Gevär - Rifling
.jpg)
I skjutvapen , räfflingen är bearbetning spiralformade spår i den inre (borrning) ytan av en pistol s pipa för att utöva vridmoment och därmed åstadkomma en spinn till en projektil runt dess längdaxel under fotografering för att stabilisera projektilen i längdled genom bevarande av vinkel fart , vilket förbättrar dess aerodynamiska stabilitet och noggrannhet jämfört med slätborrade konstruktioner.
Gevär beskrivs ofta av dess vridningshastighet , vilket indikerar avståndet geväret tar för att slutföra ett helt varv, till exempel "1 varv i 10 tum" (1:10 tum) eller "1 varv i 254 mm" (1: 254 mm; ibland uttryckt som "1: 25,4" cm eller liknande, enheter brukar lätt utläsas.) Ett kortare avstånd indikerar en "snabbare" vridning, vilket innebär att för en given hastighet roterar projektilen med en högre centrifugeringshastighet.
Kombinationen av längd, vikt och form av en projektil avgör vridfrekvensen som behövs för att stabilisera den-fat avsedda för korta projektiler med stor diameter som sfäriska blybollar kräver en mycket låg vridningshastighet, till exempel 1 varv i 48 tum (122 cm) ). Tunnor avsedda för långa kulor med liten diameter, till exempel ultra-lågt drag, 80- korniga 0,223 tum kulor (5,2 g, 5,56 mm), använder vridhastigheter på 1 varv i 20 tum (8 tum) eller snabbare.
I vissa fall kommer geväret att ha förändrade vridhastigheter som ökar längs pipans längd, kallad en förstärkningstvång eller progressiv vridning ; en vridningshastighet som minskar från slyna till nosparti är oönskad, eftersom den inte på ett tillförlitligt sätt kan stabilisera kulan när den rör sig ner i hålet.
Extremt långa projektiler, såsom flechetter , kräver opraktiskt höga vridhastigheter för att stabiliseras gyroskopiskt och stabiliseras ofta aerodynamiskt istället. Sådana aerodynamiskt stabiliserade projektiler kan avfyras från ett slätborrat fat utan att minska noggrannheten.
Historia
Musketer var slätborrade , stora kalibervapen med kulformad ammunition som avfyrades med relativt låg hastighet. På grund av de höga kostnaderna och stora svårigheterna med precisionstillverkning och behovet av att ladda snabbt och snabbt från nospartiet var muskettbollar i allmänhet en lös passform i tunnorna. Följaktligen skulle bollarna vid avfyrning ofta studsa av tunnans sidor när de avfyrades och slutdestinationen efter att ha lämnat nospartiet var mindre förutsägbar. Detta motverkades när noggrannheten var viktigare, till exempel vid jakt, genom att använda en tätare kombination av en närmare borrstorlek och en lapp. Noggrannheten förbättrades, men är fortfarande inte tillförlitlig för precisionsskytte över långa avstånd.
Tunnelgevär uppfanns i Augsburg , Tyskland 1498. 1520 augusti förbättrade Kotter, en rustning från Nürnberg , detta arbete. Även om äkta gevär är från mitten av 1500-talet, blev det inte vanligt förrän på artonhundratalet.
Konceptet att stabilisera flygningen av en projektil genom att snurra den var känt under bågar och pilar, men tidiga skjutvapen som använde svart pulver hade svårt med gevär på grund av föroreningen som lämnades efter den smutsiga förbränningen av pulvret. De mest framgångsrika vapnen som använde gevär med svart pulver var säteslastare som Queen Anne -pistolen .
Senaste utvecklingen
Polygonal gevär
De spår som oftast används i modern gevär har ganska vassa kanter. På senare tid har polygonal gevär , en återgång till de tidigaste typerna av gevär, blivit populär, särskilt i handeldvapen . Polygonala tunnor tenderar att ha längre livslängd eftersom minskningen av markens skarpa kanter (spåren är de utrymmen som skärs ut och de resulterande åsarna kallas land) minskar erosionen av tunnan. Anhängare av polygonal gevär hävdar också högre hastigheter och större noggrannhet. Polygonal gevär syns för närvarande på pistoler från CZ , Heckler & Koch , Glock , Tanfoglio och Kahr Arms , liksom Desert Eagle .
