پایداری ساچمه و اسلاگ

مهم است که درک کنیم پایداری ساچمه و پایداری اسلاگ در شکل های مختلف از یک پدیده‌ یکسان پیروی میکند.

گلوله‌های معمولی Diabolo  (کمردار waisted)، در درجه اول ثبات خود را از مرکز فشار (CP) ، ایجادشده به وسیله نیروی درگِ اطراف ساچمه، در پشت مرکز ثقل (CG) دریافت می‌کنند. این باعث می‌شود آنها در پرواز مانند یک دارت ، پیکان یا توپ بدمینتون به طور طبیعی پایدار باشند.

در اینجا تصویر گرافیکی از چگونگی این اتفاق را می‌بینید

هنگامی‌که ساچمه مستقیم حرکت نمی‌کند ، به یک سمت گلوله فشار یا درگ بیشتری نسبت به سمت دیگر وارد می‌شود (تصویر سمت چپ)، و مرکز فشار منحرف می‌شود و باعث ایجاد یک گشتاور یا چرخش در مرکز ثقل می‌شود.

تا زمانیکه مرکز فشار به طور مستقیم پشت مرکز ثقل باشد (شکل سمت راست) و ساچمه مستقیم حرکت کند، ساچمه تمایل به انحراف کمتری دارد. به این پایداری Shuttlecock گفته می شود و از این گلوله‌ها یا ساچمه ها معمولاً به عنوان « Drag Stabilized» یاد می‌شود.

ساچمه ها در حقیقت به چرخش بسیار کمی احتیاج دارند، چیزی که به دلایلی مدت زمان بسیار زیادی طول کشید تا تولیدکنندگان تفنگ‌های بادی به آن پی ببرند. به‌تازگی آنها اقدام به تولید لوله‌های چرخش آهسته (گام کند خان) کرده‌اند که به گلوله اجازه می‌دهد «پایداری حرکتی – dynamic stability» را در بازه‌های طولانی‌تر حفظ کند. بعداً بیشتر درباره آن صحبت می‌کنیم.

پایداری اسلاگ به چرخش نیاز دارد

همانطور که در بالا نیز اشاره شد، پایداری اسلاگ متفاوت است.

مرکز ثقل بیشتر اسلاگ‌ها، به دلیل شکل و همچنین فشار هوای بالاتر در اطراف نوک، در پشت مرکز فشارشان است. آنها به طور طبیعی می‌خواهند به عقب برگردند ، یا بیفتند، بنابراین ما از یک لوله تفنگ با توءیست بالا (گام تند) استفاده می‌کنیم. این امر باعث چرخش زیاد می‌شود و آنها را مانند ژیروسکوپ پایدار می‌کند.

اگرچه هنگام محاسبه نرخ پیچش گام، از قطر گلوله استفاده می‌کنیم، اما تقریباً همیشه به عنوان «۱ چرخش در هر ۲۰ اینچ» مشخص می‌شود، بدین معنی که شیارها (و اسلاگ)، ۳۶۰ درجه در آن فاصله می‌چرخند. عدد کمتر (اینچ کمتر) منجر به چرخش سریعتر و دور در دقیقه بالاتر برای یک سرعت معین می‌شود.

یک اسلاگ عالی، مستقیم پرواز، با پایداری ژیروسکوپی کافی، در تصویر زیر (تصویر سمت چپ بالا) نشان داده شده‌است.

متأسفانه، تعداد بسیار کمی از اسلاگ‌ها عالی هستند. ممکن است وجود حفره های ریز در سرب، یا عیوب ناشی از ریخته گری یا تعویض، باعث نامتقارن بودن آنها شود. در نتیجه باعث می‌شود که مانند شکل بالا راست، مرکز ثقل( و در نتیجه مرکز فشار) انحراف پیدا کنند.

در داخل لوله، اسلاگ در حال چرخش دور مرکز خود است، بدین معنی که مرکز ثقل به آرامی در حال چرخیدن درون لوله است. هنگامی‌که به دهانه لوله رسید، دیگر محدود به لوله نیست و مرکز ثقل می‌خواهد مستقیم حرکت کند.

این باعث می شود پایداری اسلاگ از بین برود و اسلاگ مانند یک تایر خودرو که از تعادل خارج شده و ارتعاش می‌کند!

علاوه‌براین، همانطور که نیروها دوباره گرد هم می‌آیند، اسلاگ منحرف می‌شود. همچنین، واکنشی نسبت به آن انحراف مشاهده می‌شود که باعث انحراف ناگهانی آن اسلاگ از مسیری که لوله به سمت آن نشانه گرفته شده، می‌شود.

به این پدیده « افت جانبی – Lateral Throwoff» گفته می‌شود و یکی از دلایل اصلی افزایش اندازه گروپ است.

اثرات انحراف

علت دیگر عدم دقت، انحراف می‌باشد. انحراف به معنای آن است که اسلاگ در مسیر نشانه گرفته‌شده حرکت نمی‌کند. متناسب با هوایی که از آن عبور می کند، مسیر ساچمه«منحرف» می شود. همانطور که در طرح بالا سمت چپ نشان داده شده‌است، این امر باعث « عدم پایداری حرکتی» می‌شود.

این انحراف می‌تواند از داخل لوله تفنگ شروع شود، زیرا اسلاگ کج جایگذاری شده‌است. به طور معمول، انحراف هنگامی رخ می‌دهد که اسلاگ دهانه لوله را ترک می‌کند و با باد مخالف برخورد می‌کند. ماه گذشته در مقاله‌ای درباره « جهش آیرودینامیکی» درباره آن صحبت کردیم.

