Η βαλλιστική είναι η επιστήμη της κίνησης, της πτήσης και των επιπτώσεων των βλημάτων. Χωρίζεται σε διάφορους κλάδους. Η εσωτερική και εξωτερική βαλλιστική ασχολείται με την κίνηση και την πτήση των βλημάτων. Η μετάβαση μεταξύ αυτών των δύο τρόπων ονομάζεται ενδιάμεση βαλλιστική. Η βαλλιστική τερματικών αναφέρεται στην πρόσκρουση των βλημάτων, μια ξεχωριστή κατηγορία καλύπτει τον βαθμό ζημιάς στον στόχο. Τι μελετά η εσωτερική και η εξωτερική βαλλιστική;
Όπλα και πύραυλοι
Οι κινητήρες κανονιών και πυραύλων είναι τύποι θερμικών μηχανών, οι οποίοι εν μέρει μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε προωθητικό (την κινητική ενέργεια ενός βλήματος). Τα προωθητικά διαφέρουν από τα συμβατικά καύσιμα στο ότι η καύση τους δεν απαιτεί ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Σε περιορισμένο βαθμό, η παραγωγή θερμών αερίων με καύσιμο καύσιμο προκαλεί αύξηση της πίεσης. Η πίεση ωθεί το βλήμα και αυξάνει τον ρυθμό καύσης. Τα θερμά αέρια τείνουν να διαβρώνουν την κάννη ή το λαιμό του όπλουπυραύλους. Η εσωτερική και εξωτερική βαλλιστική των φορητών όπλων μελετά την κίνηση, την πτήση και την πρόσκρουση που έχει το βλήμα.
Όταν το προωθητικό γέμισμα στο θάλαμο του πιστολιού αναφλέγεται, τα αέρια της καύσης συγκρατούνται από την βολή, οπότε η πίεση αυξάνεται. Το βλήμα αρχίζει να κινείται όταν η πίεση πάνω του ξεπεράσει την αντίστασή του στην κίνηση. Η πίεση συνεχίζει να ανεβαίνει για λίγο και μετά πέφτει καθώς η βολή επιταχύνεται σε υψηλή ταχύτητα. Τα γρήγορα εύφλεκτα καύσιμα πυραύλων εξαντλούνται σύντομα και με την πάροδο του χρόνου, η βολή εκτοξεύεται από το ρύγχος: έχει επιτευχθεί ταχύτητα βολής έως και 15 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Τα πτυσσόμενα κανόνια απελευθερώνουν αέριο μέσω του πίσω μέρους του θαλάμου για να εξουδετερώσουν τις δυνάμεις ανάκρουσης.
Ένας βαλλιστικός πύραυλος είναι ένας πύραυλος που καθοδηγείται κατά τη διάρκεια μιας σχετικά σύντομης αρχικής ενεργού φάσης πτήσης, του οποίου η τροχιά διέπεται στη συνέχεια από τους νόμους της κλασικής μηχανικής, σε αντίθεση, για παράδειγμα, με τους πυραύλους κρουζ, οι οποίοι καθοδηγούνται αεροδυναμικά κατά την πτήση με τον κινητήρα σε λειτουργία.
Τροχία βολής
Στην εξωτερική και εσωτερική βαλλιστική, η τροχιά είναι η διαδρομή μιας βολής που υπόκειται στη βαρύτητα. Υπό την αποκλειστική επίδραση της βαρύτητας, η τροχιά είναι παραβολική. Το σύρσιμο επιβραδύνει τη διαδρομή. Κάτω από την ταχύτητα του ήχου, η έλξη είναι περίπου ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας. Ο εξορθολογισμός shottail είναι αποτελεσματικός μόνο σε αυτές τις ταχύτητες. Σε υψηλές ταχύτητες, ένα κωνικό κρουστικό κύμα προέρχεται από τη μύτη του πλάνου. Η ελκτική δύναμη, η οποίαεξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το σχήμα της μύτης, καθώς είναι το μικρότερο για λεπτές πινελιές. Το σύρσιμο μπορεί να μειωθεί εξαερίζοντας τα αέρια του καυστήρα στην ουρά.
