Оглавление
Влияние длины ствола на скорость
Многие считают, что чем длиннее ствол, тем выше скорость пули. Подобное мнение правильно, но в реальности все намного сложнее. Ведь стволы одинаковой длины могут принадлежать к разным видам оружия.
Объяснить влияние размера ствола на скорость движения пули можно следующим образом: мощность трения внутри ствола постоянна, а по мере движения она медленно теряет кинетическую энергию. При этом давление газов на заднюю часть летящего патрона быстро снижается, вплоть до определенного момента, когда замедление по причине трения равняется по силе, разгоняющей пулю, давлением газов. Именно в этот момент достигается максимальная скорость патрона. После этого трение берет верх над патроном, постепенно его замедляя.
Дульная энергия пули
Помимо скорости, очень важной характеристикой является также и энергия пули. Для расчета дульной энергии стоит вспомнить обычный школьный курс физики
Простейшая формула будет иметь вид: (масса х скорость)2/2, (масса в килограммах, скорость в метрах на секунду).
Почему важно значение энергии патрона? Потому что энергия — это мощность пули, ее основная боевая характеристика. Чем больше масса и выше скорость, тем, соответственно, выше и энергия
А значит, само оружие более мощное и дальнобойное.
Другими словами, это обычная формула для расчета кинетической энергии тела. Максимальной дульной энергией обладают пули винтовок. В них сбалансирована масса и начальная скорость пули таким образом, что работа получается мощной и эффективной.
Например, на дистанции около 100 метров глубина вхождения пули винтовки в достаточно плотные материалы составляет от 0,6 до 350 см. Это такие материалы, как стальная плита, дерево, железная плита, слой мягкой глины, гравия или щебня, кирпичная кладка, земля или утрамбованный снег. Эти данные приведены на основе исследования дульной энергии легких по массе пуль.
Очевидно, что значение скорости и дульной энергии любого снаряда очень велико и определяет мощность и дальнобойность оружия.
Условности и допущения
Дело в том, что баллистика — наука в достаточной степени эмпирическая; в отличие от, например, евклидовой геометрии, аксиомы которой не менялись со времен, натурально, самого уважаемого Евклида, даже некогда представлявшиеся ключевыми и основополагающими положения баллистики по мере развития экспериментально-измерительно-вычислительных средств и методов могут в достаточной степени пересматриваться и корректироваться. В частности, примерно до середины XX столетия было принято считать, что баллистические свойства пули за все время ее полета не меняются, вследствие чего баллистический коэффициент пули представляет собой постоянное число (как говорят математики — константу). Впоследствии эту парадигму, образно говоря, порвали в клочья американские баллистики, которые смогли четко и однозначно выяснить, что никакая это не константа, а функция — на самом деле баллистический коэффициент пули зависит от ее скорости.
Выраженные в калибрах пропорции эталонных пуль моделей G1 и G7; пуля для стрельбы на большие расстояния Berger Target VLD (внизу) — совершенно очевидно, какая модель ближе
Попутно стало окончательно ясно, что использовавшаяся ранее модель эталонной пули, предложенная еще в 1880-х немецкими исследователями — так называемая модель G1, — для современных пуль, имеющих гораздо более обтекаемую форму, подходит, мягко говоря, не вполне (а по мере выпуска еще более баллистически совершенных пуль — все меньше и меньше). И если на близких и средних дистанциях, где скорость полета пули по сравнению с дульным значением меняется не слишком кардинально, расчеты по модели G1 дают более-менее достоверные результаты, то на больших дистанциях ошибка уже будет очень существенной. Тем не менее, как показывает статистика, большинство производителей для своих пуль (или для снаряженных этими пулями фабричных патронов) ограничивается указанием какого-либо одного значения баллистического коэффициента, соответствующего именно модели G1 как наиболее известной и распространенной. Исключение здесь составляет разве что компания Sierra Bullets, которая в справочных материалах для всех своих пуль указывает, пусть и в соответствии с моделью G1, несколько значений баллистического коэффициента — разбив возможный диапазон скоростей каждой пули на участки, где он варьируется незначительно. Впрочем, в последнее время на упаковках с пулями и в справочных материалах на сайтах их производителей все чаще встречаются данные баллистических коэффициентов, вычисленные по пуле эталонной модели G7. Модель G7 практически идеально соответствует самым современным тенденциям пулестроения, поэтому расчеты по модели G7 принципиально точнее соответствуют истине, чем расчеты по G1 — особенно если речь идет о стрельбе на большие расстояния. Здесь следует снова отметить компанию Berger: вся линейка пуль этой фирмы чуть ли не с момента основания производства снабжается подробнейшей сопроводительной информацией, включающей значения баллистических коэффициентов и по модели G1, и по модели G7 — просто праздник какой-то!