Utökat sortiment, full borrning
För stridsvagnar och artilleristycken, det utökade utbudet, fullhålskoncept som utvecklats av Gerald Bull för GC-45-haubitsen vänder den normala gevärsidén genom att använda en projektil med små fenor som rider i spåren, i motsats till att använda en projektil med något överdimensionerat drivband som tvingas in i spåren. Sådana vapen har uppnått betydande ökningar i noshastigheten och räckvidden. Exempel är Sydafrikanska G5 och tyska PzH 2000 .
Gain-twist gevär
En gain-twist eller progressiv rifling börjar med en långsam vridningshastighet som gradvis ökar nedåt i borrningen, vilket resulterar i mycket liten inledande förändring av projektilens vinkelmoment under de första centimeterna av kulresor efter att den kommer in i halsen . Detta gör det möjligt för kulan att förbli i huvudsak ostörd och lurad till fallets mun. Efter att ha tagit i geväret i halsen utsätts kulan gradvis för accelererad vinkelmoment när den drivs ner i tunnan. Den teoretiska fördelen är att genom att gradvis öka centrifugeringen får vridmomentet en mycket längre borrlängd, vilket gör att termomekanisk spänning kan spridas över ett större område snarare än att fokusera övervägande på halsen, vilket vanligtvis slits ut mycket snabbare än andra delar av pipan.
Gain-twist gevär användes före och under det amerikanska inbördeskriget (1861–65). Colt Army och Navy revolvers använde båda gain-twist gevär. Gain-twist-gevär är dock svårare att producera än enhetligt gevär och är därför dyrare. Militären har använt gain-twist-gevär i en mängd olika vapen som t.ex.20 mm M61 Vulcan Gatling -pistol som används i vissa nuvarande stridsflygplan och de större30 mm GAU-8 Avenger Gatling-pistol som används i A10 Thunderbolt II-luftstråle. I dessa applikationer tillåter den lättare konstruktion av fat genom att minska kammartrycket genom användning av låga initiala vridhastigheter men säkerställa att projektilerna har tillräcklig stabilitet när de lämnar pipan. Det används sällan i kommersiellt tillgängliga produkter, men särskilt på Smith & Wesson Model 460 (X-treme Velocity Revolver).
Tillverkning
En tidig metod för att introducera gevär till ett förborrat fat var att använda en skärare monterad på en fyrkantstång, exakt vriden till en spiral med önskad tonhöjd, monterad i två fasta fyrkantiga hål. När kuttern fördes fram genom pipan snodde den med en jämn hastighet som styrdes av tonhöjden. Det första snittet var grunt. Klipparna utvidgades gradvis när upprepade nedskärningar gjordes. Bladen var i slitsar i en trä träpinne som gradvis packades ut med papperslappar, tills det erforderliga djupet erhölls. Processen avslutades genom att gjuta en snigel smält bly i fatet, dra ut den och använda den med en pasta av smörjolja och olja för att jämna ut hålet.
De flesta gevär skapas av antingen:
- klippa ett spår i taget med ett verktyg ( skärpning eller enkelpunktskärning );
- skär alla spår i ett pass med en speciell progressiv broaching bit ( broched rifling );
- att trycka på alla spår på en gång med ett verktyg som kallas en "knapp" som trycks eller dras ner i pipan ( knappgevär );
- smidning av pipan över en dorn som innehåller en omvänd bild av räfflingen, och ofta kammaren samt ( hammarsmide );
- flöde bildar den pipan förformen över en dorn som innehåller en omvänd bild av räfflingen ( räfflingen genom tryckvalsning )
- Använda beröringsfria krafter som kemisk reaktion eller värme från laserkälla för att etsa gevärsmönstret ( etsningsgevär )
- Bearbeta gevärspårens textur på en tunn metallplatta och vik sedan plattan i fatets inre hål ( foder )
De spåren är de utrymmen som skärs ut, och de resulterande åsar kallas landar . Dessa mark och spår kan variera i antal, djup, form, vridningsriktning (höger eller vänster) och vridhastighet. Snurren som ger gevär förbättrar projektilens stabilitet avsevärt, vilket förbättrar både räckvidd och noggrannhet. Vanligtvis är gevär en konstant hastighet ner i fatet, vanligtvis mätt med den längd som krävs för att producera ett enda varv. Ibland stöter man på skjutvapen med en förstärkning , där centrifugeringshastigheten ökar från kammare till nosparti. Medan avsiktliga förstärkningsvridningar är sällsynta, på grund av tillverkningsvarians, är en liten förstärkning i själva verket ganska vanlig. Eftersom en minskning av vridfrekvensen är mycket skadlig för noggrannheten, kommer vapensmeder som bearbetar ett nytt fat från ett gevärt ämne ofta att mäta vridningen noggrant så att de kan sätta den snabbare hastigheten, oavsett hur liten skillnaden är, i nosänden.