Τα ουρά πτερύγια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σταθεροποίηση βλημάτων. Η πίσω σταθεροποίηση που παρέχεται από το σπείρωμα προκαλεί γυροσκοπική ταλάντωση ως απόκριση στις αεροδυναμικές δυνάμεις του τυμπάνου. Η έλλειψη αρκετής περιστροφής σάς επιτρέπει να πέσετε και η υπερβολική ποσότητα εμποδίζει τη βύθιση της μύτης καθώς ταξιδεύει κατά μήκος της τροχιάς. Η μετατόπιση του πυροβολισμού οφείλεται στην ανύψωση, τις μετεωρολογικές συνθήκες και την περιστροφή της Γης.
Παρορμητική απάντηση
Οι πύραυλοι κινούνται ως απόκριση σε μια ώθηση εκροής αερίου. Ο κινητήρας είναι σχεδιασμένος με τέτοιο τρόπο ώστε οι πιέσεις που παράγονται να είναι σχεδόν σταθερές κατά την καύση. Οι ακτινικά σταθεροποιημένοι πύραυλοι είναι ευαίσθητοι σε πλευρικούς ανέμους, δύο ή περισσότεροι πίδακες κινητήρα που έχουν κλίση μακριά από τη γραμμή πτήσης μπορούν να παρέχουν σταθεροποίηση περιστροφής. Οι στόχοι είναι συνήθως σκληροί και ονομάζονται χοντρές ή λεπτές ανάλογα με το αν η πρόσκρουση της βολής επηρεάζει το υποκείμενο υλικό.
Η διείσδυση συμβαίνει όταν οι εντάσεις των τάσεων κρούσης υπερβαίνουν την αντοχή διαρροής του στόχου. προκαλεί όλκιμο και εύθραυστο κάταγμα σε λεπτούς στόχους και υδροδυναμική ροή υλικού σε χοντρούς στόχους. Κατά την πρόσκρουση, μπορεί να προκύψει αστοχία. Η πλήρης διείσδυση μέσω του στόχου ονομάζεται διάτρηση. Οι προηγμένες παγίδες θωράκισης είτε πυροδοτούν ένα συμπιεσμένο εκρηκτικό εναντίον ενός στόχου είτε εστιάζουν εκρηκτικά έναν πίδακα μετάλλου πάνω του.επιφάνεια.
Βαθμός τοπικής βλάβης
Τα εσωτερικά και εξωτερικά βαλλιστικά μιας βολής σχετίζονται κυρίως με τους μηχανισμούς και τις ιατρικές συνέπειες του τραυματισμού που προκαλούνται από σφαίρες και θραύσματα εκρηκτικών. Κατά τη διείσδυση, η ώθηση που μεταδίδεται στους περιβάλλοντες ιστούς δημιουργεί μια μεγάλη προσωρινή κοιλότητα. Ο βαθμός τοπικής βλάβης σχετίζεται με το μέγεθος αυτής της μεταβατικής κοιλότητας. Τα στοιχεία δείχνουν ότι ο σωματικός τραυματισμός είναι ανάλογος με την ταχύτητα του κύβου, τη μάζα και την περιοχή διατομής του βλήματος. Η έρευνα θωράκισης σώματος στοχεύει στην πρόληψη της διείσδυσης βλημάτων και στην ελαχιστοποίηση του τραυματισμού.
Βαλιστική εξωτερική και εσωτερική - είναι ο τομέας της μηχανικής που ασχολείται με την εκτόξευση, την πτήση, τη συμπεριφορά και τα αποτελέσματα βλημάτων, ιδιαίτερα σφαιρών, μη κατευθυνόμενων βομβών, ρουκετών και παρόμοια. είναι ένα είδος επιστήμης ή ακόμα και τέχνης σχεδιασμού και επιτάχυνσης βλημάτων για την επίτευξη της επιθυμητής απόδοσης. Ένα βαλλιστικό σώμα είναι ένα σώμα με ορμή που μπορεί να κινείται ελεύθερα, υπόκειται σε δυνάμεις όπως η πίεση αερίου σε ένα όπλο, η ρίψη σε μια κάννη, η βαρύτητα ή η αεροδυναμική έλξη.