Пули .224-го калибра Hornady V-Max 60 гран и Z-Max 55 гран не имеют «боаттэйлов» — дистанции отстрела животных-вредителей и полчищ зомби обычно невелики
Однако какую бы эталонную модель или методику вычисления мы ни использовали, с самого момента возникновения понятия «баллистический коэффициент» неизменным остается одно — считается, что чем он больше, тем лучше.
Отдельно взятые случаи с отдельно взятыми стрелками
Наверняка многих читателей заинтересуют (а может, и вовсе обрадуют) приведенные выше абстрактно-теоретические сведения; однако практический смысл от этих выкладок, уверен, будет куда более интересен. Поэтому оставим за кадром все недосказанное — вроде драг-функций, прецессии с нутацией, разницы между тангенсными и секантными оживалами и прочих эпициклоид, и сразу перейдем к подбору пули под стрелковые задачи. Для начала рассортируем наиболее частые стрелковые ситуации (причем ограничимся только ситуациями, характерными для использования длинноствольного нарезного оружия гражданскими стрелками в нашей стране). Очевидно, наибольшей популярностью в широких массах пользуется плинкинг, он же развлекательная стрельба, он же бабахинг, он же выпуск пара. Как правило, при выпускании пара стрельба ведется на очень короткие дистанции — не далее 100 м, а часто значительно ближе. Мишени здесь могут быть самыми разнообразными, различаясь размерами не то что в разы, но даже и на порядки (как показывают опросы целевых групп, палить по старым холодильникам ничуть не менее весело, чем по пивным жестянкам). при этом самому факту выстрела придается ничуть не меньшее значение, чем меткому попаданию — проще говоря, точность здесь совершенно некритична, а промахи никого не волнуют.
Типичный вид стрельбища для плинкинга и традиционные мишени
Далее по вовлеченности масс, по-видимому, следует расположить разнообразные виды спортивной динамической стрельбы. Упор в этих видах делается, как правило, на автоматизм и скорость обращения с оружием — хотя, безусловно, важна и точность. Мишени в динамических видах стрельбы размерами, конечно, уступают холодильнику, однако их габариты обычно позволяют успешно поражать их даже при стрельбе из неустойчивых положений или в движении. Дальности стрельбы здесь обычно не превышают 300 м. Завершает перечень стрелково-развлекательных видов высокоточная стрельба во всех своих ипостасях — от бенчреста до спортивного снайпинга. Здесь стрельба ведется на точность попадания. Счет времени на выполнение упражнений пусть и не идет на доли секунды, как в динамических видах, но все же достаточно ограничен, попадать нужно первым же выстрелом, промахи либо просто критичны, либо критичны чрезвычайно, размер мишеней очень невелик, а расстояния до них ограничиваются лишь рельефом местности и эффективной дальностью стрельбы используемого оружия. Как правило, стрельба ведется из устойчивых положений — хотя в снайпинге все может быть значительно веселее. И еще у нас остается охота. С одной стороны, дистанции стрельбы на охоте в нашей стране обычно невелики, и никто с секундомером в руках сзади не дышит напряженно в шею, да и размер дичи, на которую у нас разрешается охотиться с нарезным оружием, обычно превышает размер даже МКПС-ных мишеней, не говоря уже о снайпинговых. Теперь вкратце опишем другую сторону. Для начала — появления мишени на охоте обычно приходится ждать, причем ждать ее иногда приходится довольно долго, и все это время нужно быть постоянно готовым к выстрелу. Во многих случаях мишень приходится искать самостоятельно — перемещаясь на довольно значительные расстояния и, как правило, по довольно пересеченной местности; причем обнаруживается мишень, как правило, внезапно — поэтому состояние готовности к выстрелу приходится поддерживать даже при перемещениях.
