15. Stabilizování střel SŠ-COPT Uherský Brod Ing. Štursa Petr Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autor: Ing. Štursa Petr Název prezentace: 15. Stabilizování střel Název sady: Balistika a konstrukce hlavních dílů zbraní (pro 2. ročník předmětu SZb) Číslo projektu: CZ.1.07./1.5.00/34.0727 Datum vzniku: 13. Listopadu 2012 Uvedení autor, není-li uvedeno jinak, je autorem tohoto výukového materiálu a všech jeho částí. Tento projekt je spolufinancován ESF a státním rozpočtem ČR.

A N O T A C E Záměrem této sady výukových materiálů s názvem Balistika a konstrukce hlavních dílů zbraní je ukázat žákům 2. ročníku SŠ-COPt, ve vyučovaném předmětu Střelné zbraně a balistika zajímavou technikou některá úskalí této zajímavé vědní disciplíny. Jednotlivé prezentace této sady popisují postupně probírané oblasti a zábavnou formou se je snaží přiblížit žákům a tak je vtáhnout do daného problému.

Rozdělení vývrtů Hlavně malorážových kulových zbraní můžeme rozdělovat třeba podle provedení vývrtu hlavně: Hladký vývrt hlavně – historické typy malorážových zbraní, u kterých nebyla střela nijak stabilizována, ale také např. moderní podrážové a nadrážové střely, kde je tato střela za letu stabilizována křidélky v její zadní části (odtud název šípová stabilizace). b) Drážkovaný vývrt hlavně – prakticky všechny současně vyráběné hlavně malorážových zbraní. Vystřelená střela je za letu stabilizována rotací, která je jí udělena při průletu touto hlavní (drážky stočené do spirály roztočí střelu kolem její podélné osy).

Stabilizování střel Teoretickým předpokladem pohybu střely po opuštění hlavně je poloha osy střely tečně k dráze jejího těžiště. U každé střely však dříve nebo později vznikne úhel náběhu. Je to úhel mezi osou střely a tečnou k dráze jejího pohybu (balistické křivce). Pro tento náběhový úhel Ø0 není žádná obecně platná hodnota, která nesmí být překročena aby se střela přestala považovat za stabilní. Úkolem stabilizování střel je vyvolat při každém úhlu náběhu takový moment, jehož výsledným efektem je udržování úhlu náběhu v přijatelných mezích. Cílem je zajistit přijatelný rozptyl drah a současně dopad střely na špičku. Z hlediska způsobu stabilizace střely máme pět základních způsobů stabilizace.  

Nutnost stabilizace Legenga: 1 – balistická křivka (trajektorie letu střely) 2 – střela (žlutá osa střely) S – střed ogiválu střely 3 – cíl místo dopadu střely T – těžiště střely 4 – ústí zbraně Ø0 - náběhový úhel letu střely    

Základní druhy stabilizace střel gyroskopická stabilizace – rotací šípová stabilizace stabilizace náběžnou hranou stabilizace kavitací stabilizace kombinovaná

Jak vzniká rotace střely Je dnes nejpoužívanější a to v celém rozsahu ráží a celé plejádě výrobců hlavní malorážových kulových zbraní. Rotaci střele uděluje její pohyb v hlavni s drážkami a políčky. Střela se zařízne do políček a postupným pohybem v hlavni k ústí se roztočí. Rotace střely způsobuje odklon střely od záměrného bodu ve směru rotace. Z toho vyplývá větší rozptyl a tudíž menší přesnost, především na větších vzdálenostech.

Stabilizace gyroskopická (rotací) Síla odporu vzduchu nepůsobí v těžišti střely (viz. obrázek v prezentaci 11-vnější balistika, list 16 Síly působící na střelu) a osa střely nesměřuje přesně ve směru pohybu střely (po tečně k balistické křivce). Vznikne tak za letu klopný moment, který se snaží střelu překlopit. K eliminaci tohoto momentu je nutná dostatečně rychlá rotace střely, které právě způsobí dostatečně krátké stoupání vývrtu. Pak je střela stabilní. Rozlišují se dvě základní kritéria stability: statická stabilita (střela koná pravidelný precesní pohyb) dynamická stabilita ("velikost" precesního pohybu se během letu střely zmenšuje).

Zákonitosti platící pro stabilizaci rotací Nejčastěji se pro odhad maximální délky stoupání vývrtu používají jednoduché empirické vztahy, které  pro zadanou délku a někdy i počáteční rychlost střely odhadnou maximální délku stoupání. Tyto metody jsou dostatečně přesné. Pro stabilizaci střely ale není důležitá jen délka stoupání. Ve skutečnosti je důležitá i hmotnost a tvar střely, jinak řečeno moment setrvačnosti (tj. rozložení hmotnosti) v obou osách (příčné a podélné) a také poloha těžiště, nemalou roli hraje i počáteční rychlost. Obecně se dá říct toto: stabilizace delší a těžší střely stačí kratší stoupání vývrtu střely s biogiválem jsou při stejné hmotnosti delší a vyžadují kratší stoupání střely s dutinkou v přední části vyžadují delší stoupání zvýšením úsťové rychlosti se mírně zvýší stabilita střely