Ιστορία και ιστορικό
Τα παλαιότερα γνωστά βαλλιστικά βλήματα ήταν ραβδιά, πέτρες και δόρατα. Τα παλαιότερα στοιχεία για βλήματα με πέτρινη μύτη, τα οποία μπορεί ή όχι να είναι γεμάτα με τόξο, χρονολογούνται πριν από 64.000 χρόνια.πριν, που βρέθηκαν στο σπήλαιο Sibudu, στη Νότια Αφρική. Τα παλαιότερα στοιχεία για τη χρήση τόξων για σκοποβολή χρονολογούνται πριν από περίπου 10.000 χρόνια.
Βέλη πεύκου βρέθηκαν στην κοιλάδα Ahrensburg βόρεια του Αμβούργου. Είχαν ρηχά αυλάκια στις κάτω πλευρές τους, που έδειχναν ότι πυροβολήθηκαν από τόξο. Το παλαιότερο τόξο που εξακολουθεί να αποκαθίσταται είναι περίπου 8.000 ετών και βρέθηκε στο βάλτο Holmegard στη Δανία. Η τοξοβολία φαίνεται να έφτασε στην Αμερική με την παράδοση μικρών εργαλείων της Αρκτικής πριν από περίπου 4.500 χρόνια. Οι πρώτες συσκευές που αναγνωρίστηκαν ως εργαλεία εμφανίστηκαν στην Κίνα γύρω στο 1000 μ. Χ. και μέχρι τον 12ο αιώνα η τεχνολογία είχε εξαπλωθεί σε όλη την Ασία και στην Ευρώπη μέχρι τον 13ο αιώνα.
Μετά από μια χιλιετία εμπειρικής ανάπτυξης, η πειθαρχία της βαλλιστικής, εξωτερικής και εσωτερικής, μελετήθηκε και αναπτύχθηκε αρχικά από τον Ιταλό μαθηματικό Niccolo Tartaglia το 1531. Ο Γαλιλαίος καθιέρωσε την αρχή της σύνθετης κίνησης το 1638. Η γενική γνώση της εξωτερικής και της εσωτερικής βαλλιστικής τέθηκε σε στέρεα επιστημονικά και μαθηματικά θεμέλια από τον Ισαάκ Νεύτωνα με τη δημοσίευση της Philosophia Naturalis Principia Mathematica το 1687. Αυτό έδωσε τους μαθηματικούς νόμους της κίνησης και της βαρύτητας, οι οποίοι για πρώτη φορά επέτρεψαν την επιτυχή πρόβλεψη των τροχιών. Η λέξη "βαλλιστικά" προέρχεται από την ελληνική, που σημαίνει "ρίχνω".
Βλήματα και εκτοξευτές
Βλήμα - οποιοδήποτε αντικείμενο προβάλλεται στο διάστημα (κενό ή όχι) ότανεφαρμογή βίας. Παρόλο που κάθε αντικείμενο σε κίνηση στο διάστημα (όπως μια πεταμένη μπάλα) είναι βλήμα, ο όρος συνήθως αναφέρεται σε όπλο με βεληνεκές. Για την ανάλυση της τροχιάς του βλήματος χρησιμοποιούνται μαθηματικές εξισώσεις κίνησης. Παραδείγματα βλημάτων περιλαμβάνουν μπάλες, βέλη, σφαίρες, οβίδες πυροβολικού, ρουκέτες και ούτω καθεξής.