В динамических видах стрельбы мишени обычно имитируют вражеских стрелков, поэтому сверхточных попаданий не требуют — как, впрочем, и сверхдальних
Помимо этого, зачетной зоной у охотничьих мишеней является не весь габарит, а лишь небольшое убойное место. И располагается это место не на открытой и отовсюду видимой поверхности — а, так сказать, в глубине. сама же мишень может располагаться к стрелку не самой удобной стороной, да еще и быть частично, а то и практически полностью, скрытой в каких-нибудь зарослях — попробуй еще разгляди, куда прицеливаться. Да, если дичь не гонная, то времени на тщательное прицеливание обычно более чем достаточно — но не забывайте, что после первого же выстрела и обстрелянная, но не пораженная дичь, и вся остальная, обитающая в этом квадрате леса, исчезает быстрее, чем вы успеваете выслушать едкие комментарии насчет вашего промаха от егеря или товарищей по охоте. И это вам еще повезет, если был чистый промах — поскольку за подранка вы выслушиванием комментариев не рассчитаетесь. Конечно, расклад «один выстрел — один охотничий трофей» — это несколько идеализированный вариант; однако каждый сознательный охотник в нашей стране обязан к нему стремиться, поскольку в противном случае мы рискуем навсегда утратить даже существующие на сегодня остатки нашей дикой фауны.
Исследования выстрелов, совершаемых вверх
Специалисты по баллистике хорошо изучили вопрос, как далеко и с какой силой летит пуля, выпущенная горизонтально, поскольку это важно для военных, работников полиции или охотников для повышения точности и дальности их стрельбы. Однако в случае выстрелов вверх таких исследований крайне мало
Так, например, генерал-майор Джулиан Хэтчер провел ряд экспериментов, стреляя из разных видов оружия и измеряя время и место приземления пуль. Он выяснил, что пуля 30 калибра летит до отметки 2743,2 м, на что уходит 18 сек., падая на землю через 31 сек., скорость ее составляет 91,4 м/сек
Однако в случае выстрелов вверх таких исследований крайне мало. Так, например, генерал-майор Джулиан Хэтчер провел ряд экспериментов, стреляя из разных видов оружия и измеряя время и место приземления пуль. Он выяснил, что пуля 30 калибра летит до отметки 2743,2 м, на что уходит 18 сек., падая на землю через 31 сек., скорость ее составляет 91,4 м/сек.
Баллистик и доктор математики Джеймс Уокер выявил зависимость высоты полета пули от типа оружия и снаряда. Пистолет с коротким стволом и патронами меньшего размера пускает пулю на меньшую высоту, чем винтовка. Пуля калибра 25 поднимается максимально на 697 м, а калибра 30-06 – на высоту 3080 м. Главное, что пуля вряд ли упадет в место выстрела, поскольку ее траекторию меняет ветер, а также то, что она в полете вращается, а из-за этого нельзя предсказать, куда она в итоге угодит.
Как стрельба по праздникам убивает мирное население
Хотя от выпущенных наугад пуль люди чаще всего страдают в ходе вооруженных конфликтов, где участвуют полиция или преступные группировки, в значительном проценте смертельных случаев и ранений виновна такая вполне предотвратимая причина, как радостная стрельба в праздники. Во многих странах, где разрешено оружие, и даже там, где это запрещено, салют в воздух по различным праздничным поводам – это распространенный обычай. Согласно исследованию повреждений, наносимых людям шальными пулями, 4,6% всех смертельных случаев и ранений происходят в результате «праздничной стрельбы».
В США во всех штатах стрельба по праздникам запрещена, а если произойдет несчастный случай, в результате которого кто-то погибнет от шальной пули, виновника привлекут к уголовной ответственности.
Может возникнуть вопрос: а почему же тогда на военных похоронах можно стрелять в воздух? Ответ таков: потому что на военных мероприятиях выстрелы производятся холостыми патронами. В них есть порох, создающий громкий звук выстрела, но нет пули, которая может вылететь и поразить кого-либо.
