزند داریم جک و کیسی و او تقریبا ۱۵ سال نامادری پسر بزرگم کریس نیز بوده است. ما ۵ سال پیش طلاق گرفتیم. زندگی ادامه داشته است و او شریک زندگی دیگری دارد به نام دیوید که باهم دو فرزند دارند. به نظر شما ممکن است زمانیکه یکشنبه ها برای دیدن فرزندانم میروم برنامه ای عجیب باشد اما هرگز چنین نبوده است. ما در واقع همه باهم رابطه خوبی داریم که برای همه علی الخصوص بچه ها عالی است. دیوید بسیار به ماهیگیری علاقه مند است و من هیچوقت آن را امتحان نکرده ام. پس یکروز دیوید من و فرزند وسطی ام جک را با خود برد  و ما لذت بسیاری بردیم. من خیلی دوست داشتم. برای جبران گفتم یکی از تفنگ های بادی خودم را ببرم، اهدافی را در حیاط گذاشته و باهم چندین تیر بزنیم به امید اینکه زمانی برای تیراندازی واقعی به دشت برویم.

بیرون با پسرها

تصمیم گرفتم تفنگ وایروخ ۱۰۰ بالپاپ  را ببرم. عمدتاٌ به دلیل اینکه اسلحه محبوب من است و چون میخواستم به او نشان بدهم که تفنگ های بادی امروزی چقدر پیشرفته اند و مانند تفنگ های ارزان فنری دوران نوجوانی او نیستند بلکه تفنگ های شکاری بسیار پیشرفته و قدرتمند میباشند. ما همچنین به این نتیجه رسیدیم که برای شرکت بچه ها، آموزش و تفهیم برخی از قوانین حمل تفنگ، و فراگیری برخی از اصول تیراندازی این بهترین فرصت است..

جک همیشه به شکار علاقه مند بود اما من سعی داشتم آموزش را تا زمانیکه کمی بزگتر شود و از نظر ذهنی و بدنی به رشد بیشتری برسد به تأخیر بندازم . او به ۱۳ سالگی نزدیک است، بسرعت در حال رشد بوده و به نظر می رسد که آماده است. او البته در کنار تفنگ های بادی بزرگ شده است و آنها برای وی غریبه نیستند. اما دیگر فقط خوشگذرانی نیست و زمان شکار همه چیز را باید بسیار جدی گرفت.

دخترم کیسی میتوانست همراه ما بیاید اما  تصمیم گرفت که در کنار مادر و خواهر کوچک خود در خانه بماند. کانر کوچولو اما تصمیم گرفت که همراه پدرش دیوید، برادر بزرگترش جک و عمو فیل بیاید و اگرچه هنوز خیلی کوچک است اما همه موافق بودیم که برایش خوبست که یاد بگیرد که تفنگ اسباب بازی نیست.

کلاس پیشرفته

اهداف ما از چند ورق کاغذ با نقطه های ترسیمی تشکیل شده بودند و میدان تیر ما فقط ۱۴ متر طول داشت و فقط یک تفنگ داشتیم،

چند ساچمه و محیطی امن برای تیراندازی به چیز دیگری نیاز نداشتیم.

اجازه دادم که جک خشاب را پر کند و برای دیوید عملکرد آن را توضیح دادم. کشیدن گلن، محل ضامن را به وی نشان داده و دوربین اکترونیک حرفه ای ای تی ان ایکس ۴K  را برایش نمایش دادم.

بچه ها برای تیراندازی بسیار هیجان زده بودند اما من آن را کنترل کردم زیرا اول باید درباره امنیت صحبت می کردیم و نحوه رفتار با تفنگ را توضیح می دادم که با تفنگ همیشه باید طوری رفتار شود که پر است و آماده تیراندازی و در جهت امنی گرفته شود.

من اول کمی تیراندازی کردم تا از مرتب بودن اوضاع مطمئن شوم و بعد اجازه بدهم دیوید تیراندازی کند. واکنش او پس از اولین شلیک نگاهی به تفنگ بود مثل اینکه بگوید همین بود؟ این نگاه برای من بسیار آشناست. نداشتن لگد تفنگ های PCP و صدای کم شلیک همیشه مردم را غافلگیر می کند و من با دیدن آن لبخند زدم.

با خنده گفتم «آره چیز خاصی نیست؟» پس از چند شلیک دیگر آموزش وی در نیروی دریایی! را به پایان رساندم.

استعداد فطری

نفر بعدی جک بود اما به دلیل سنگینی تفنگ و جراحت مچ دستش در هنگام بدلکاری با اسکوتر پیشنهاد کردم که در موقعیت خوابیده شلیک کند. جک زمانیکه برای اولین بار تیراندازی کرد هم سن کانر بود که تصمیم گرفت در کنار او دراز بکشد. دیدن تفاوت اندازه آنها مرا شگفت زده کرد. دیدن او که چقدر بزرگ شده  بود و نیاز به راهنمایی زیادی نداشت گذشت سریع زمان را بیادم آورد. کانر دراز کشیده محو تیراندازی برادرش شده بود و با تعجب شلیک های پیاپی وی را نگاه می کرد تا اینکه پرسیدم میخواهی امتحان کنی؟ صورتش روشن شد و سرش را به علامت توافق تکان داد و من بطرف دیوید چرخیدم و به آرامی گفتم: «خشاب خالی است اما او نمی داند.” 😉

جک بلند شد و به کناری رفت تا کانر بر روی کیف تفنگی که به عنوان زیر انداز گذاشته بودم دراز بکشد. او به دقت به صحبت های من گوش می داد. دوباره تأکید کردم که تفنگ اسباب بازی نیست و باید آنچه را که میگویم انجام دهد. او با تکان دادن سرش نشان داد که فهمیده است. بیشتر وزن اسلحه را من تحمل کردم و او در موقعیت شلیک قرار گرفت و به درون دوربین نگریست و علی رغم هم اندازه بودن با تفنگ توانست فضا را ببیند و هم زمان به ماشه برسد. وقتی که آماده شد به او گفتم تا ماشه را بکشد. تفنگ با شلیک انفجاری از هوای خشک زنده شد.  کانر در کمال تعجب گلن را خودش به عقب کشید که نشان میدهد با تمرکز کامل نظاره گر عملیات جک بوده است.