هنگامی‌که یک ژیروسکوپ (مثل حالت چرخش اسلاگ ما ) آشفته می‌شود، نیروی مزاحمی را در زاویه عمود به نیروهای دیگر ایجاد می‌کند و با چرخش حول مرکز ثقل خود واکنش نشان می‌دهد. با حرکت نوک اسلاگ در یک الگوی مارپیچی پیچیده که در اصل دو تکان هم زمان می‌باشد، ساچمه شروع به تکان خوردن می‌کند.

این تکان‌ها « حرکت محوری Nutation» و « انحراف از مسیر Precession» نام دارند که توسط «two arm model» زیر نشان داده شده‌است.

حرکت انحرافی کندتر است و توسط خط و دایره آبی نمایش داده شده‌است. حرکت محوری سریع‌تر و در انتهای خط آبی رنگ به عنوان A قرار دارد و با خط و دایره قرمز نشان داده شده‌است. نوک ساچمه در«T» قرار دارد و بنابراین در این نما محور ساچمه خط سیاه از CG به T است.

اگر اسلاگ « در ثبات حرکتی Dynamically Stable» باشد، هر چه به سمت جلو حرکت می‌کند، حرکت محوری و حرکت انحرافی هر دو کاهش می‌یابند، و انحراف کم و کمتر می شود. گاهی اوقات این پدیده به عنوان «going to sleep» پرتابه شناخته می‌شود، در نتیجه اندازه گروپ (در  MOA) نسبت به قسمت اول پرواز خود کمی کوچک‌تر می‌شود. می‌توانید نقشه‌ای از یک گلوله که به صورت Dynamically Stable است را در اینجا مشاهده کنید:

متأسفانه برخی از اسلاگ ها در بعضی از لوله‌ها در سرعتی معین، به صورت Dynamically Stable نیستند و تأثیرات بدی بر پایداری اسلاگ دارند.

Dynamic Instability

اگر گردش محوری یا انحراف از مسیر یا هر دو با افزایش حرکت اسلاگ (یا ساچمه) افزایش پیدا کنند، پرتابه دارای “بی‌ثباتی پویا” است. انحراف افزایش می‌یابد و پرتابه مسیری مارپیچی ایجاد می‌کند. می‌توانید نقشه‌ای از پرتابه ای که ناپایداری پویا را نشان می‌دهد در اینجا مشاهده کنید:

دلایل بی‌ثباتی پویا به خوبی درک شده‌اند، اما محاسبه آن تقریبا غیرممکن است.

برخی از اسلاگ‌ها ، و بسیاری از ساچمه ها ، آغاز خوبی دارند، و سپس همانطور که به جلو حرکت می‌کنند، ناگهان شروع به حرکت مارپیچی می‌کنند. به این دلیل که چرخش حول محور خود (rpm – دور در دقیقه) اسلاگ، نسبت به سرعت حرکت آن کمتر کاهش می‌یابد. در حالیکه این امر باعث افزایش پایداری ژیروسکوپی می‌شود، ممکن است پایداری پویا را کاهش دهد.

ما همه شلیک‌هایی با دقت بسیار بالا در مسافت۵۰ یاردی دیده‌ایم که مثل یک تفنگ ساچمه‌ای در مسافت ۱۰۰ یاردی، دقت خود را از دست می‌دهند. من شلیک‌هایی داشته‌ام که در مسافت ۵۰ یاردی در گروهپهایی با شعاع یک اینچ به هدف اصابت می‌کنند، اما در مسافت ۱۰۰ یاردی حتی ۵ شات به هم اصابت هم نمیکنند. با این حال، گاهی اوقات، کندکردن گلوله از بروز این مشکل جلوگیری می کند …

سرعت را کم کنید – یا نرخ پیچش را کاهش دهید

هنگامی‌که سرعت دهانه را کم می‌کنید ،دور در دقیقه ساچمه یا اسلاگ را نیز کاهش می‌دهید. همانطور که ساچمه در مسیر خود حرکت می‌کند، باید پیش از ظاهر شدن بی ثباتی پویا مسافت بیشتری را طی کند.

بعضی اوقات، مشکل را کاملاً حل می کند، در موارد دیگر هم فقط حرکت مارپیچی را بیشتر می کند اما اغلب بیشتر از آن چیزی که باید شلیک کنید!

راه‌حل دیگر، استفاده از لوله با نرخ چرخش (twist rate) کمتر است .

این، جایی است که تولیدکنندگان تفنگ‌بادی در سال‌های اخیر « ناگهان» به خود آمدند. وقتی که ما بٌرد تفنگ‌های بادی خود را بیشتر و بیشتر کردیم، خان تفنگ روی زشتش را نشان داد.

ما می‌توانستیم سرعت را کاهش دهیم، اما اگر در مسافت ۱۰۰ یاردی شلیک کنید، عالی نیست! راه حل دیگر این بود که لوله‌هایی با نرخ چرخش کمتری درست کنیم.

یکی از اولین لوله‌های (چرخش آهسته slow twist )،لوله Sean Pero بود و من آن را برای گلوله‌های کالیبر ۳۰ با سرعت چرخش تنها ۲۶ اینچ طراحی کردم. Tim McMurray از آن برای پیروزی در مسابقه Extreme Benchrest در سال ۲۰۱۴ استفاده کرد و رقابت برای توسعه لوله‌های دوربرد آغاز شد.