Stabilizace šípová Tato stabilizace se s výhodou používá u podkaliberních a nadkaliberních střel. Podkaliberní střela – střela jejíž průměr je menší než je ráže zbraně ze které je střílena. Nadkaliberní střela – střela jejíž průměr je větší než je ráže zbraně ze které je střílena. Je vhodná především pro střely, které dosahují velké rychlosti, typicky protitankové střely. Je náročná na přesnost výroby, protože i malá nepřesnost způsobí odklon střely od záměrného bodu. U těchto typů střel se využívá většího průřezového zatížení (hmotnost střely na plochu průřezu), čímž se dosahuje větší průbojnosti při stejné hmotnosti střely. Dochází tím samozřejmě k prodlužování střely.  

Stabilizace šípová Pokud je prodloužení malé, tak do 6ti násobku ráže, lze použít stabilizaci rotací. Pokud je delší, je nutné použít šípovou stabilizaci. Ta může být buď to rážová (průměr shodný s ráží zbraně). Rážová může být navařená, napájená, zalisovaná a zajištěná kolíkem, nalepená, atd. Nejvhodnější materiál na výrobu je materiál s co největší pevností a tvrdostí. Běžně se používá legovaná ocel, spékané kovy a dokonce i ochuzený uran (velmi pevný kov). Tato munice se ale neprosadila, mj. kvůli menšímu ranivému účinku.

Hlavní části nadkaliberní střely 1- tělo střely 2- odklopná křidélka 3 – spojovací nýtek

Fáze letu střely

Popis fází letu A – střela po opouštění hlavně. Tedy při letu po balistické křivce. Křidélka se vlivem odporu vzduchu vyklopí a působí stabilizaci střely obdobným způsobem, jako letky u dřevěných šípů. Proto je název této stabilizace „ŠÍPOVÁ“. Velikost Ø střely s odklopenými křidélky se podstatně zvětší oproti Ø vývrtu (kalibru zbraně). Proto název nadkaliberní střela. B – střela při pohybu ve vývrtu v hlavni. Křidélka jsou složená a velikost Ø složené střely nepřekračuje velikost Ø vývrtu (kalibru vývrtu).

Hlavní části podkaliberní střely 1 – ochraný kryt samotné střely 2 – střela ukrytá v krytu

První fáze letu V této fázy se střela pohybuje v hlavni a ve fázy přechodové balistiky.Hlaveň a střela je utěsněná ochraným pouzdrem (zelené).

Druhá fáze letu

Třetí fáze letu

Srovnání střely a pláště

Stabilizace náběžnou hranou Spočívá ve speciální konstrukční úpravě ogiválu střely. Koncová část ogiválu (špička náboje) má speciálně upravený tvar, který způsobuje tuto stabilizaci. Samotná není tak efektivní a účinná, a proto se využívá jen jako tzv. doplňková stabilizace. Touto speciální úpravou se eliminují výrobní nepřesnosti střely. Vesměs se kombinuje s gyroskopickou stabilizací. Následně vzniká stabilizace kombinovaná.

Stabilizace kavitací Používá se pro stabilizaci střel nábojů používaných ke střelbě pod vodou. Kavitace (cavitas – dutina) je vznik dutiny za objektem pohybujícím se v kapalině. Pokles tlaku je důsledkem vysoké rychlosti (hydrodynamická kavitace). Tato kavitační dutina je vyplněna vakuem. Kavitace, je fyzikální jev, který vzniká při turbulentním proudění kapaliny kolem tělesa, například kolem lopatek turbíny nebo lodního šroubu. V některých místech překročí vzájemná rychlost části kapaliny a pevného tělesa rychlost zvuku - tedy rychlost šíření tlakových změn. V tom místě na chviličku vznikne kapsa, v níž je nic - vakuum. Ta kapsa se rychle naplní parami kapaliny. A rychle zanikne.

Použitá literatura Ing. FRENZL Jiří – Ruční palné zbraně Uherský Brod 1993 Ing. KŘÍBEK Jan – Střelné zbraně I + II Brno 1994 Ing. STROUHAL Karel – Civilní ruční zbraně a střelivo Alexandr B. Žuk – Pušky a samopaly Moskva 1987 Alexandr B. Žuk – Revolvery a pistole Moskva 1983

Použitá literatura Prof. Ing. Fišer Miloslav CSc. – Konstrukce loveckých, sportovních a obraných zbraní Ostrava 2009 Prof. Ing. Fišer Miloslav CSc. Doc. Ing. Procházka Stanislav CSc. – Projektování loveckých, sportovních a obraných zbraní Ostrava 2007 Plíhal Bohumil, Beer Stanislav, Komenda Jan, Jedlička Luděk, Kuda Bohuslav - Balistika Brno 2003 Firemní literatura, odborná periodika, sbírky zákonů a ostatní normy.