تیراندازی برای خوشگذرانی

ما همه به ترتیب به سر بطری ها و تکه های کاغذ تیراندازی کرده و باهم صحبت کردیم. زمان بسرعت گذشت و من دریافتم که چه لحظه های خاصی را گذراندیم و چقدر خوش اقبال هستیم که می توانیم. اینجا دو پدر، دو پسر، دو برادر، یک خانواده بودیم که تیراندازی ما را متحد کرده بود و بسیار سرگرم شده بودایم. که فقط منظور بچه ها نیستند بلکه من و دیوید هم لذت بردیم. به عنوان یک خانواده ما باهم تفریح می کنیم و رابطه خود را مستحکم تر میکنیم.

اقرار می کنم که به عنوان یک شکارچی جان سخت به ندرت تفریحی تیر اندازی می کنم اما زمانی را که در حیاط گذراندیم همانند هر جلسه شکاری بسیار لذت بخش دیدم. آن دورهمی نه فقط رابطه ما را مستحکم تر کرد بلکه ممکن است به ورود افراد تازه نفسی به ورزش ما به عنوان نسل بعدی تیراندازان با تفنگ بادی نیز کمک کرده باشد. چیزی که با بالا رفتن سن ما این ورزش به آن نیاز دارد.

به این فکر افتادم که در برخی اوقات تیراندازی با تفنگ بادی را بیش از حد جدی می گیرم. در اغلب اوقات در تعقیب شکار و صید عالی نسبت به تیراندازی صرفا برای لذت بردن بی توجه بودم. من ۱۵ سال بود که برای خوشگذرانی تیراندازی نکرده بودم و تماشای لذت بردن بچه ها مرا به فکر دوران جوانی انداخت. می نشستم و صد ها تیر را با تفنگ فنری خود با دید آزاد و بدون نگرانی درباره اندازه گروپ یا برد تیر رها می کردم. فقط خوشحال بودم که صدای برخورد تیر با یک قوطی حلبی را بشنوم، ببینم که در روز خاک به رقص درامده است و نگران دقت خود نیز نبودم.

یک دنیای کاملاً جدید

لذت و اشتیاق آنها که مسری نیز بود مرا به لبخند وادشت. تا زمانی که تمام شده بود و من در خانه نشسته بودم و به نوشتن این مطلب مشغول بودم درک نکردم که چقدر لذت برده بودم. خودم را در حال بررسی تفنگ های بادی کم قدرت، CO2 و … دیدم و تصور کردم که چقدر می توانیم با این اسلحه ها تفریح کنیم. من مانند اغلب افراد شکارچی با تیراندازی تفریحی شروع کردم. اما تلاش من برای به موفقیت رسیدن به عنوان یک شکارچی در برخی اوقات مانع تیراندازی تفریحی من شده بود. تفنگ برای من یک ابزار شکاری است و نه یک منبع خوشگذرانی و تفریح. با بازگشت به سرآغاز پی بردم که تیراندازی با تفنگ بادی میتواند چه لذت هایی داشته باشد که  من هنوز امتحان نکرده ام. شرایط باید تغییر کند.

ساچمه JSB Hades 

نوشته : Russ Douglas

راس داگلاس انبساط ساچمه جی اس بی هدز را بررسی میکند

من مدتی است که از ساچمه های جی اس بی اگزکت استفاده می کنم و همیشه از عملکرد آنها در میدان تیر راضی بوده ام. اخیراً در اینترنت مقالات بسیاری در رابطه با ساچمه های جدید جی اس بی هدز بخصوص برای کنترل آفت دیدم. پس گفتم بهتر است خودم ببینم جریان چیست. به نظر می رسد ساچمه های هدز کاری غیر ممکن را انجام می دهند یعنی تا رسیدن به هدف سالم مانده سپس در زمان برخورد طوری منبسط شده که حداکثر انرژی ممکن را منتقل کرده و یک کشتن مهربانانه را رقم بزنند. نفوذ بیش از حد یعنی هدر رفتن انرژی پس بهترین ساچمه های کنترل آفت نباید بیش از حد نفوذ کنند.

انبساط یا عدم انبساط

مهمترین خصوصیت دقت است (یک ساچمه دقیق لود شده با هرگونه طراحی درصورت برخورداری از انرژی لازم) . ده ها نظریه در مورد بهترین کنترل کننده آفت در بازار وجود دارد از قبیل برخی برندهایی که ساچمه های سرگرد برای حداثر انبساط تولید می کنند. حقیقت اینست که ماده اصلی و طراحی یک ساچمه باید از خوردن به در و دیوار یک قوطی ساچمه سالم بیرون بیاید سپس در تفنگ قرار داده شود. ساچمه ها اشیاء ظریفی نیستند. تجربه من اینست که ساچمه ها به این دلیل محکمتر از آنند که حداقل در توان زیر ۱۶ ژول با برخورد به طعمه ما منبسط شوند.

مدیرعامل شرکت ایر آرمز کلر وست محبت کرد و یک جعبه ساچمه کالبیر ۲۲/۰ جی اس بی هدز را در جشنواره تیراندازی بریتانیا به من داد. از آن روز به به بعد شنیدم که این گلوله ها به دلیل تقاضای بالا بسیار نایاب شده اند و همچنین مغازه های محلی به دلیل تعطیلی مرتبط با کرونا بسته بودند. من برنامه های خود را متوقف کرده بودم تا زمانی که در یوتیوب از یکی از دوستانم در شرکت کنترل آفت با تفنگ های بادی شنیدم که مغازه جی اس رمزباتوم آنها را می فروشد. پس از یک مکالمه ایمیلی فردی بنام ادوارد چند جعبه را به من فروخت که خیلی زود به دست من رسیدند.