Το Throw είναι η χειροκίνητη εκτόξευση ενός βλήματος. Οι άνθρωποι είναι ασυνήθιστα καλοί στη ρίψη λόγω της υψηλής ευκινησίας τους, αυτό είναι ένα ιδιαίτερα ανεπτυγμένο χαρακτηριστικό. Οι αποδείξεις ανθρώπινης ρίψης χρονολογούνται πριν από 2 εκατομμύρια χρόνια. Η ταχύτητα ρίψης των 145 χλμ. την ώρα που βρίσκεται σε πολλούς αθλητές υπερβαίνει κατά πολύ την ταχύτητα με την οποία οι χιμπατζήδες μπορούν να πετάξουν αντικείμενα, η οποία είναι περίπου 32 χλμ. την ώρα. Αυτή η ικανότητα αντανακλά την ικανότητα των ανθρώπινων μυών και τενόντων των ώμων να παραμένουν ελαστικοί μέχρι να χρειαστεί να προωθηθεί ένα αντικείμενο.
Εσωτερική και εξωτερική βαλλιστική: όπλα εν συντομία
Ένας από τους αρχαιότερους εκτοξευτές ήταν συνηθισμένες σφεντόνες, τόξο και βέλη, καταπέλτης. Με τον καιρό εμφανίστηκαν όπλα, πιστόλια, ρουκέτες. Οι πληροφορίες από εσωτερική και εξωτερική βαλλιστική περιλαμβάνουν πληροφορίες για διάφορους τύπους όπλων.
- Το Spling είναι ένα όπλο που χρησιμοποιείται συνήθως για την εκτόξευση αμβλέων βλημάτων όπως πέτρα, πηλό ή μολύβδινη "σφαίρα". Η σφεντόνα έχει μια μικρή κούνια (τσάντα) στη μέση των συνδεδεμένων δύο μηκών κορδονιού. Η πέτρα τοποθετείται σε μια τσάντα. Το μεσαίο δάχτυλο ή ο αντίχειρας τοποθετείται μέσω του βρόχου στο άκρο του ενός κορδονιού και η γλωττίδα στο τέλος του άλλου κορδονιού τοποθετείται μεταξύ του αντίχειρα και τουδείκτες. Η σφεντόνα ταλαντεύεται σε ένα τόξο και η γλωττίδα απελευθερώνεται σε μια συγκεκριμένη στιγμή. Αυτό ελευθερώνει το βλήμα να πετάξει προς τον στόχο.
- Τόξο και βέλη. Το τόξο είναι ένα εύκαμπτο κομμάτι υλικού που εκτοξεύει αεροδυναμικά βλήματα. Ο σπάγκος συνδέει τα δύο άκρα και όταν τραβιέται προς τα πίσω, τα άκρα του ραβδιού λυγίζουν. Όταν η χορδή απελευθερώνεται, η δυναμική ενέργεια του λυγισμένου ραβδιού μετατρέπεται στην ταχύτητα του βέλους. Η τοξοβολία είναι η τέχνη ή το άθλημα της τοξοβολίας.
- Ο καταπέλτης είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την εκτόξευση ενός βλήματος σε μεγάλη απόσταση χωρίς τη βοήθεια εκρηκτικών μηχανισμών - ειδικά διαφόρων τύπων αρχαίων και μεσαιωνικών πολιορκητικών μηχανών. Ο καταπέλτης χρησιμοποιείται από την αρχαιότητα καθώς αποδείχθηκε ένας από τους πιο αποτελεσματικούς μηχανισμούς κατά τη διάρκεια του πολέμου. Η λέξη «καταπέλτης» προέρχεται από το λατινικό, το οποίο, με τη σειρά του, προέρχεται από το ελληνικό καταπέλτης, που σημαίνει «ρίχνω, εκσφενδονίζω». Οι καταπέλτες εφευρέθηκαν από τους αρχαίους Έλληνες.