Однако группы, которые позволяют себе стрелять в воздух, используют боевые патроны, а это может вести к потенциальной гибели возможной невинной жертвы. Самые опасные последствия могут быть, когда стрельба происходит в городском районе с высокой плотностью заселения, когда в праздники большая толпа жителей выходит на улицы вечером или ночью, что бывает, например, в Новый год.
Праздничные дни и становятся пиковыми по получению ранений от шальных пуль. Маленькая и плотная пуля более опасна – она летит на более высокой предельной скорости. Высокие выстрелы более разрушительны, так как с высотой уменьшается сопротивление воздуха, а у пули при этом больше концентрация энергии, что намного повышает риск ранений.
Но самый опасный для окружающих – это не прямой выстрел в воздух, а под некоторым углом. Наиболее близкий к вертикали выстрел ведет к потере пулей ее наибольшей скорости, в то время как у пули, выпущенной под углом, наоборот, поддерживается скорость, за счет которой кожа жертвы может пробиваться, независимо от расстояния. Если стрелять из пистолета или ружья в воздух, то этим создается потенциальная опасность для любого человека, который находится в радиусе трех км от стрелка, причем опасность сохраняется не менее двух минут с того момента, когда был совершен последний выстрел.
Тип конструкции
Пули 12 калибра различаются на несколько типов конструкции:
Круглые пули — имеют форму шара, иногда с ведущими поясками. Круглые пули являются самым старым типом пуль. Они просты в изготовлении, имеют низкую стоимость, но при этом отклоняются в полете при столкновениях даже с мелкими препятствиями (ветками)
Требуют осторожного использования при стрельбе из ружей с сильными чоками. К круглым пулям относятся: пуля Шар, Спутник, Трио.
Стрелочные пули — имеют тяжелую переднюю часть в форме стрелы и легкий, стабилизирующий пулю в полете, хвостовик
Стрелочные пули обладают хорошей точностью на больших дистанциях стрельбы. К стрелочным пулям относятся: пули Полева, Стрела, Тандем, Азот, Совестра.
Турбинные пули — имеют тяжелую свинцовую головку и более легкую хвостовую часть. В центре пули имеется сквозной канал, имеющий форму цилиндра или конуса. Внутри канала имеются спиральные лопасти. Турбинные пули также оснащены косыми поясками на внешней поверхности. Внутренние спиральные лопасти и косые внешние пояски обеспечивают пуле быстрое вращение во время полета, что дает повышенную устойчивость и высокую точность. Турбинные пули требовательны к точности навесок пороха, в противном случае могут приходить в цель плашмя. К турбинным пулям относится пуля Майера.
Стрелочно-турбинные пули — имеют имеют тяжелую переднюю часть в форме стрелы и легкий, стабилизирующий пулю в полете, хвостовик, а также оснащаются наклонными аэродинамическими ребрами. Обеспечивают высокую точность стрельбы. К стрелочно-турбинным пулям относятся: пули Бреннеке, Гуаланди, Зала.
Катушечные пули — чаще всего изготавливаются из стали, бронзы или латуни. Стабилизируются в полете за счет набегающего потока воздуха. Обладают высоким останавливающим действием, хорошо подходят для стрельбы в зарослях. К катушечным пулям относятся: пули Ленинградка, Рубейкина, Кировчанка, Блондо.
Колпачковые пули — имеют форму колпачка, центр тяжести смещен в переднюю часть пули. К катушечным пулям относятся: пули Диаболо, Ли, Гризли.
Пневматическое оружие
Не так давно был проведен среди владельцев пневматики опрос на тему: «Какая скорость пули у вашего пневматического оружия?» Интересно, что процентный разброс по скоростям очень варьирован.
Так, к примеру, большая часть из принимавших участие в опросе (20%) назвали цифру в 220-305 м/с. Так как это, в принципе, нормальный среднестатистический показатель для пневматики, то недоверия цифра не вызывает.
Однако почти 9% опрошенных уверяют, что их оружие имеет скорость пули от 380 м/с и больше. Вот эта цифра заставляет усомниться в своей достоверности. Какое-то уж слишком мощное боевое оружие получается. Такое значение скорости пули для пневматики встречается редко, далеко не каждая модель может таким похвастать.