طراحی هوشمند 

در بررسی مشخص شد که نیمرخ نمای بیرونی ساچمه های هدز مشابه ساچمه های نوک گرد کلاسیک جی اس بی اگزکت هستند که نشان دهنده آن است که جی اس بی از مزیت طراحی عالی موجود بهره برده . فقط یک تفاوت عمده با هدز وجود دارد در نوک گرد سه حفره شعاعی عقب رفته تعبیه شده است. فرض بر این است که این حفره ها همانند یک گل باعث باز شدن سر در سه جهت مختلف گردیده تا برخورد حداکثری انجام شود. تنها چیزی که نمیخواهیم قطعه قطعه شدن است . که در صورت استفاده از ساچمه های سر نرم مسئله ای نباید داشته باشد. بله برای ساچمه های هدز غیر ممکن به نظر میرسد.

ابزار درست کار

من میخواستم هر دو کالبیر معمول را در سرعت های مختلف آزمایش کنم. اما در حالیکه تفنگ وایلدکت ام ک.۱ کالیبر ۱۷۷/۰ من برای اکثر نیازهای کنترل آفت مناسب است اما مجوز ندارد. تنها چیزی که برای این آزمایش ها لازم است همین ام ک.۳دارای مجوز است از طرفی تفنگ ایر آرمز اس ۵۱۰ ایکس اسمن با توجه به دارا بودن تنظیم کننده قدرت بهترین وسیله آزمایش ساچمه های  هیدز در سرعت های مختلف می باشد.

نخست یک نمونه تصادفی حاوی ده ساچمه از هر کالیبر را وزن کردم. میانگین وزن ساچمه های کالیبر ۲۲/۰ ۰۳۰/۱ گرم (۰۲۹/۱ گرم) و ساچمه های کالبیر ۱۷۷/۰ ۶۷۱/۰ (۶۷۰/۰) تعیین شدند.  با توجه به اینکه تفنگ ایر آرمز اس ۵۱۰ ایکس اس خودم را به دوستی به نام لووین در نمایشگاه تفنگ های بادی فروخته بودم (از آن مرد متشکرم) همه آزمایش ها در صبح روزی که آنرا بسته بندی کرده و به نزدیکترین مغازه اسلحه فروش  برای انتقال قانونی به لووین بردم انجام شد. این مسئله همراه با محدودیت های تعطیلی کرونا مانع از این شد که چگونگی عملکرد ساچمه های هیدز در ۵۰ متری را در مقایسه با صفر فعلی تفنگ ببینم. بله از آن به شدت دلخورم.

تحقیق

پیش از اینکه نتایج ساچمه  های آزمایشی خودم را ثبت کنم عملکرد چند نفر را در شبکه های دیگر تماشا کردم. برخی آزمایش ها دقیق تر از دیگران بودند، برخی تفریحی و برخی غافلگیر کننده. بنابراین به اطلاعات بیشتری نیاز داشتم پس باید خودم مشغول می شدم. من یک حیاط محصور ندارم پس همه چیز را ساده برگذار کرده و بدرون یک سطل آب در داخل اطاق شلیک کردم البته در مقابل دوربین. تفنگ در حالت عمود قرار داشت تا از برخورد زاویه ای با آب جلوگیری شده و شکل سر ساچمه تغییر نکرده و نتایج تغییر شکل ساچمه ها تحت تأثیر قرار نگیرد. به هرحال منتظر کثیف کاری بودم پس یک ورقه مقوایی دوبل دارای یک سوراخ وسط را روی سطل انداختم تا از پاشیدن آب جلوگیری کنم.

آزمایش اول کرنوگرافی

من برخی از اطلاعات مرتبط با سرعت آزمایش های دیگران را از دست داده بودم پس از توزین ساچمه ها یک خشاب (۸ ساچمه) را در مقابل کرونوگراف  برای امتحان از تفنگ وایلدکت شلیک کردم و فرایند را با تفنگ اس ۵۱۰ ایکس اس کالیبر ۲۲ فقط با دو تیر در هر یک از پنج سطح قدرت ادامه دادم . نتایج در جدول زیر آمده است:

پایین ترین سطح قدرت تفنگ اس ۵۱۰ اس ایکس را به دلیل کافی نبودن برای انبساط ساچمه حذف کردم

اول امنیت یا نه

یکبار یک قسمت از سریال آمریکایی آلی به نام «سوء تعبیر شکنان» را تماشا کردم که ثابت کرد گلوله علی رغم چگالی بالا در آب مسافت زیادی را طی نمیکند. این بود که آزمایش در آب را به عنوان راه حل در نظر گرفتم. متاسفانه در نبود یک لوله بلند شفاف که بتوان از پیشرفت ساچمه و انبساط احتمالی فیلم برداری کرد باید به یک سطل آب معمولی کفایت میکردم. حفظ سطل و نه تخریب آن مد نظر بود. پس برای حفاظت کف آن در مقابل رسیدن ساچمه پس از عبور از ۲۵ سانتی متر آب باید کاری میکردم.

یک تکه چوب سخت پیدا کرده  آن را با فلزی سنگین کردم و با پیچیدن در سلفن ضد آب کردم. زمانی که پس از دو شلیک آن را جهت پیدا کردن ساچمه ها برداشتم فهمیدم که خشابی که استفاده کرده بودم ۲ محفظه خالی داشته است و دلیل تعجب خود از کم پاشیده شدن اب را فهمیدم.

اوه!

تکرار … اینبار یادم رفت که محافظ سطل را در جای خود قرار دهم و فقط پس از شلیک دو ساچمه ۱۷۷/۰ آب از همه جای سطل شروع به نشت کرد؛ فاجعه! پس از خالی کردن آب و بررسی به جز یک ترک هیچ صدمه ناشی از برخورد در کف سطل ندیدم. تصور کنم که دلیل این صدمات موج لرزش های برخورد عمود ساچمه های ۱۷۷/۰ با آب باشد. پس از تخلیه و خشک کردن سریع سطل کف آن را با استفاده از چسب اکواریوم در داخل و بیرون سطل تعمیر کردم. در نهایت با هر تنظیم قدرت تفنگ دو شلیک انجام دادم و پس از شلیک همه ساچمه ها را با دقت درآورده، خشک کرده، و در کیسه های برچسب خورده زیپ دار جهت بررسی بعدی قرار دادم. نتایج در جدول های زیر آمده است:

تا امتحان نکنی نمی فهمی

با توجه به صحبت قبلی من در مورد قطعه قطعه نشدن ، چند قطعه بسیار کوچک که فقط می توانست سرب باشد در ته سطل برق می زدند. این مسئله باعث شد تا همه ساچمه هایی را که از درون سطل جمع کرده بودم وزن کرده و اندازه بگیرم و با ابعاد میانگین مقایسه کنم تا به ببینم آیا شکستگی اتفاق افتاده یا خیر. بله باید ساچمه ها را قبل از شلیک یک به یک وزن می کردم).