Konstruktion och drift
Ett fat med cirkulärt borrtvärsnitt kan inte förmedla en snurrning till en projektil, så ett riflat fat har ett icke-cirkulärt tvärsnitt. Vanligtvis innehåller den riflade pipan ett eller flera spår som löper längs dess längd, vilket ger det ett tvärsnitt som liknar ett internt växel , även om det också kan ha formen av en polygon , vanligtvis med rundade hörn. Eftersom pipan inte är cirkulär i tvärsnitt kan den inte beskrivas exakt med en enda diameter. Gevärhål kan beskrivas med borrdiametern (diametern över markerna eller höga punkter i geväret), eller med spårdiameter (diametern över spåren eller lågpunkterna i geväret). Skillnader i namnkonventioner för patroner kan orsaka förvirring; Exempelvis är projektilerna för .303 -britterna faktiskt något större i diameter än projektilerna i .308 Winchester , eftersom ".303" refererar till borrdiametern i tum (kula är .312), medan ".308" "avser kuldiametern i tum (7,92 mm respektive 7,82 mm).
Trots skillnader i form är det vanliga målet med gevär att leverera projektilen exakt till målet. Förutom att ge kulan snurr, måste pipan hålla projektilen säkert och koncentriskt när den rör sig ner i tunnan. Detta kräver att geväret uppfyller ett antal uppgifter:
- Den måste vara dimensionerad så att projektilen kommer att svänga eller tappa vid avfyrning för att fylla hålet.
- Diametern ska vara konsekvent och får inte öka mot nospartiet.
- Geväret bör vara konsekvent längs borrningens längd, utan ändringar i tvärsnitt, till exempel variationer i spårbredd eller mellanrum.
- Det ska vara slätt, utan repor som ligger vinkelrätt mot hålet, så att det inte sliter material från projektilen.
- Kammaren och kronan måste smidigt överföra projektilen till och från geväret.
Gevär kan inte börja omedelbart framför kammaren. Det kan finnas en ostörd hals framför kammaren så att en patron kan kammas utan att skjuta in kulan i geväret. Detta minskar kraften som krävs för att ladda en patron i kammaren och förhindrar att en kula fastnar i geväret när en oavbruten patron tas bort från kammaren. Den angivna diametern på halsen kan vara något större än spårdiametern och kan förstoras genom användning om varm pulvergas smälter den inre fatytan när geväret avfyras. Freebore är en spårdiameterlängd av slätborrad fat utan landningar framför halsen. Freebore tillåter kulan att övergå från statisk friktion till glidfriktion och få linjär fart innan den möter motståndet för ökande rotationsmoment. Freebore kan möjliggöra effektivare användning av drivmedel genom att minska den initiala trycktoppen under minimivolymfasen för intern ballistik innan kulan börjar röra sig ner i pipan. Tunnor med frihålslängd som överstiger rifledlängden har varit kända av en mängd olika handelsnamn inklusive paradox .
När projektilen svängs in i geväret, tar den en spegelbild av geväret, när markerna tränger in i projektilen i en process som kallas gravyr . Gravering tar inte bara hålets huvuddrag, såsom markerna och spåren, utan också mindre funktioner, som repor och verktygsmärken. Förhållandet mellan borrningsegenskaperna och graveringen på projektilen används ofta inom rättsmedicinsk ballistik .
Montering av projektilen på hålet
De ursprungliga skjutvapnen laddades från nospartiet genom att tvinga en boll från nospartiet till kammaren. Oavsett om man använder en riflad eller slät borrning, behövdes en bra passform för att täta hålet och ge bästa möjliga noggrannhet från pistolen. För att underlätta den kraft som krävs för att ladda projektilen använde dessa tidiga kanoner en underdimensionerad boll och en lapp av tyg, papper eller läder för att fylla vindstycket (gapet mellan bollen och hålets väggar). Plåstret fungerade som en vaddering och gav en viss trycktätning , höll bollen sittande på laddningen av svart pulver och höll bollen koncentrisk mot hålet. I gevärsfat gav lappen också ett sätt att överföra snurren från geväret till kulan, eftersom lappen är graverad snarare än bollen. Fram till ankomsten av den ihåliga Minié-bollen , som expanderar och tätnar vid avfyrning för att täta hålet och koppla in geväret, var plåstret det bästa sättet att få projektilen att engagera geväret.