По 19% участников признали, что их оружие бьет со скоростью пули 100-130 м/с и 130-180 м/с. У 11% этот показатель стремится к 350 м/с, что достаточно серьезно. И, наконец, 6% участников оценивают скорость вылета пули в своей пневматике на 75-100 м/с.
Чаще всего и проще измерять показатель скорости на пневматическом оружии при помощи хронометров. Большинство таких устройств и разработано как раз для пневматики. Хоть погрешность в измерениях никуда не денется, однако результат все равно останется достаточно достоверным.
Каким бы способом вы ни измеряли скорость вылета пули из своего оружия, погрешность все равно никуда не уйдет, так как внешняя среда всегда будет разной по своим показателям.
Факторы, влияющие на скорость полета пули
Целый ряд причин может замедлить начальную скорость снаряда при выстреле из оружия. Рассмотрим основные из них.
- Температура окружающей среды. Чем ниже температура воздуха, тем больше энергии тратится на разогрев пороха и вылет снаряда, то есть начальная скорость вылета снижается.
- Влажность пороха. Чем более сухим будет порох, тем выше будет значение начальной скорости, так как усилится давление в стволе оружия.
- Форма и размер крупиц пороха. Чем мельче будут дисперсные частицы порохового заряда, тем быстрее они будут сгорать. Следовательно, увеличится начальная скорость выстрела пули.
- Плотность заряда пороха. Для того чтобы максимально правильно и безопасно зарядить порохом изделие, необходимы специальные точные инженерные расчеты. Без них возможна передозировка в порохе, что приведет к внутренней детонации оружия. Либо, наоборот, недозарядка, которая приведет к перегреву ствола оружия. Запрещается самостоятельно осуществлять перезарядку пороховой составляющей в оружии!
- Длина ствола оружия. Чем короче ствол, тем меньшее время осуществляется действие пороховых газов, что снижает скорость пули.
- Вес изделия. Чем легче пуля по массе, тем выше ее начальная скорость.
Каждый из перечисленных факторов может незначительно варьироваться в зависимости от определенного вида оружия. Однако в целом именно эти условия влияют на начальную и общую скорость пули при выстреле.
В чем сила, брат?
Здесь мы попытаемся определить, в каких же единицах нужно измерять «дурь» пневматических пистолетов и винтовок, от которой зависит, что он способен пробить и чего натворить. К слову, оценивать мощность по способности пробивать «ну очень толстые» бутылки не стоит, в этом отношении пневматика делится только на два класса – пробивает и не пробивает.
Так в чем же сила?
Многие спецы с абсолютной и непоколебимой уверенностью будут доказывать вам, что дело в скорости. И чем скорость больше, тем ствол мощнее. В рамках одного боеприпаса это, безусловно, правда. Но при использовании пуль различной массы в итоговой мощности пистолета начинается разброс, причем весьма заметный.
Чтобы компенсировать этот фактор, и дать объективную оценку силе и мощности пистолета оружейники обращаются к школьной физике. Именно оттуда к нам приходит знаменитая формула кинетической энергии, называемой в законе «Об оружии» Дульной энергией.
где m – масса пули (в кг), v – скорость вылета пули (измеряем по хронографу), E – итоговая дульная энергия.
В физике сила измеряется в Ньютонах, мощность в Ваттах, а наша итоговая энергия в Джоулях (Дж). Так что, когда говорят что-то про «силу выстрела пневматики» или «мощность пневматического пистолета» не придираемся к словам, а понимаем, что речь идет про те самые Джоули.
И снова формулы
С матчастью вроде ознакомились, теперь перейдем к практике. Итак, есть одна формула с тремя переменными. А значит, мы ее можем использовать для трех разных случаев (все это уже писал на форуме, здесь только повторюсь):
1. Известна масса пули, замерена скорость выстрела – определяем дульную энергию оружия:
2. Уже известна примерная дульная энергия (по прошлому пункту), меняем массу пули на другую – вычисляем возможную скорость вылета:
3. Известна дульная энергия, хотим определить массу пули для достижения нужной скорости – вычисляем:
Но знать математику, конечно, хорошо, но лучше, когда за вас уже что-то считает. Предлагаю калькулятор для решения вышестоящих задач:
Калькулятор для пневматического оружия
Расчет дульной энергии
Расчет скорости пули
Расчет массы пули
И помните, что на практике все работает немного по-другому, и что ожидает вашу пулю за пределами ствола порой невозможно предсказать. Удачи в измерениях, играем в хардбол, соблюдаем правила и технику безопасности.