ملاحضات دامنه

طعمه شما در مقابل دهانه تفنگ شما قرار نخواهد داشت پس با افزایش مسافت باید انتظار کاهش قدرت و بالطبع کاهش سطح انبساط را نیز داشت. سرعت دهانه برای هر شلیک را در اپلیکیشن چیرگان  وارد کرده و با استفاده از ضریب BC آنها جهت تخمین داده های زیر را پیش بینی کردم(حداکثر قدرت ۵).

پس عوامل دیگری به جز قدرت تعیین شده تفنگ نیز وجود دارند و فقط شامل افزایش انرژی دهانه جهت انبساط بهینه در هدف واقعی نمی شود. همه ساچمه ها/ اهداف پرتابی دارای یک سرعت بهینه حداکثر هستند که فراتر از آن به افت دقت منجر می شود. به عنوان مثال برای ساچمه های با کیفیت ۲۲ مانند ساچمه های جی اس بی به نظر من حدود ۲۷۵ متر بر ثانیه ایده آل است.

ساچمه های کالیبر۱۷۷ Non-Fac هیدز کمی منبسط شدند اگرچه نوک کاملاً گرد آن ممکن است کمی صاف شده باشد. شاید نشان دهنده اصابت آن به چوب باشد. ساچمه های کالیبر ۲۲ هیدز در همه تنظیمات سرعتی منبسط شدند که نتایج در سه سرعت بالاتر تقریباً یکسان بودند. با نگاهی به تصویر ساچمه های منبسط شده می توانم بگویم که در مقابل حیوانات موذی می توانند مؤثر باشند. بر این باورم که برای بهترین نتیجه ساچمه ها باید با سرعت های بالای ۱۶ ژول (FAC) شلیک شوند .

ساچمه های  کالیبر ۱۷۷ کمی منبسط شدند اما بدون انجام مجدد آزمایش در یک سطل بلندتر جائیکه همه انژی پیش از اصابت به ته سطل از بین می رود نمی توام عدم برخورد با پشت چوب را تضمین کنم.

تغییرشکل قابل توجه

ماجرای ساچمه های کالیبر ۲۲ هیدز کاملاً متفاوت بود.در تصاویر ساچمه های بازیافته و از اندازه گیری ها مشخص است که انبساط آنها در سرعت های بالاتر قابل توجه است. همچنین یکی از سه  ساچمه در اکثر موارد تغییر شکل داد/ له شد که شاید نشانه آن باشد که با تغییر مسیر برخوردی با چوب داشته است.

فقط وزن ۲ تا از قوی ترین ساچمه ها کاهش یافت به ترتیب ۰.۰۳۲ و ۰.۰۳۹ گرم. . احساس شخصی من اینست که بعد از مسافت طی شده ساچمه آسیب جدی ناخاسته به گوشت طعمه (مثلاً خرگوش) وارد نمی کند و ممکن است فقط با تخمین مطابقت کند. احتمالاً هر برخوردی با استخوان هم به افزایش سرعت انبساط ساچمه کمک کرده و از نفوذ بیش از حد جلوگیری می کند. به هرحال عملکرد ساچمه های کالیبر ۲۲ مرا بسیار تحت تأثیر قرار داد و پس از دریافت تفنگ جایگزین کالیبر ۲۲ خود از آنها استفاده خواهم کرد. من همچنین پس از تعطیلات کرونایی در کمترین زمان ممکن آزمایش های دقت را با ساچمه های کالیبر ۱۷۷ هیدز در فاصله ۲۵ متری و ساچمه های کالیبر ۲۲ هیدز در فاصله ۵۰ متری انجام خواهم داد.

سند تصویری/ تمیزکاری

من طبعاً از آزمایش های خود فیلم گرفتم و یک ویدئو را برای شما پس از تدوین برخط گذاشته ام.

پس از اینکه سطل هنوز سالم را خالی کرده و زیر آن را با یک حوله قدیمی خشک کردم اتفاق خوبی رخداد. من پس از انتشار ویدئو با مغازه جی اس رمزباتوم تماس گرفتم و ادوارد لطف کرده و تعداد دیگری ساچمه را برای آزمایش های بعدی برای من خواهد فرستاد.

انجام این آزمایشها علی رغم دشواری تمیزکاری در پایان برای من بسیار جالب بود. امیدوارم که مقاله برای شما جاب بوده باشد هرنوع ساچمه که مورد علاقه شماست از تیراندازی تفریحی با آن لذت ببرید.

بزودی با تفنگ مجاز جدیدم  ساچمه های هیدز را در فاصله ۵۰ متری برای دقت آزمایش خواهم کرد.

پایداری گلوله (ژیروسکوپی و دینامیکی)

کاری از دامون کالی در ۱ اکتبر ۲۰۱۳

چرا گلوله‌ها از سر لوله تفنگ خارج  می‌شوند؟ چرا در لوله تفنگ از سوراخ هموار استفاده می‌شود؟ این مطمئنا کارها را برای تولید کننده گلوله ساده  می‌کند و هزینه کمتری برای همه دارد.

پاسخ این است تا زمانی که به گلوله چرخش می‌دهید گلوله ها مستقیم پرواز  نمی‌کنند. خان درون لوله تفنگ بوسیله پوکه، گلوله را  می‌گیرد و هنگامی ‌که گازهای پیشران گلوله را به پایین سوراخ فشار می‌دهند باعث می‌شود تا گلوله با سرعت بالایی بچرخد. خان درون لوله تفنگ، پایداری گلوله را تضمین می‌کند.

