در مقاله بالستیک داخلی تفنگ های بادی که پیش از این منتشر گردیده است، در خصوص بالستیک داخلی ساچمه تفنگ بادی صحبت شد. در این مقاله از مجله Hard air magazine در مورد بالستیک خارجی ساچمه های دیابلو و سرگنبدی بررسی های خوبی انجام شده است. در برخی بخش ها توضیحاتی به متن اصلی اضافه شده است که با {} مشخص شده یا به رنگ آبی هستند. این توضیحات برای انتقال بهتر مطالب درج شده است. با ما همراه باشید.

بحث بالستیک خارجی از موضوعات بسیار پیچیده ی تیراندازی است. فاکتورهای اصلی موثر عبارتند از تراجکتوری یا خط سیر ، دریفت باد و انرژی باقیمانده. این فاکتورها به صورت چشمگیری در ساچمه های دیابلو و اسلاگ ها متفاوت هستند. چرا که ضریب بالستیک (BC) اسلاگ بالاتر از ساچمه ی دیابلو می باشد. با توجه به این مسئله نویسنده مقاله، مبحث بالستیک خارجی را به دو بخش تقسیم کرده است و در این بخش به بالستیک خارجی ساچمه های دیابلو سرگنبدی {ساچمه های سری JSB Exact} پرداخته خواهد شد. بالستیک خارجی اسلاگ ها نیز به صورت جداگانه در مقاله ای دیگر بررسی خواهد گردید.

تراجکتوری یا خط سیر

اولین فاکتور بالستیک خارجی که آن را بررسی می کنیم، خط سیر یا تراجکتوری ساچمه به “زمان پرواز آن تا هدف” بستگی دارد. مهم ترین جزء آن سرعت دهانه Muzzle velocity می باشد. چنانچه سلاح خود را در فاصله ای معین ( مثلا ۲۵ یاردی) صفر کرده و به میزان افت در ۱۰۰ یاردی در سرعت های مختلف توجه کنید، شاهد رابطه ای به صورت نمودار زیر خواهید بود :

این نمودار توسط نرم افزار چیرگان و برای ضریب بالستیک ۰٫۰۳۰  ( که مقداری رایج برای ساچمه های سرگنبدی است) تنظیم گردیده است. همانطور که می بینید، میزان افت با افزایش سرعت دهانه کاهش می یابد. می بینید که میزان افت برای سرعت دهانه ی ۱۰۰۰ fps کمتر از میزان افت برای سرعت دهانه ی ۷۰۰ fps می باشد. ( ۱۶ اینچ برای MV:1000 fps ، ۳۴ اینچ برای MV:700 fps )

آیا سرعت بیشتر بهتر است؟

فاکتور دیگر موثر در خط سیر ( تراجکتوری) ، ضریب بالستیک Ballistics Coefficient (BC) است. ضریب بالستیک معیاری است که افت سرعت یک ساچمه خاص را در مقایسه با « مدل استاندارد درگ» standard drag model نشان می دهد. { به صورت کلی ضریب بالستیک، نشان دهنده ی توان حفظ سرعت یک پرتابه می باشد}

چنانچه افت سرعت یک ساچمه در سرعت دهانه معین افزایش یابد، زمان رسیدن ساچمه به هدف افزایش می یابد. به عبارتی ساچمه دیرتر به هدف می رسد و متعاقبا افت بیشتری هم خواهد داشت.{چرا که مدت زمان بیشتری در معرض نیروی جاذبه زمین قرار می گیرد}

نمودار زیر، مقایسه ی ضرایب بالستیک مختلف برای یک ساچمه با سرعت دهانه ی معین – ۹۰۰ fps – و صفر دوربین در ۲۵ یارد است که توسط نرم افزار چیرگان تهیه شده است :

یک ساچمه سرتخت با ضریب بالستیکی تقریبی ۰٫۰۱۰ ، با استفاده از صفر سلاح بصورت تک نقطه ای single point zero خواهد داشت. {همانطور که می دانید، نقطه صفر یعنی محل تقاطع خط دید وخط سیر می باشد. منظور از صفر تک نقطه ای این است که خط سیر فقط یک بار و در یک نقطه با خط دید، متقاطع می شود}