Подпишитесь на наши новости
Поделитесь интересным материалом с друзьями
Дульная энергия выпускаемой пули
Давайте отойдем от скорости
Ведь не менее важной характеристикой является энергия самого снаряда. Для того чтобы рассчитать подобный показатель, необходимо вспомнить такой школьный предмет, как физика
Такая формула требует минимум значений. Необходимо массу умножить на скорость. Все единицы брать необходимо в системе СИ. Но из-за чего так необходимо это значение? Это связанно с тем, что энергия – мощность пули. Это ее основная боевая особенность.
Из всего этого следует, что чем больше масса снаряда и выше скорость полета, тем больше ее энергия, а это значит, что оружие становится более, убойным. В максимальной убойности и в дальности стрельбы преуспело такое оружие, как винтовка. В их снарядах сбалансирована масса и начальная скорость пули.
Для примера, на расстоянии примерно 1 км пуля винтовки проникает в достаточно плотные материалы на глубину от 0,6 до 350 см. В качестве материалов применяются стальные и металлические плиты, земля, гравий, песок, кирпичные стены, бетонные стены, бревна деревьев, снег. Эти значение были получены в процессе изучения дульной энергии легких снарядов.
Чья возьмет?
Как узнать, будет покидающая ствол пуля гироскопически стабильна или нет? Хвала богам, это можно рассчитать заранее. Для облегчения понимания практического смысла гиростабилизации в частности и жизни энтузиастов стрельбы из нарезного оружия вообще было введено понятие фактора гироскопической стабильности пули (далее — ФГС; в англоя зычных источниках эта же величина обычно обозначается SG или Sg). ФГС очень наглядно иллюстрирует, какое из двух начал победит — светлое, то есть стабилизация пули за счет ее вращения вокруг оси, или темное, то есть опрокидывающий момент. Фактически ФГС равен отношению запаса гиростабильности пули к величине опрокидывающего момента. Если ФГС больше единицы, то это означает, что гиростабильность сильнее, и ваша пуля полетит, как ей и положено. Если ФГС меньше единицы — то попасть этой пулей в цель вам, похоже, не суждено.
Фактическое измерение длины имеющихся пуль дает более точный результат, чем использование справочников
Ветер в харю — а я шпарю
Вся суть баллистических свойств пули сводится к одному — как хорошо пуля умеет протыкать воздух на своем пути. Допустим, что в некоей местности, где метеоусловия, включая силу и направление ветра, в течение всего времени нашего эксперимента будут неизменны, мы выстрелили двумя пулями, различающимися лишь баллистическими свойствами. Очевидно, что на равном удалении от огневого рубежа у пули с лучшими баллистическими свойствами будет выше значение текущей скорости (а вследствие этого — и значение текущей кинетической энергии), ее траектория будет более отлогой, а смещение вбок от действия ветра — менее ощутимым. А теперь уйдем от абстрактности и взглянем на ситуацию с точки зрения стрелка
Нетрудно понять, что лучшие баллистические свойства пули при прочих равных параметрах обеспечивают значительно больше шансов попасть в цель в случае, если стрелок допустил ошибку в вычислении поправок, или если что-то вдруг пошло не так; кроме того, пуля с лучшими баллистическими свойствами может донести до цели больше кинетической энергии (чуть позже мы выясним, почему это важно)
Кривая сопротивления для пули Lapua Scenar .338-го калибра, построенная с помощью допплеровского радара
Для сравнительной оценки баллистических свойств разных пуль было введено понятие «баллистического коэффициента». Баллистический коэффициент — важнейшая характеристика пули; именно он, а также начальная скорость, определяют все параметры траектории. С математической точки зрения, баллистический коэффициент — это числовая характеристика, иллюстрирующая баллистическое совершенство конкретной пули и выражающая соотношение этого совершенства с аналогичной величиной для эталонной пули. Вот здесь как раз и возникают некоторые сложности.
Эта тема закрыта для публикации ответов.