تعریف پایداری

اما اجازه دهید کمی عقب‌تر برویم. پایداری یعنی چه؟ به زبان ساده، پایداری به دماغه گلوله در جریان هوا اشاره دارد. اگر به یک راکت یا موشک نگاه کنید، متوجه خواهید شد که بسیاری از طرح‌ها دارای باله در عقب هستند. این باله‌ها برای اطمینان از این است که جلوی راکت به سمت جلو است. آنها مانند دستگاه بادنما کار می‌کنند- اگر راکت شروع به ضربه زدن کند، جریان هوا بر روی باله‌ها فشار  می‌آورد و تراز را اصلاح می‌کند. هرگاه چرخش حول محور غیر صفر باشد نیرویی نیز وجود دارد که آن را اصلاح کند، جریان هوا در کنار باله  می‌وزد.

البته گلوله‌ها باله ندارند. به لحاظ تئوری  می‌توان گلوله‌های دارای باله ساخت اما این کار بسیار سخت و گران است. در عوض، به گلوله‌ها چرخش می‌دهیم تا  تاثیری مشابه ایجاد کنیم. به دلیل فیزیک چرخش اشیا، که از آن  می‌گذرم، وقتی گلوله ای  می‌چرخد ​​و شروع به انحراف  می‌کند نیروهایی وجود دارند که معمولا جهت را به طور خودکار اصلاح می‌کنند. به نظر  می‌رسد که گلوله‌ها کاملا پایدار نیستند (همیشه انحراف وجود دارد) اما  می‌توانید آنها را به اندازه کافی به هدف نزدیک کنید.

دو نوع پایداری گلوله وجود دارد که نگران آن هستیم ، پایداری ژیروسکوپی و پایداری دینامیکی. برای این که گلوله پایدار باشد باید هر دو شرایط محقق شود، گلوله ای که از نظر ژیروسکوپی پایدار اما از نظر دینامیکی ناپایدار باشد ، پایدار نیست و سقوط  می‌کند.

پایداری ژیروسکوپی

درک پایداری ژیروسکوپی آسانتر از دو مورد دیگر است. معمولا پایداری ژیروسکوپی به متغیری به نام Sg اشاره دارد. از نظر ریاضی، اگر Sg از ۱ بیشتر باشد  می‌توان گفت گلوله از نظر ژیروسکوپی پایدار است. اگر گلوله را سریع‌تر بچرخانید مقدار Sg بیشتر می‌شود. همچنین اگر سرعت کاهش یابد Sg بیشتر می‌شو. اگر از گلوله بلندتر استفاده کنید مقدار Sg  کم می‌شود. اگر گلوله از نظر ژیروسکوپی پایدار باشد معمولا در همان حالت باقی می‌ماند زیرا با سرعت بیشتر از سرعت چرخش گلوله کاهش می‌یابد. اگر گلوله از نظر ژیروسکوپی در سر لوله تفنگ ناپایدار باشد، هرگز پایدار نخواهد بود.

عواملی که پایداری ژیروسکوپی را افزایش  می‌دهند عبارتند از:

• سرعت پایین تر
• نرخ چرخش بالاتر
• هندسه گلوله کوتاهتر / ضخیم‌تر
• چگالی هوای کمتر

در حالی که محاسبه Sg خیلی پیچیده نیست ، کاری نیست که  می‌توانید با ماشین حساب دستی انجام دهید مگر اینکه به مقدار تقریبی دست یابید. در مقاله دیگری در خصوص این موضوع بحث می‌شود. ماشین حساب‌های مختلفی در وب موجود است که مقدار تقریبی را به شما  می‌دهد که یکی از آنها JBM Ballistics است.

پایداری دینامیکی

محاسبه پایداری دینامیکی سخت‌تر است. این کار به ضرایب مبهمی بستگی دارد که تعیین و پیش بینی آن دشوار است و به ویژگی‌های دقیق طراحی گلوله بستگی دارد. گلوله‌ها با از دست دادن سرعت، پایداری دینامیکی‌شان را نیز از دست  می‌دهند. بر خلاف مورد پایداری ژیروسکوپی، پایداری در سر لوله تفنگ به معنای پایداری در بُرد پایین نیست. متغیری به نام Sd به پایداری دینامیکی اشاره دارد که محاسبه تعداد دقیق آن از حوزه این مقاله خارج است، فقط بدانید که پیش بینی آن دشوار بوده و به داده‌های زیادی نیاز دارد.

Sd گلوله ای با پایداری دینامیکی «عالی» برابر با ۱ است. اگر Sd کمتر از یا بیشتر از ۱ باشد گلوله ممکن است ناپایدار باشد. حاشیه ایمنی برای Sd به Sg بستگی دارد. هنگام بررسی Sd گلوله‌ای با Sg بالا دارای غلاف بیشتری است. گلوله ای که در لبه ناصاف پایداری ژیروسکوپی قرار دارد به راحتی می‌تواند دارای پایداری دینامیکی شود.

جمع بندی

با استفاده از ریاضیات، رابطه زیر را بین Sg ، Sd و پایداری گلوله به ترتیب زیر خواهد بود:

گلوله پایدار است اگر:

Sg>1Sd (2-Sd)

اگر این رابطه را روی نمودار ترسیم کنید، نمودار زیر را خواهید داشت:

همانطور که  می‌توان مشاهده کرد دو منطقه وجود دارد که توسط خطی تقسیم می‌شود که در معادله بالا نشان داده شده است. اگر گلوله در داخل منطقه پایدار باشد یعنی همه چیز خوب است. اگر از منطقه پایدار خارج شود، سقوط می‌کند.

گلوله ای که رفتار خوبی دارد پرواز خود را روی خط مرکزی آغاز  می‌کند (Sd = 1.0) و وقتی بُرد آن پایین باشد به سمت بالا حرکت  می‌کند. باز هم  به این دلیل که چرخش گلوله آهسته‌تر از سرعت آن کم می‌شود که به پایداری بالاتر ژیروسکوپی  بالاتر منتهی  می‌شود. این همان چیزی هست که می‌خواهیم.