با افزایش ضریب بالستیک به میزان دو برابر (۰٫۰۲۰) که با منحنی آبی رنگ نمایش داده شده است، میزان افت به نصف کاهش می یابد. همانطور که می بینید، افزایش میزان ضریب بالستیک تأثیر کمتری در کاهش افت دارد. با دو برابر کردن مجدد ضریب بالستیک (۰٫۰۴۰) که با محنی بنفش نمایش داده شده، میزان افت تنها به ۱۷ اینچ کاهش می یابد.

موضوع مهمی که باید در ذهن داشته باشید این است که ضریب بالستیک (BC) پایین ( همانند ساچمه های سرتخت) ، موجب صدمه ی زیادی به خط سر ( تراجکتوری) می شود. اما از طرف دیگر، ضریب بالستیک بسیار خوب برای یک ساچمه، موجب کاهش نسبتاً کوچکی در میزان افت نسبت به ضریب بالستیک میانگین ساچمه خواهد شد.

چنانچه از ساچمه های سرگنبدی خوب، با ضریب بالستیک قابل قبول استفاده می کنید، باید بدانید که خط سیر( تراجکتوری) در وهله اول تحت تاثیر سرعت خواهد بود. {این یعنی تراجکتوری بیشتر توسط سرعت دهانه دیکته می گردد تا ضریب بالستیک – در ساچمه های خوب}

دریفت باد Wind drift

زمانی که در باد ناهمسو ( crosswind) تیراندازی می کنید، دریفت افقی ساچمه، موجب تغییر نقطه برخورد (POI) در جهت وزش باد نسبت به نقطه هدف گیری ( POA) خواهد شد. مهمترین فاکتور مؤثر بر این انحراف ناشی از باد، ضریب بالستیک (BC) ساچمه می باشد. { مواردی که در بالستیک خارجی اهمیت زیادی دارند اما بررسی های زیادی در زمینه تفنگ بادی و ساچمه های دیابلو صورت نگرفته است}

سوء برداشت های زیادی در این رابطه وجود دارد که بزرگ ترین آنها این است که ” زمان پرواز تا هدف time to target” ، فاکتور کلیدی در دریفت باد می باشد. در حالیکه اینگونه نیست! دریفت باد با تفریق زمان پرواز ساچمه تا هدف (time of flight) از زمان پرواز فرضی ساچمه در خلاء ( حالتی که فرض می کنیم هوایی وجود ندارد) در ارتباط است که به آن زمان تاخیر (Lag time) گفته می شود.

توضیحات بیشتر:

زمان پرواز ساچمه Time of flight (TOF)

زمان پرواز ساچمه در خلاء Time of flight in vacuum (Tofvac)

زمان تأخیر ساچمه Time of lag (Tlag)

Tlag=TOF-Tofvac

توضیح این موضوع بدون پیش کشیدن روابط ریاضی مربوط به آن، کار دشواری است. بنابراین این موضوع به خواننده سپرده می شود تا در خصوص آن جستجو و تحقیق انجام دهد. { به صورت ساده این روابط توضیح داده شد}

ضریب بالستیک و رابطه آن با دریفت باد

از آنجاییکه دریفت باد به زمان تاخیر ساچمه بستگی دارد، می توان گفت ” نرخ افت سرعت ساچمه” ، فاکتور کلیدی دریفت باد است. از طرفی مهمترین عامل موثر بر نرخ افت سرعت ساچمه، ضریب بالستیک آن می باشد. پس به عبارتی دریفت باد ارتباط تنگاتنگی با ضریب بالستیک دارد.

