این نوشتار در خصوص بالستیک در تفنگ های بادی است. این مقاله ترجمه ای از مجموعه نوشتارهایی با موضوع بالستیک ساچمه های دیابلو در تفنگ های بادی است که در مجله آنلاین Hard Air Magazin منتشر شده است. با توجه به این که مطالب مرتبط با بالستیک تفنگ های بادی به تعداد اندکی در دسترس بوده ، سعی بر این است که مطالب مفید در این رابطه ترجمه گردد. این مقاله در خصوص بالستیک داخلی تفنگ های بادی با تمرکز بر ساچمه های دیابلو است. مطالب بعدی از این مجموعه را حتما در بخش مقالات وبسایت دنبال نمایید.
علم بالستیک خود به سه بخش تقسیم می شود ، بالستیک داخلی ، بالستیک خارجی و بالستیک نهایی.
بالستیک داخلی مجموعه رویدادهایی است که برای ساچمه در داخل لوله اتفاق می افتد. بالستیک خارجی رویدادهایی است که برای ساچمه از زمان خروج از لوله و مسیر پرواز ساچمه تا رسیدن به هدف رخ می دهد. بالستیک نهایی نیز اتفاقاتی است که پس از برخورد ساچمه به هدف ایجاد می شوند.
بالستیک داخلی ، نیرو موجب سرعت گرفتن می شود.
پایه و اساس بالستیک داخلی از ساچمه ای که در حالت سکون قرار دارد ، آغاز می شود. زمانیکه سلاح شلیک می کند، انتهای ساچمه تحت تاثیر نیروی ایجاد شده توسط فشار هوا قرار می گیرد که موجب سرعت گرفتن ساچمه می شود. با حرکت ساچمه به داخل لوله، خان ها موجب چرخش ساچمه می شوند که نرخ این حرکت چرخشی ساچمه، توسط نرخ توییست خان های لوله تعیین می گردد.
هر چه کالیبر ساچمه بالاتر باشد، مساحت ناحیه ای که تحت فشار قرار می گیرد بزرگتر و متعاقبا نیروی حاصل بزرگ تر خواهد بود. از طرف دیگر ساچمه سنگین تر نیاز به نیروی بزرگ تری برای شتاب گرفتن خواهد داشت. هوا برای بازه های زمانی خاصی که به آن اصطلاحا دوئل Dwell می گوییم از طریق ولو Valve خارج می گردد. در این بازه زمانی تقریبا تمام فشار حاصل صرف شتاب گرفتن ساچمه می شود.
با بسته شدن ولو، هوای گیر افتاده داخل لوله بین ولو و ساچمه، شروع به انبساط می کند. این اتفاقات را می توان با نمودار زیر نمایش داد :
به شکل منحنی فشار داخل لوله ( PSI) توجه کنید. ( منحنی آبی رنگ). توجه کنید زمانی که ولو باز است، افت فشار به اندازه خیلی مختصر و با انبساط هوای داخلی مخزن یا پلینیوم رخ می دهد.در مدل نمایش داده شده، ولو زمانی بسته می شود که ساچمه تنها به اندازه ۴ اینچ در ابتدای لوله حرکت کرده است. پس از بسته شدن ولو، هوای به دام افتاده در ۴ اینچ ابتدایی لوله شروع به انبساط کرده و فشار داخل لوله شروع به افت می کند. تا زمانیکه ساچمه به دهانه لوله (مازل) می رسد. فشار داخل لوله، زمانیکه ساچمه به دهانه لوله رسیده را فشار باقیمانده دهانه می نامند. که عامل صدای شلیک در دهانه لوله (muzzle blast) می باشد.
فشار هوا موجب شتاب گرفتن ساچمه می شود. سرعت ساچمه در داخل لوله با منحنی سبز رنگ (FPS) نمایش داده شده است. منحنی قرمز رنگ نیز انرژی ساچمه است (FPE). توجه کنید که حداکثر شتاب گرفتن ساچمه در ابتدای لوله که فشار در حداکثر خود است، رخ می دهد.
زمان دوئل بیشتر = قدرت بیشتر و صدای بلندتر
در نمودار نمایش داده شده در بالا، ولو تنها برای مدت زمان کوتاهی باز است. فرض کنید که ولو تا رسیدن ساچمه به دهانه لوله باز باشد. آیا در این حالت قدرت بیشتری خواهید گرفت؟! درست است که در این حالت قدرت افزایش می یابد، اما محصول نهایی صدای بسیار بلندتر می باشد. به چارت زیر دقت کنید :
این چارت همانند نمودار قبلی، نشان دهنده منحنی های فشار ، قدرت و سرعت می باشد. تنها تفاوت موجود، بازه زمانی باز بودن ولو است.