با این حال پایداری دینامیکی زیاد نیست. برخی گلوله‌ها در بُرد پایین ترتغییر چشمگیری را  در Sd تجربه  می‌کنند، که  می‌تواند باعث شود تا گلوله منطقه پایدار را ترک کرده و شروع به سقوط کند. مچ کینگ سریا گرین ۱۶۸با کالیبر ۳۰ نه چندان معروف این مشکل را دارد و مستعد از دست دادن پایداری در سرعت‌های ترانسونیک (گذر صوتی) است. این یکی از دلایلی است که تیراندازان دور برد تمایل دارند سرعت بیش از ۱۳۰۰ فوت بر ثانیه را در هدف حفظ کنند. گلوله‌هایی که معمولا پایداری خود را از دست می‌دهند این کار را در ناحیه ترانسونیک نیز انجام  می‌دهند.

اثرات جوی

مساله پیچیده‌تراین است که همه این‌ها به چگالی هوا بستگی دارد که این نیز به متغیرهایی مانند ارتفاع، دما و رطوبت بستگی دارد. چگالی کمتر هوا به معنای پایداری بیشتر است. این یعنی هوای کمی برای سقوط گلوله وجود دارد. بنابراین ممکن است گلوله‌ای به خوبی در ارتفاع زیاد شلیک شود اما در سطح دریا سقوط کند.

نکته عملی مهم

پایداری گلوله فقط تا حدی در کنترل تیرانداز است. تنها کاری که واقعا  می‌توانید انجام دهید این است که گلوله‌هایی را انتخاب کنید که با چرخش لوله تفنگ‌تان به اندازه کافی پایدار شوند. همیشه برای ایجاد حاشیه در برابر ناپایداری دینامیکی و شرایط جوی، ترکیبی از گلوله / بشکه را انتخاب کنید که Sg حداقل ۳/۱ تا ۴/۱ را ایجاد کند. مقدار بیشتر از این سبب مسایل بزرگی نخواهد شد اما به خاطر داشته باشید که افزایش چرخش تثیر نامطلوبی بر دقت دارد، بنابراین برای حفظ پایداری و دقت تعادل وجود دارد. از حداقل چرخش استفاده کنید تا سنگین ترین گلوله‌هایی را که  می‌خواهید شلیک کنید، پایدار شوند.

متأسفانه  در خصوص مسایل اجتناب ناپذیر پایداری دینامیکی گلوله‌هایی که رفتار مشکل آفرین دارند، کار زیادی نمی‌توان انجام داد و تنها راه برای دانستن اینکه از انتخاب کدام گلوله ها خودداری کنید، پرسیدن از دیگران است. اکثر گلوله های مورد استفاده برای شلیک از راه دور خوب است اگر سرعت حرکتشان به اندازه کافی زیاد باشد. مشکل وقتی شروع می‌شود که به ناحیه ترانسونیک وارد می‌شوید که اکثر تیراندازان دوربرد در صورت امکان از آن اجتناب  می‌کنند. اگر متوجه شدید سرعت گلوله‌هایتان کاهش زیادی دارد، شاید کارتریج بزرگتری نیاز باشد. این مشکل معمولا فقط برای تیراندازان مسابقاتی پیش می‌آید که به کارتریج خاصی محدودهستند مانند مسابقه T / R کلاس F که به وینچستر ۳۰۸ یا رمینگتون ۲۲۲۲ نیاز دارد.

بروزرسانی – ۱۰/۴/۲۰۱۴

در حالی که توصیه های فوق هنوز هم رهنمودهای خوبی هستند ، بخشی از کتاب جدید برایان لیتز با عنوان «پیشرفت‌های جدید در تیراندازی برد طولانی» وجود دارد که آزمایشات وی در خصوص کشش و پایداری  را بطور کامل بیان می‌کند. او این استدلال قانع کننده را ارائه می‌دهد که وقتی Sg به زیر تقریباً ۵/۱ برسد، کشش اندکی افزایش می‌یابد. با توجه به اینکه استفاده از حداقل ضریب پایداری ۵/۱ برای تیراندازی برد طولانی کاملاً منطقی است، که در آن کاهش اندک در کشش مهم‌تر ازکاهش دقت ناشی از چرخش بیش از حد گلوله است. برای کاربردهای با دقت بسیار بالا و برد کوتاه (در اصل بنچ رست‌های برد کوتاه) استفاده از حداقل پایداری که بتوانید کار را تمام کنید، می‌تواند مطلوب باشد اما برای برد طولانی آن را بیشتر از ۵/۱ نگه دارید. تا جایی که می‌دانم این نشان دهنده جدیدترین تفکر/ تحقیق در این زمینه است.

مطالعه بیشتر

در این مقاله فقط به سطح پایداری گلوله پرداخته شده است. برای افراد علاقمند به ریاضیات، کتاب باب مک کوی با عنوان بالستیک‌های خارجی مدرن، به جزئیات عجیب و غریب ریاضیات  می‌پردازد. برای بررسی گسترده تر و نه چندان فنی، بالستیک‌های به کار گرفته شده برای تیراندازی دور برد برایان لیتزمنبعی عالی است.

پایداری گلوله و چرخش خان

نوشته :  دامون کالی

چرخش خانی که برای تفنگ خود انتخاب می‌کنید میتواند تاثیر بسزایی بر دقت آن داشته باشد. اما چگونه و چرا؟

پایداری گلوله

گلوله‌هاا ز نظر آیرودینامیکی ناپایدار هستند. آنهایی که به حال خودشان رها می‌شوند  به شکلی دقیق، مخرب و بی نظم در هوا می‌چرخند و در جهت تصادفی به هدف اصابت می‌کنند – مستقیم، طرفین یا حتی عقب. اگر سرعت چرخش این گلوله‌ها زیاد باشد عملکرد کاملا خوبی دارند و برد نوک آنها کم و بیش پایین خواهد ماند .