نمودار زیر نشان دهنده ی تغییرات حاصل در میزان دریفت باد با تغییر ضریب بالستیک می باشد. این نمودار توسط نرم افزار چیرگان، برای سرعت دهانه ی ۹۰۰ fps و باد ۹۰ درجه {عمود بر خط سیر} با سرعت ۱۰ mph ، تهیه شده است :

با توجه به نمودار می توان گفت، انحراف افقی ساچمه با معکوس ضریب بالستیک ساچمه ارتباط مستقیم دارد. (wind drift ) . به عبارتی با دو برابر کردن ضریب بالستیک (BC) ، میزان دریفت به نصف می رسد. برای مثال کاهش ضریب بالستیک از ۰٫۰۴۰ (منحنی بنفش) به ۰٫۰۲۰ (منحنی آبی) موجب دو برابر شدن میزان دریفت می گردد. برای ضریب بالستیک بسیار پایین مثل ساچمه سرتخت ( منحنی قرمز)، وضعیت دریفت باد در فواصل بلندتر، حتی بدتر هم می گردد. چرا که ساچمه در فاصله ۱۰۰ یاردی بسیار آهسته حرکت می کند.

توجه کنید که یک ساچمه بسیار با کیفیت سر گنبدی، دریفت باد حدود یک فوت در ۱۰۰ یارد در باد ناهمسو با سرعت ۱۰ mph خواهد داشت.

افزایش سرعت دهانه باعث کاهش دریفت باد می شود؟

ممکن است فکر کنید که افزایش سرعت دهانه ، موجب کاهش دریفت باد خواهد شد. این موضوع تا حدودی “صحیح” است. متاسفانه این موضوع تا سرعتی حدود ۹۰۰ fps صدق می کند! در سرعت های بالاتر از این میزان، افزایش فزاینده ی میزان درگ Drag موجب خواهد شد تا در حوالی ۱۰۰۰ fps ، میزان دریفت باد ساچمه به مقادیری بالاتر از سرعت های پایین تر برسد!

به نمودار زیر که نشان دهنده ی میزان دریفت باد ناهمسوی (Crosswind) با سرعت ۱۰mph در ساچمه ای با ضریب بالستیک میانگین BC:0.030 است، توجه کنید :

اول از همه توجه کنید که تغییر سرعت دهانه ی ساچمه، چه اثر کلی بر میزان دریفت باد دارد. به طوریکه از سرعت دهانه ی ۷۰۰ fps تا ۱۰۰۰ fps تنها شاهد چند اینچ تغییر میزان دریفت باد در ۱۰۰ یارد هستیم. در حالیکه تغییر در ضریب بالستیک تنها به اندازه ی ۰٫۰۰۲  ، از ۰٫۰۲۸ تا ۰٫۰۳۰ ، موجب میزان تغیر مشابه در نقطه ی اصابت می شود. این امر نشان دهنده ی اهمیت و تأثیر بسیار زیاد ضریب بالستیک و تأثیر نسبی بسیار کمتر سرعت دهانه ( البته در محدوده سرعت های نرمالی که با آن سرو کار داریم)، بر دریفت باد می باشد.

در وهله ی بعدی توجه کنید که در چه سرعتی کمترین دریفت را داریم ( منحنی سبزرنگ ۹۰۰ fps). منحنی دریفت برای سرعت ۸۰۰ fps (منحنی آبی رینگ تا فاصله ۷۰ یاردی) ، تقریبا منطبق بر منحنی سبزرنگ و سرعت ۹۰۰ fps و یکسان می باشد. میزان دریفت، برای سرعت ۷۰۰ fps ( منحنی قرمز رنگ) همانگونه که احتمالا می پندارید، بیشتر می باشد. اما وضعیت برای سرعت ۱۰۰۰ fps ( منحنی قرمز رنگ) حتی بدتر هم می شود.

علت این موضوع این است که در سرعت ۹۰۰ fps و بالاتراز آن ( که ناحیه ترانسونیک Transonic region خوانده می شود) ، افزایش فزاینده ی میزان درگ موجب افزایش زمان تأخیر و متعاقبا میزان دریفت می گردد.

