Cosa determina la precisione - una delle caratteristiche principali di un'arma? Ovviamente dalla qualità della canna e della cartuccia. Rimandiamo la cartuccia per ora, ma consideriamo la fisica del processo.
Prendi un'asta o un tubo di metallo in metallo elastico e fissalo rigidamente in una base massiccia. Quindi otteniamo un modello del dispositivo in studio. Ora, se colpiamo l'asta, non importa in quale luogo e in quale direzione, tirarla indietro o schiacciarla o, infine, inserendo una cartuccia nel tubo e sparando un colpo, vedremo che l'asta (barile) è entrato in un movimento oscillatorio smorzato. Queste vibrazioni sono scomposte nel più semplice e ogni tipo di una vibrazione così semplice della canna influenzerà a modo suo la precisione (precisione) delle riprese.
Cominciamo con le vibrazioni del primo ordine o del tono. Come puoi vedere (Fig. 1), tale oscillazione ha un solo nodo nel punto di attacco, l'ampiezza più grande, il tempo di decadimento più lungo e il tempo di oscillazione più lungo di un periodo. Questa volta è 0,017-0,033 sec. Il tempo di percorrenza del proiettile attraverso il foro è di 0, 001-0, 002 sec. Cioè, significativamente inferiore al ciclo di un'oscillazione, il che significa che questo tipo di oscillazione non ha un effetto significativo sulla precisione di un singolo colpo. Ma con lo scatto automatico, può risultare un'immagine interessante. Diciamo che la velocità di fuoco è 1200 rds / min, ad es. tempo di un ciclo - 0,05 sec. Con un periodo di oscillazione del primo ordine di 0, 025 sec, abbiamo un rapporto di frequenza multiplo. E questa è una condizione indispensabile per la risonanza con tutte le conseguenze che ne conseguono: l'arma inizia a tremare con una forza tale da poter cadere a pezzi.
Passiamo alle oscillazioni del secondo ordine (Fig. 2). Ma suggerisco che gli studenti di discipline umanistiche conducano prima un esperimento per eliminare le carenze dell'istruzione nel campo della fisica. Devi prendere un bambino (puoi una ragazza), metterlo su un'altalena e oscillare. Davanti a te c'è un pendolo. Mettiti a lato dell'altalena e prova a colpire il ragazzo con la palla. Dopo una serie di tentativi, arriverai alla conclusione che il modo migliore per colpire è quando il bersaglio è nella prima fase di oscillazione, la massima deviazione dal punto di equilibrio. A questo punto, il bersaglio ha velocità zero.
Osserviamo il diagramma del secondo ordine. Il secondo nodo di vibrazione si trova a circa 0,22 dall'estremità della canna. Questo punto è una legge di natura, è impossibile creare tali vibrazioni per la trave a sbalzo in modo che il secondo nodo cada sull'estremità libera. È dove si trova e non dipende dalla lunghezza della canna.
L'ampiezza dell'oscillazione per lo schema del secondo ordine è inferiore, ma il tempo di oscillazione è già paragonabile al tempo di passaggio del proiettile attraverso il foro - 0, 0025-0, 005 sec. Quindi per lo scatto singolo questo è già interessante. Per far capire di cosa stiamo parlando, immaginate un barile lungo 1 metro. Il proiettile attraversa l'intera canna in 0, 001 secondi. Se il periodo di oscillazione è 0,004 sec, nel momento in cui il proiettile lascia la canna, la canna raggiungerà la sua curvatura massima nella prima fase. La domanda per le discipline umanistiche è: a che punto (in quale fase) è meglio sparare un proiettile dalla canna per garantire la coerenza dei risultati? Ricorda l'altalena. Al punto zero, il vettore della velocità di deflessione del tronco è massimo. È più difficile per un proiettile colpire questo punto sul taglio della canna, ha anche il suo errore di velocità. Cioè, il momento migliore per far volare il proiettile sarà quando la canna si trova nel punto più alto della prima fase di deflessione, come nella figura. Quindi deviazioni insignificanti nella velocità del proiettile saranno compensate dal tempo più lungo trascorso dalla canna nella sua fase più stabile.
Una rappresentazione grafica di questo fenomeno è chiaramente visibile nel diagramma (Fig. 4-5). Qui - t è l'errore di tempo con cui il proiettile attraversa il muso della canna. Nella fig. 4 è ideale quando il tempo medio di decollo del proiettile coincide con la fase zero dell'oscillazione della canna. (Matematici! So che la distribuzione della velocità non è lineare.) L'area ombreggiata è l'angolo di diffusione delle traiettorie.
In Fig. 5, la lunghezza della canna e l'errore di velocità rimangono gli stessi. Ma la fase di piegatura della canna viene spostata in modo che il tempo medio di partenza coincida con la massima deflessione della canna. I commenti sono superflui?