هرچه گلوله طویل‌تر باشد چرخش بیشتری لازم دارد. برای محاسبه دقیق میزان چرخش مورد نیاز برای ایجاد ثبات در گلوله معین باید از برخی ثابت های مشتق شده تجربی استفاده کرد تقریبا مانند ضریب بالستیکی که همه ما با آن آشنا هستیم. این ثابت‌هاعموما در دسترس نیستند. در حوزه ریاضی، در صورتی که پیشینه ریاضی قوی ( مدرک ریاضی یا مهندسی یا معادل آن) را داشته باشید می‌توانید رفتار دقیق‌تر ریاضی در خصوص پایداری گلوله را در کار عالی روبرت مک کوی با عنوان  بالستیک‌های خارجی مدرن:دینامیک‌های راه‌اندازی و پرتاب موشک‌های متقارن بیابید.

برای افرادی با علاقه کمتر، چندین روش تقریبی برای محاسبه چرخش مورد نیاز گلوله وجود دارد که ساده ترین آنها فرمول قدیمی گرین هیل است:

T = 150 / L

که در آن T چرخش در کالیبرهای گلوله و L طول گلوله در کالیبرها است.

متأسفانه این روش چندان خوبی نیست اما آن را در اینجا آورده‌ام تا نشان دهم که گلوله های بلندتر به چرخش‌های سریعتر نیاز دارند که در واقع همان چیزی است که باید بدانید. جی. بی. ام بالستیکس (JBM Ballistics )  محاسبه‌گر خوبی است  که در آن از روش مشارکتی بیشتری استفاده می‌شود.

پس چرا چرخش واقعا سریع را انتخاب نکرده و کار را تمام نمی‌کنیم؟ به نظر میرسد چرخشی که باعث حفظ گلوله‌ها می‌شود همچنین می‌تواند سبب شود تا گلوله‌مان به هدف اصابت نکند ، یعنی امکان چرخش بیش از حد گلوله وجود دارد.

گلوله هایی بسیار خوب هستند که از لحاظ استاتیک و هم دینامیک متعادل باشند. یعنی مرکز ثقل گلوله در محور تقارن گلوله قرار داشته باشد (تعادل استاتیک) و محور اصلی اینرسی گلوله با محور تقارن گلوله موازی باشد(تعادل دینامیکی). تعادل استاتیک به اندازه کافی ساده است اما منظور از این محور اصلی چیست؟

لاستیکی را در نظر بگیرید که متعادل است – هدف  افزودن وزنه‌ها تا زمانی است که محور اصلی اینرسی چرخ با محور فیزیکی چرخ همسو شود. اگراین محورها در یک راستا نباشند  چرخ لنگ می‌زند. در مورد گلوله‌ها نیز همین اتفاق رخ می‌دهد.

این گلوله بلحاظ استاتیکی متعادل است. CG آن خارج از مرکز قرار دارد اما محور اینرسی اصلی آن (Ip) با محور تقارن گلوله موازی است.

این گلوله از لحاظ دینامیک متعادل است. CG  آن در مرکز قرار دارد اما محور اینرسی اصلی آن (Ip) با محور تقارن گلوله دارای زاویه است.

در زندگی واقعی همه گلوله‌ها دارای عدم تعادل استاتیک و دینامیک هستند. گلوله‌ای را در نظر بگیرید که ناخالصی کمی از خط مرکزی دارد یا ناخالصی ندارد. این گلوله از مرکز ثقل و محور اصلی اینرسی منحرف می‌شود. پس موضوع چیست؟

پرتاب جانبی

پرتاب جانبی، اولین مفهومی که باید یاد بگیریم. هنگامی که یک گلوله نا متعادل از لحاظ استاتیکی  از سوراخ عبور می کند مرکز ثقل خارج از مرکز در مسیر مارپیچ حرکت می‌کند زیرا لبه خارجی گلوله توسط سوراخ محدود می‌شود. هنگامی که گلوله از سرلوله تفنگ خارج می‌شود در جهت مماس با آن مسیر مارپیچ پرواز خواهد کرد. جهت دقیق آن به این بستگی دارد که طرف سنگین گلوله هنگام خروج از لوله سر تفنگ در چه جهتی قرار گیرد.

توجه داشته باشید که اگر گلوله‌ای از هر جهت کامل باشد اما هنگام خروج از سر لوله تفنگ ضربه به آن وارد شود طعمه پرتاب های جانبی نیز می‌شود. تمام آنچه لازم است این است که مرکز ثقل گلوله از خط مرکزی سوراخ خارج شود.

هرچه چرخش گلوله سریعتر باشد پرتاب جانبی بیشتری خواهید داشت. به عبارت دیگر چرخش‌های سریعتر در گلوله های ناقص (یعنی واقعی) از دقت کمتری برخوردار هستند.

پرش آیرودینامیکی

به همین ترتیب وقتی گلوله نامتعادل از لحاظ دینامیکی (حتی اگر از نظر استاتیکی با مرکز ثقل کاملا متمرکز بر سوراخ، متعادل باشد) از سر لوله تفنگ خارج شود با انحراف اولیه‌ای که باعث شود گلوله در جهت اشتباه پرواز کند، این اتفاق رخ خواهد داد که به آن پرش آیرودینامیکی گفته می‌شود.

علت پرش آیرودینامیکی نیز مانند پرتاب جانبی می‌تواند بخاطر ضربه آهسته در سوراخ  باشد. همانطور که خواهیم دید باد نیز می تواند باعث پرش آیرودینامیکی شود.

در هر صورت هرچه چرخش گلوله سریعتر باشد پرش آیرودینامیکی بیشتری خواهید داشت. مجددا، انحراف در جهت تصادفی رخ می‌دهد که دقیقا نحوه قرارگیری گلوله هنگام خروج از سر لوله تفنگ تعیین کننده آن است .

کمی استراحت کرده و جمع بندی می‌کنیم. برای ثبات گلوله‌های در پرواز، چرخش نیاز است. وجود نقص در تعادل گلوله یا ضربه در سوراخ باعث پرتاب جانبی و پرش آیرودینامیکی می شود که سبب می شود تا گلوله در جهت ناخواسته و غیر قابل پیش بینی پرواز کند. هرچه چرخش گلوله سریعتر باشد  انحراف در مسیر پرتابی بیشتر می شود.