- Το πιστόλι είναι ένα συμβατικό σωληνοειδές όπλο ή άλλη συσκευή σχεδιασμένη να απελευθερώνει βλήματα ή άλλο υλικό. Το βλήμα μπορεί να είναι στερεό, υγρό, αέριο ή ενεργητικό και μπορεί να είναι χαλαρό, όπως με σφαίρες και βλήματα πυροβολικού, ή με σφιγκτήρες, όπως με ανιχνευτές και καμάκια φαλαινοθηρίας. Το μέσο προβολής ποικίλλει ανάλογα με το σχεδιασμό, αλλά συνήθως πραγματοποιείται από τη δράση της πίεσης αερίου που δημιουργείται από την ταχεία καύση του προωθητικού ή συμπιέζεται και αποθηκεύεται με μηχανικά μέσα που λειτουργούν μέσα στον σωλήνα ανοιχτού άκρου σετύπου εμβόλου. Το συμπυκνωμένο αέριο επιταχύνει το κινούμενο βλήμα κατά μήκος του σωλήνα, προσδίδοντας επαρκή ταχύτητα ώστε να διατηρείται το βλήμα σε κίνηση όταν το αέριο σταματά στο άκρο του σωλήνα. Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την επιτάχυνση δημιουργώντας ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, οπότε μπορείτε να απορρίψετε τον σωλήνα και να αντικαταστήσετε τον οδηγό.
- Πύραυλος είναι ένας πύραυλος, διαστημόπλοιο, αεροσκάφος ή άλλο όχημα που χτυπιέται από κινητήρα πυραύλων. Η εξάτμιση ενός πυραυλοκινητήρα σχηματίζεται πλήρως από τα προωθητικά που μεταφέρονται στον πύραυλο πριν από τη χρήση. Οι πυραυλοκινητήρες λειτουργούν με δράση και αντίδραση. Οι πυραυλοκινητήρες σπρώχνουν τους πυραύλους προς τα εμπρός απλά ρίχνοντας τις εξατμίσεις τους πίσω πολύ γρήγορα. Αν και είναι συγκριτικά αναποτελεσματικοί για χρήση σε χαμηλές ταχύτητες, οι πύραυλοι είναι σχετικά ελαφροί και ισχυροί, ικανοί να παράγουν υψηλές επιταχύνσεις και να φτάσουν εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες με λογική απόδοση. Οι πύραυλοι είναι ανεξάρτητοι από την ατμόσφαιρα και λειτουργούν εξαιρετικά στο διάστημα. Οι χημικοί πύραυλοι είναι ο πιο κοινός τύπος πυραύλων υψηλής απόδοσης και συνήθως δημιουργούν τα καυσαέρια τους όταν καίγεται το καύσιμο του πυραύλου. Οι χημικοί πύραυλοι αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας σε μορφή που απελευθερώνεται εύκολα και μπορεί να είναι πολύ επικίνδυνοι. Ωστόσο, ο προσεκτικός σχεδιασμός, η δοκιμή, η κατασκευή και η χρήση θα ελαχιστοποιήσουν τους κινδύνους.
Βασικές αρχές εξωτερικής και εσωτερικής βαλλιστικής: κύριες κατηγορίες
Η βαλλιστική μπορεί να μελετηθεί χρησιμοποιώντας φωτογραφία υψηλής ταχύτητας ήκάμερες υψηλής ταχύτητας. Μια φωτογραφία μιας λήψης που τραβήχτηκε με ένα φλας εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας διάκενου αέρα βοηθά στην προβολή της σφαίρας χωρίς να θολώνει την εικόνα. Τα βαλλιστικά συχνά αναλύονται στις ακόλουθες τέσσερις κατηγορίες:
- Εσωτερική βαλλιστική - η μελέτη διεργασιών που αρχικά επιταχύνουν βλήματα.
- Μεταβατική βαλλιστική - η μελέτη βλημάτων κατά τη μετάβαση σε πτήση χωρίς μετρητά.
- Εξωτερική βαλλιστική - η μελέτη της διέλευσης ενός βλήματος (τροχιά) κατά την πτήση.