خطوط قرمز نماینگر حالتی است که ولو به مدت ۱ میل ثانیه باز است. خطوط سبز نمایانگر باز بودن ولو برای ۲ میل ثانیه و خطوط بنفش، باز بودن ولو برای ۳ میل ثانیه است. منحنی های خطی نمایانگر فشار (PSI)، خط چین ها نمایانگر سرعت (FPS) و نقطه چین ها نمایانگر انرژی حاصل(FPE) هستند.
ابتدا به تفاوت های اندک بین زمان های دوئل ۲ و ۳ میل ثانیه توجه کنید. در زمان دوئل دو میل ثانیه، ولو زمانی بسته می شود که ساچمه تقریبا در میانه مسیر تا دهانه لوله قرار دارد. ۱ میل ثانیه زمان دوئل بیشتر تنها موجب افزایش ۱ فوت پاوند انرژی و میزان خیلی کمی سرعت می شود. حال به منحنی های فشار توجه کنید.
چرا اینهمه صدا؟
با زمان دوئل ۳ میل بر ثانیه، ولو تا رسیدن ساچمه به دهانه لوله باز می ماند که موجب ۲۰۰ psi افت فشار که معادل هوای مصرف شده از مخزن می باشد، خواهد شد.
با کاهش زمان دوئل به ۲ mSec ، این افت فشار به ۱۰۰psi می رسد. این امر به این معنی است که انرژی تقریبا یکسانی را می توان با مصرف هوایی نصف حالت قبلی گرفت. با کاهش بیشتر زمان دوئل به ۱ mSec ، هوای مصرفی به ۳۰psi تقلیل می یابد که انرژی معادل ۲۵ FPE تولید می کند. این حالت را با ۲۰۰psi مصرف هوا برای ۳۶ FPE مقایسه کنید!
حالا سوال اینجاست که این انرژی اضافه کجا می رود؟ به فشار هوای باقیمانده ی دهانه ی لوله توجه کنید. با دوئل ۱ mSec ، میزان فشار باقیمانده دهانه، حدود ۳۰۰psi می باشد. دوئل ۲mSec این میزان را به ۹۰۰psi افزایش می دهد. دوئل ۳mSec این میزان را به ۱۸۰۰psi افزایش می رساند.
این بدان معنی است که صدای حاصل از شلیک، حدود ۶ برابر انرژی بیشتری خواهد داشت. این یعنی سلاح بسیار پر سر و صدا!
باز نگه داشتن ولو، طولانی تر از زمانیکه ساچمه نیمی از طول لوله را پیموده، یعنی به هدر دادن هوا ! سرعت حاصل، شاید ۲ تا ۳ درصد بیشتر باشد ولی با مصرف دو برابر هوای بیشتر! به علاوه اینکه سلاح هم بسیار پر سر و صدا خواهد بود. واضح است که نمی بایست به این روش یک تفنگ PCP را بهینه و تیون کرد.
خود تنظیمی ولو Valve Self-Regulation
علت اینکه چرا یک تفنگ PCP رگوله، سرعت های یکنواخت ایجاد می کند، ساده است! علت آن یکنواخت بودن فشار هواست. تفنگ های PCP غیر رگوله، بالستیک داخلی چندان پیچیده ای ندارند. به نمودار زیر در سه فشار مختلف که نمایانگر شروع، میانه و پایان یک شات استرینگ ( مجموعه ای از شلیک های مداوم در بازه فشار کاری مفید) توجه کنید.
خطوط قرمز، نمایانگر رخدادها در ۲۰۰۰psi ، خطوط سبز در ۱۷۰۰psi و خطوط بنفش در ۱۲۰۰psi هستند. خطوط ممتد نمایانگر فشار، خط چین ها نمایانگر سرعت و نقطه چین ها نمایانگر انرژی هستند. دقت کنید که بالاترین سرعت و انرژی حاصل در میانه ی یک شات استرینگ، در فشار حدود ۱۷۰۰psi رخ می دهد. همانگونه که احتمالا انتظار دارید، میزان سرعت و انرژی حاصل در پایان یک شات استرینگ کمی کاهش می یابند.