موفقیت خود را تضمین کنید

نکته جالب توجه این است که پرش آیرودینامیکی می تواند تا حدی مانع پرتاب جانبی شود. به نظر می رسد که وجود نقص در مرکز ثقل گلوله (یعنی در دماغه آن) مانع چنین کاری شود. همان نقص عقب مرکز ثقل (یعنی در قاعده) باعث می‌شود این دو اثر یکدیگر را تقویت کنند. مدت‌هاست که تیراندازان بنچ رست می دانند که قاعده گلوله از دماغه آن مهمتر است. این خودش یک دلیل است.  (بدیهی است که گلوله کاملا متعادل بهترین حالت است  اما اگر قصد دارید گلوله ای را شلیک کنید  این کار را در دماغه آن انجام دهید.)

پرش آیرودینامیکی ناشی از باد

باد متقاطع باعث می شود گلوله به محض خارج شدن از سر لوله تفنگ به طرف دیگری متمایل شود، یعنی پرش آیرودینامیکی را ایجاد کند، اگرچه برخلاف پرش ناشی از عدم تعادل گلوله، این مسیر گلوله قابل پیش بینی است زیرا منبع آن جهت باد است. در کمال تعجب آنچه اتفاق می افتد این است که پرش آیرودینامیکی مبتنی بر باد باعث انحراف عمودی نقطه برخورد گلوله می شود. هرچه باد شدیدتر باشد، انحراف عمودی نیز بیشتر خواهد بود.

توجه داشته باشید که بزرگی این اثر کم نیست.  سرگلوله ۳۰۸ ۱۶۸ میلی گرم سیرا مچ کینگ در ۲۶۰۰fps ، انحراف عمودی تقریباً ʺ۸/ ۳ در ۱۰۰ یارد در باد عرضی ۱۰ mph را تجربه خواهد کرد. این را با تقریبا ۱″ انحراف افقی باد مقایسه کنید که ممکن است بیشتر با آن آشنا باشید.

تصور کنید در هر باد شدیدی با یک تفنگ بسیار دقیق تیراندازی کنید. ممکن است نتیجه هدفی شبیه به این باشد:

 بادی که از چپ به راست می‌وزد باعث کم شدن برخورد گلوله‌ها می‌شود. باد راست به چپ باعث برخورد زیاد گلوله‌هامی‌شود. (توجه داشته باشید که این امر برای تفنگی با چرخش دست چپ معکوس خواهد شد.) بنابراین به جای اینکه باد باعث پراکندگی افقی خالص شود، همانطور که تصور می‌کنید، در واقع باعث پراکندگی در زاویه می‌شود. هرچه چرخش تفنگ شما سریعتر باشد این زاویه بزرگتر خواهد بود.

شما را نمی‌دانم اما برای من به اندازه کافی سخت است تا بتوانم تأثیر افقی باد را بدون نگرانی در مورد مولفه عمودی دنبال کنم. به هر حال، زوایای خطوط روی شکل برای مقیاس مچ کینگ گرین ۱۶۸ سیرا با چرخش دست راست در ۲۶۰۰fps در  ۱۰۰ یارد رسم شده است.

توجه به این نکته مهم است که این اثر در برد کوتاه بسیار بیشتر از برد طولانی است. به این دلیل که که زاویه پرش عمودی ،صرفنظر از برد، ثابت است در حالی که باد افقی در بردهای طولانی بسیار افزایش می‌یابد. بنابراین در برد طولانی، نسبت انحراف عمودی به افقی کوچکتر خواهد بود – یعنی شیب زاویه خط در نمودار فوق به اندازه برد طولانی نخواهد بود.

نکته مهم عملی

برای بهره گیری از  بالاترین میزان دقت، گلوله ای با کیفیت بالا انتخاب کنید که در برد مورد نیازتان بالستیک قابل قبولی را ارائه دهد. سپس گلوله‌ای با کمترین چرخش را انتخاب کنید که گلوله را تثبیت کند. افزودن کمی ‌چرخش بیشتر «فقط برای اطمینان» میزان دقت شما را کمی پایین می‌آورد. از اطرافیان سوال کنید و ببینید دیگران از چه چیزی استفاده می‌کنند – از آهسته ترین چرخشی استفاده کنید که به نظر می‌رسد در بردی قرار دارد که می‌خواهید تیراندازی کنید.

علاوه بر این متوجه شده ایم که چرا حفظ هم راستایی گلوله با سوراخ از طریق تکنیک های مناسب بارگیری دستی و ساخت محفظه مهم است و چرا باید به باد هم در برد مسیر پرتابی و هم در برد پایین توجه کنیم.

بروزرسانی – ۱۰/۴/۲۰۱۴

در حالی که توصیه های فوق هنوز هم رهنمودهای خوبی هستند ، بخشی از کتاب جدید برایان لیتز با عنوان «پیشرفت‌های جدید در تیراندازی برد طولانی» وجود دارد که آزمایشات وی در خصوص کشش و پایداری  را بطور کامل بیان می‌کند. او این استدلال قانع کننده را ارائه می‌دهد که وقتی Sg به زیر تقریباً ۵/۱ برسد، کشش اندکی افزایش می‌یابد. با توجه به اینکه استفاده از حداقل ضریب پایداری ۵/۱ برای تیراندازی برد طولانی کاملاً منطقی است، که در آن کاهش اندک در کشش مهم‌تر ازکاهش دقت ناشی از چرخش بیش از حد گلوله است. برای کاربردهای با دقت بسیار بالا و برد کوتاه (در اصل بنچ رست‌های برد کوتاه) استفاده از حداقل پایداری که بتوانید کار را تمام کنید، می‌تواند مطلوب باشد اما برای برد طولانی آن را بیشتر از ۵/۱ نگه دارید. تا جایی که می‌دانم این نشان دهنده جدیدترین تفکر/ تحقیق در این زمینه است.