I sätesförlossning matade skjutvapen , är uppgiften att sittplatser projektilen in i räfflingen hanteras av halsen av kammaren . Därefter är frihålet , som är den del av halsen som projektilen färdas innan geväret startar. Den sista delen av halsen är halsvinkeln , där halsen övergår till den riflade pipan.
Halsen är vanligtvis något större än projektilen, så den laddade patronen kan enkelt sättas in och avlägsnas, men halsen bör vara så nära spårets diameter som möjligt. Vid avfyrning expanderar projektilen under trycket från kammaren och försvinner för att passa halsen. Kulan färdas sedan ner i halsen och engagerar geväret, där den är graverad, och börjar snurra. Att gravera projektilen kräver en betydande mängd kraft, och i vissa skjutvapen finns det en betydande mängd freebore, vilket hjälper till att hålla kammartrycket lågt genom att låta drivgaserna expandera innan det krävs att gravera projektilen. Minimering av freebore förbättrar noggrannheten genom att minska risken för att en projektil snedvrider innan den går in i geväret.
Vridningshastighet
För bästa prestanda bör fatet ha en vridhastighet som är tillräcklig för att centrifugera stabiliserar alla kulor som rimligen skulle förväntas avfyra, men inte betydligt mer. Kulor med stor diameter ger mer stabilitet, eftersom den större radien ger mer gyroskopisk tröghet , medan långa kulor är svårare att stabilisera, eftersom de tenderar att vara mycket svåra och de aerodynamiska trycken har en längre arm ("spak") att agera på. De långsammaste twist hastigheter finns i mynningslast skjutvapen avsedda att avfyra en rund boll; dessa kommer att ha vridhastigheter så låga som 180 cm, eller något längre, men för ett typiskt multifunktionsmunstycksgevär är en vridningshastighet på 120 cm mycket vanlig. Den M16A2 gevär, som är utformad för att avfyra den 5,56 x 45mm NATO SS109 kula och L110 spår kulor, har en 1 i 7-tums (18 cm) eller 32 kalibrar twist. Civila AR-15- gevär finns vanligtvis med 30 cm eller 54,8 kaliber för äldre gevär och 23 cm eller 41,1 kaliber för de flesta nyare gevär, även om vissa är gjorda med 1 i 7 tum ( 18 cm) eller 32 kalibrers vridhastigheter, samma som används för M16 -geväret. Gevär, som i allmänhet avfyrar kulor med mindre diameter, kommer i allmänhet att ha högre vridhastigheter än handvapen, som avfyrar kulor med större diameter.
Uttrycker vridfrekvens
Det finns tre metoder som används för att beskriva vridhastigheten:
Den, traditionellt sett, vanligaste metoden uttrycker vridfrekvensen i termer av den "resa" (längd) som krävs för att slutföra en hel projektilrevolution i den gevärade pipan. Denna metod ger ingen enkel eller okomplicerad förståelse av om en vridningshastighet är relativt långsam eller snabb när hål med olika diametrar jämförs.
Den andra metoden beskriver den "gevärda rörelse" som krävs för att genomföra en hel projektilrevolution i kalibrer eller borrdiametrar.
var:
- Twist = vridhastighet uttryckt i borrdiametrar
- L = vridlängden som krävs för att slutföra ett helt projektilvarv (i mm eller tum)
- D borrning = borrdiameter (markernas diameter, i mm eller tum)
Observera att vridningen L och borrdiametern D måste uttryckas i en enhetlig måttenhet, dvs. metrisk (mm) eller imperial (in).
Den tredje metoden rapporterar helt enkelt spårens vinkel relativt borraxeln, mätt i grader.
Observera att de två sistnämnda metoderna har den inneboende fördelen att uttrycka vridhastigheten som ett förhållande och ger en enkel förståelse om en vridningshastighet är relativt långsam eller snabb även när man jämför hål med olika diametrar.