توضیح بیشتر: {سرعت یک پرتابه نسبت به سرعت صوت با واحدی به نام ماخ (Mach) بیان می گردد. یک ماخ در شرایط جوی استاندارد (دمای ۲۰ درجه سانتیگراد) برابر با ۳۴۳mps یا ۱۱۲۵fps می باشد. محدوده سرعت بین ۰٫۸  تا ۱٫۲ ماخ را ناحیه ترانسونیک می نامند}

سرعت مطلوب (Sweet spot) برای تفنگ های بادی

بر اساس مطالب گفته شده در خصوص نحوه ی تأثیر سرعت بر دریفت باد می توان نتیجه گرفت، برای هر ساچمه در هر فاصله ای می بایست سرعت مطلوبی (Optimum velocity) وجود داشته باشد که حداقل دریفت باد را داشته باشیم.

شاید مطلب بالا برای برخی خوانندگان مقاله، تازگی داشته باشد! اما کاملا صحیح می باشد. نمودار زیر مربوط به میزان دریفت ساچمه JSB 18.13gr در باد با سرعت ۱۰mph ناهمسو و سرعت های دهانه مختلف در فاصله ۵۰ یارد می باشد :

مقادیر دریفت با در نظر گرفتن ضریب بالستیک BC (GA) = 0.036 ، توسط نرم افزار چیرگان محاسبه گردیده است. توجه کنید که کمترین دریفت در حالتی رخ می دهد که سرعت اولیه ساچمه در محدوده ی ۸۰۰-۸۵۰ fps باشد. خارج از این محدوده چه در سرعت های کمتر ( که ممکن است انتظار آن را داشته باشید) و چه در سرعت های بالاتر (بر خلاف چیزی است که ممکن است تصور می کردید)، شاهد افزایش میزان دریفت خواهیم بود.

میزان دریفت ، افزایشی حدود ۱۰ درصد در حوالی سرعت ۷۰۰ fps و ۹۶۰ fps دارد. بنابراین با فرض یکسان بودن میزان دقت در بازه های سرعت ذکر شده، سرعت مطلوب (sweet spot) برای ضریب بالستیک ذکر شده (۰٫۰۳۶)، محدوده ی ۸۵۰-۹۶۰ fps خواهد بود.

همین توضیحات در فاصله ۱۰۰یارد هم صدق می کند، اما همانطور که می بینید در سرعت های دهانه ی اندکی متفاوت با حالت قبلی است :

 محاسبات برای نمودار ۱۰۰ یارد نیز توسط نرم افزار چیرگان و ضریب بالستیک BC(GA):0.036 و باد ناهمسو (crosswind) با سرعت ۱۰mph انجام شده است. حداقل دریفت ۱۰۰ یارد را در سرعت ۹۰۰ fps داریم که می توان گفت تا مقادیر دریفت در ۸۲۰-۹۷۰ fps یکسان می باشد ( تقریبا). محدوده ی مطلوب (sweet spot) برای این ساچمه ی JSB در مسافت ۱۰۰ یاردی، سرعت بین ۹۰۰-۹۷۰ fps می باشد.

علت در نظر گرفتن محدوده ی بالاتر سرعت به عنوان محدوده ی سرعت مطلوب، این است که علاوه بر دریفت کمتر، خطر سیر ( تراجکتوری) صاف تری در محدوده سرعت بالاتر خواهیم داشت. خود این موضوع برتری محسوب می گردد که می توان استفاده کرد.

به این موضوع توجه داشته باشید که محدوده ی مطلوب سرعت دهانه، با تغییر ضریب بالستیک (BC) تغییر می کند. ساچمه های سرتخت محدوده سرعت مطلوب آهسته تری در مقایسه با ساچمه های سرگنبدی با کیفیت و ضریب بالستیک بالا همانند JSB اگزاکت که بررسی کردیم، خواهند داشت. برای ساچمه های سری JSB Exact ، ترجیح من محدوده ۹۰۰ fps به عنوان سرعت مطلوب با حداقل دریفت و در عین حال تراجکتوری صاف تر می باشد.

ترجمه و ویرایش : دکتر امین کر