اما نکته جالب اینجاست که در ابتدای شات استرینگ و در فشار ۲۰۰۰psi نیز این کاهش در سرعت و انرژی مشاهده می شود. علت چیست؟
پاسخ این سوال، زمان دوئل کمتر ولو در در فشار ۲۰۰۰psi و افزایش اندک زمان دوئل با هر بار شلیک ( کاهش تدریجی فشار هوا) می باشد. این پدیده به صورت اتوماتیک رخ می دهد و Self-regulation نام دارد. ضربه چکش ثابت و یکنواخت است. اما هر چه فشار مخزن بالاتر باشد، نیرویی که دهانه ولو را بسته نگه می دارد، بیشتر است. بنابراین باز شدن ولو با ضربه چکش، سخت تر خواهد بود.
ضربه چکش یکنواخت ولی زمان دوئل متفاوت؟
در فشار ۲۰۰۰psi میزان زیادی از انرژی ضربه ی چکش، تنها صرف تکان دادن دهانه ی ولو از حالت سکون می شود. میزان کمی از آن برای باز نگه داشتن ولو باقی می ماند. متعاقبا ممکن است ولو زمانیکه ساچمه تنها حدود ۳ اینچ در لوله حرکت کرده ، بسته شود.
با افت فشار به ۱۷۰۰psi، باز شدن دهانه ی ولو نیز آسان تر انجام می شود. در نتیجه انرژی ضربه چکش به اندازه کافی برای ایجاد زمان دوئل وجود دارد. ولو در این حالت ممکن است تا زمانیکه ساچمه ۴ تا ۵ اینچ را در لوله پیموده، باز بماند. در بخش پایانی شات استرینگ و فشار ۱۲۰۰psi، باز شدن دهانه ولو بسیار راحت تر است. در این حالت، ضربه ی چکش می تواند ولو را تا زمانیکه ساچمه حدود ۸ اینچ را پیموده، باز نگه دارد.
اگر به منحنی های انرژی توجه کنید، متوجه موضوع جالبی خواهید شد :
با کاهش فشار مخزن و افزایش زمان دوئل، انرژی باقیمانده ی دهانه Residual muzzle pressure ، افزایش می یابد. این موضوع علت بلندتر شدن صدای سلاح های PCP غیر رگوله در انتهای شات استرینگ می باشد. همچنین علت بهینه تر بودن سلاح در ابتدای شات استرینگ که فشار بالاتر است، می باشد.
آیا چرخش ساچمه موجب صرف انرژی می شود؟
واضح است که پاسخ این سوال “بله” می باشد. اما بسیار کمتر از مقادیری که ممکن است تصور کنید. شتاب گرفتن ساچمه در لوله، نیروی زیادی می طلبد. در حالیکه علی رغم بالا بودن نرخ چرخش ساچمه (RPM) ، انرژی صرف شده بسیار کمتر می باشد. تاثیر آن در بالستیک داخلی تفنگ های بادی چیست؟
بخش land های خان – نواحی برجسته خان لوله- با زاویه سطحی حدود ۲ الی ۳ درجه قرار دارند. با شتاب گرفتن ساچمه در داخل لوله، خان ها اثر خود را بر روی ساچمه حک کرده و همزمان با سرعت گرفتن ساچمه، شروع به چرخش نیز می کنند.
می توان انرژی صرف شده برای چرخش ساچمه را محاسبه کرد که در این مقاله نمی گنجد. به صورت مفید و مختصر می توان گفت : درصد انرژی مصرف شده آنقدر پایین است که می توان تفاوت در سرعت ساچمه در توئیست های سریع را نادیده گرفت. مقدار زیادی از انرژی، از طریق اصطکاک ساچمه با سطح داخلی لوله از دست می رود. ( به هدر می رود)
دامنه ساچمه های دیابلو به صورتی طراحی شده که با بسط یافتن در داخل لوله، هوای پشت ساچمه را حبس می کند. این امر میزان اصطکاک را مقداری افزایش می دهد ولی در مقایسه با اصطکاک کلی ساچمه که سطح تماس بیشتری با خان ها دارد، ناچیز می باشد.
حداکثر از دست رفتن انرژی با اصطکاک در یک سلاح بادی، زمانی رخ می دهد که اندازه هد ساچمه بزرگ تر از معمول باشد. درسی که می توان از این موضوع گرفت این است که ساچمه ها را برای تطابق بهتر با لوله سلاح خود، سایز ( سورت کردن) کنید.