Vridhastighet och kulstabilitet
År 1879 utvecklade George Greenhill , professor i matematik vid Royal Military Academy (RMA) i Woolwich , London, Storbritannien en tumregel för att beräkna den optimala vridfrekvensen för bly-core kulor. Den här genvägen använder kulans längd, behöver inga tillägg för vikt eller näsform. Den samma Greenhill Formula , som fortfarande används idag, är:
var:
- C = 150 (använd 180 för noshastigheter högre än 2800 f/s)
- D = kulans diameter i tum
- L = kulans längd i tum
- SG = kulans specifika tyngdkraft (10,9 för blykärnkulor, vilket avbryter den andra halvan av ekvationen)
Det ursprungliga värdet på C var 150, vilket ger en vridningshastighet i tum per varv, när man får diametern D och längden L på kulan i tum. Detta fungerar med hastigheter på cirka 840 m/s (2800 ft/s); över dessa hastigheter bör ett C på 180 användas. Till exempel, med en hastighet på 600 m/s (2000 ft/s), en diameter på 0,5 tum (13 mm) och en längd på 1,5 tum (38 mm), skulle Greenhill -formeln ge ett värde på 25, vilket betyder 1 varv i 640 mm.
Förbättrade formler för att bestämma stabilitet och vridhastigheter inkluderar Miller Twist Rule och McGyro -programmet som utvecklats av Bill Davis och Robert McCoy.
Om en otillräcklig vridhastighet används kommer kulan att börja gäspa och sedan tumla; detta brukar ses som "nyckelhål", där kulor lämnar långsträckta hål i målet när de slår i vinkel. När kulan börjar gira är något hopp om noggrannhet förlorad, eftersom kulan kommer att börja svänga av i slumpmässiga riktningar som det precesserar .
Omvänt kan för hög vridning också orsaka problem. Den alltför stora twist kan orsaka accelererad fat slitage och kopplades med höga hastigheter även inducera en mycket hög spinnhastighet som kan orsaka projektil jacka bristningar orsakar hög hastighet spinn stabiliserade projektiler att sönderdelas under flygning. Projektiler gjorda av monometaller kan praktiskt taget inte uppnå flyg- och centrifugeringshastigheter så att de sönderfaller under flygning på grund av sin centrifugeringshastighet. Rökfritt pulver kan producera noshastigheter på cirka 1 600 m/s (5 200 ft/s) för centrifugerade stabiliserade projektiler och mer avancerade drivmedel som används i tankborrpistoler kan producera noshastigheter på cirka 1 800 m/s (5 900 ft/s). En högre vridning än vad som behövs kan också orsaka mer subtila problem med noggrannhet: Eventuell inkonsekvens i kulan, till exempel ett tomrum som orsakar en ojämn fördelning av massan, kan förstoras av snurrningen. Underdimensionerade kulor har också problem, eftersom de kanske inte kommer in i geväret exakt koncentriskt och koaxiellt mot hålet, och överdriven vrid kommer att förvärra de noggrannhetsproblem som detta orsakar.
Kulspinn
En kula som skjuts från ett gevärspipa kan snurra med över 300 000 rpm (5 kHz ), beroende på kulans noshastighet och pipans vridhastighet .
Den allmänna definitionen av snurr på ett objekt som roterar runt en enda axel kan skrivas som
var är den linjära hastigheten för en punkt i det roterande objektet (i avstånd/tid) och hänvisar till cirkelns omkrets som denna mätpunkt utför runt rotationsaxeln.
En kula som matchar geväret i eldröret kommer att lämna tunnan med ett snurr
var är noshastigheten och vridhastigheten.
Till exempel kommer en M4 -karbin med en vridningshastighet på 177,8 mm (1 tum) och en noshastighet på 3050 fot per sekund (930 m/s) att ge kulan ett snurr på 930 m/s/0,1778 m = 5,2 kHz (314 000 rpm).
Överdriven rotationshastighet kan överstiga kulans konstruerade gränser och den resulterande centrifugalkraften kan få kulan att sönderfalla radiellt under flygning.
Se även
|
Referenser
externa länkar
- Artikel om fat göra från en IHMSA shooter
- Artikel om fatframställning från Lilja, tillverkare av tävlingsfat i världsklass
- Artikel om tillverkning och mätning av gevär av Lilja; Innehåller bilder på knapptrycksmaskin
- Artikel Arkiverad 2016-06-22 på Wayback Machine om tillverkningsprocessen för gevärspipor inklusive gundrilling, reaming, rifling och finish
- 6 mmBR -artikel om fat
- Boring slugging tutorial , förklarar nu för att bestämma den sanna borr- och spårstorleken och välj lämpliga kuldiametrar
- Beräkning av Bullet RPM - centrifugeringshastigheter och stabilitet
- Vanliga gevärdimensioner för revolver, pistol och gevärammunition