Bene, vale la candela? Quanto possono essere gravi le deviazioni causate dalle oscillazioni del secondo ordine? Serio e molto serio. Secondo il professore sovietico Dmitry Aleksandrovich Ventzel, in uno degli esperimenti sono stati ottenuti i seguenti risultati: il raggio della deviazione mediana è aumentato del 40% con una variazione della lunghezza della canna di soli 100 mm. Per fare un confronto, una lavorazione a botte di alta qualità può migliorare la precisione solo del 20%!
Ora diamo un'occhiata alla formula per la frequenza di vibrazione:
dove:
k - coefficiente per oscillazioni del secondo ordine - 4, 7;
L è la lunghezza della canna;
E è il modulo di elasticità;
I è il momento d'inerzia della sezione;
m è la massa del tronco.
… e procedere all'analisi e alle conclusioni.
L'ovvia conclusione delle Figure 4-5 è l'errore di velocità del proiettile. Dipende dalla qualità della polvere e dal suo peso e densità nella cartuccia. Se questo errore è almeno un quarto del tempo di ciclo, allora si può rinunciare a tutto il resto. Fortunatamente, la scienza e l'industria hanno raggiunto una stabilità molto grande in questa materia. E per i più sofisticati (nel benchrest, per esempio) ci sono tutte le condizioni per l'autoassemblaggio delle cartucce al fine di adeguare la fase di rilascio del proiettile esattamente alla lunghezza della canna.
Quindi, abbiamo una cartuccia con la variazione di velocità più bassa possibile. La lunghezza della canna è stata calcolata in base al suo peso massimo. Si pone la questione della stabilità. Osserviamo la formula. Quali variabili influenzano la variazione della frequenza di oscillazione? Lunghezza della canna, modulo di elasticità e massa. La canna si riscalda durante lo sparo. Può cambiare la lunghezza della canna in modo da influire sulla precisione. Sì e no. Sì, poiché questa cifra si trova entro i centesimi di percento per una temperatura di 200 C. No, poiché la variazione del modulo elastico dell'acciaio per la stessa temperatura è di circa l'8-9%, per 600 C è quasi il doppio. Cioè, molte volte più alto! La canna diventa più morbida, la fase di piegatura della canna si sposta in avanti nel momento in cui il proiettile esce, la precisione diminuisce. Ebbene, cosa dice un analista premuroso? Dirà che è impossibile ottenere la massima precisione su una lunghezza di canna in modalità fredda e calda! L'arma può avere prestazioni migliori con una canna fredda o calda. Di conseguenza, si ottengono due classi di armi. Uno è per le azioni di imboscata, quando il bersaglio deve essere colpito dal primo colpo "freddo", perché la precisione del secondo sarà peggiore a causa dell'inevitabile riscaldamento della canna. In un'arma del genere non c'è bisogno urgente di automazione. E la seconda classe sono i fucili automatici, la cui lunghezza della canna è adattata alla canna calda. In questo caso, un possibile errore dovuto alla scarsa precisione di un colpo freddo può essere compensato da un rapido colpo successivo caldo e più accurato.
EF Dragunov conosceva molto bene la fisica di questo processo quando stava progettando il suo fucile. Ti suggerisco di familiarizzare con la storia di suo figlio Alexei. Ma prima, qualcuno dovrà rompersi il cervello. Come sai, due campioni di Konstantinov e Dragunov si sono avvicinati alla finale della competizione per un fucile da cecchino. I designer erano amici e si aiutavano a vicenda in tutto. Quindi, il fucile di Konstantinov era "sintonizzato" sulla modalità fredda, il fucile di Dragunov su "caldo". Cercando di migliorare la precisione del fucile del rivale, Dragunov spara con il suo fucile con lunghe pause.
Rivediamo la formula. Come puoi vedere, la frequenza dipende anche dalla massa della canna. La massa del tronco è costante. Ma il duro contatto con l'astina produce un imprevedibile feedback positivo alla canna. Il sistema - canna-avambraccio (supporto) avrà un diverso momento di inerzia (un insieme di masse relative al punto di attacco), il che significa che questo può anche causare uno sfasamento. Questo è il motivo per cui gli atleti utilizzano un supporto morbido. La stessa caratteristica è associata all'applicazione del principio della "canna sospesa", quando l'astina dell'arma non ha un contatto duro con la canna ed è rigidamente attaccata ad essa (l'arma) solo nell'area del ricevitore, e la seconda estremità non tocca affatto la canna o tocca attraverso un giunto a molla (SVD).
Pensiero finale. Il fatto che con la stessa lunghezza di canna sia impossibile ottenere la stessa precisione a temperature diverse è un ottimo motivo per sgranchirsi il cervello. È solo necessario modificare la lunghezza e / o la massa della canna quando cambia la temperatura della canna. Senza modificare né la lunghezza né il peso della canna. Dal punto di vista delle scienze umane, questo è un paradosso. Dal punto di vista di un tecnico, un compito ideale. L'intera vita di un designer è collegata alla soluzione di tali problemi. Gli Sherlock stanno riposando.