- Τερματικά βαλλιστικά - η μελέτη ενός βλήματος και τα αποτελέσματά του καθώς ολοκληρώνεται
Εσωτερική βαλλιστική είναι η μελέτη της κίνησης με τη μορφή βλήματος. Στα όπλα, καλύπτει το χρόνο από την ανάφλεξη του προωθητικού έως την έξοδο του βλήματος από την κάννη του όπλου. Αυτό μελετά η εσωτερική βαλλιστική. Αυτό είναι σημαντικό για τους σχεδιαστές και τους χρήστες πυροβόλων όπλων όλων των τύπων, από τουφέκια και πιστόλια μέχρι πυροβολικό υψηλής τεχνολογίας. Οι πληροφορίες από την εσωτερική βαλλιστική για τα βλήματα πυραύλων καλύπτουν την περίοδο κατά την οποία ο κινητήρας πυραύλων παρέχει ώθηση.
Παροδική βαλλιστική, γνωστή και ως ενδιάμεση βαλλιστική, είναι η μελέτη της συμπεριφοράς ενός βλήματος από τη στιγμή που βγαίνει από το ρύγχος μέχρι να εξισορροπηθεί η πίεση πίσω από το βλήμα, άρα πέφτει μεταξύ εσωτερικών και εξωτερικών βαλλιστικών.
Η εξωτερική βαλλιστική είναι η μελέτη της δυναμικής της ατμοσφαιρικής πίεσης γύρω από μια σφαίρα και αποτελεί μέρος της επιστήμης της βαλλιστικής, η οποία ασχολείται με τη συμπεριφορά ενός βλήματος χωρίς ισχύ κατά την πτήση. Αυτή η κατηγορία συνδέεται συχνά με πυροβόλα όπλα καισχετίζεται με τη μη κατειλημμένη φάση ελεύθερης πτήσης της σφαίρας μετά την έξοδό της από την κάννη του όπλου και πριν χτυπήσει το στόχο, επομένως κάθεται μεταξύ μεταβατικών βαλλιστικών και τερματικών βαλλιστικών. Ωστόσο, η εξωτερική βαλλιστική αφορά επίσης την ελεύθερη πτήση πυραύλων και άλλων βλημάτων όπως μπάλες, βέλη κ.λπ.
Τερματικά βαλλιστικά είναι η μελέτη της συμπεριφοράς και των επιπτώσεων ενός βλήματος καθώς χτυπά τον στόχο του. Αυτή η κατηγορία αφορά τόσο βλήματα μικρού διαμετρήματος όσο και για βλήματα μεγάλου διαμετρήματος (βολές πυροβολικού). Η μελέτη των φαινομένων εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας είναι ακόμα πολύ νέα και επί του παρόντος εφαρμόζεται κυρίως στο σχεδιασμό διαστημικών σκαφών.
Ιατροδικαστική Βαλλιστική
Η εγκληματολογική βαλλιστική περιλαμβάνει την ανάλυση των σφαιρών και των επιπτώσεων των σφαιρών για τον προσδιορισμό πληροφοριών σχετικά με τη χρήση σε δικαστήριο ή άλλο μέρος του νομικού συστήματος. Ανεξάρτητα από τις βαλλιστικές πληροφορίες, οι εξετάσεις πυροβόλων όπλων και εργαλείων («Βαλλιστικό δακτυλικό αποτύπωμα») περιλαμβάνουν την εξέταση αποδεικτικών στοιχείων πυροβόλων όπλων, πυρομαχικών και εργαλείων για να προσδιοριστεί εάν χρησιμοποιήθηκε κάποιο πυροβόλο όπλο ή εργαλείο για τη διάπραξη εγκλήματος.
Αστροδυναμική: τροχιακή μηχανική
Η Αστροδυναμική είναι η εφαρμογή της βαλλιστικής όπλων, της εξωτερικής και εσωτερικής, και της τροχιακής μηχανικής στα πρακτικά προβλήματα της πρόωσης πυραύλων και άλλων διαστημικών σκαφών. Η κίνηση αυτών των αντικειμένων συνήθως υπολογίζεται από τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα.και ο νόμος της βαρύτητας. Είναι ο βασικός κλάδος στον σχεδιασμό και τον έλεγχο διαστημικών αποστολών.
Ταξίδι με βλήματα κατά την πτήση
Τα βασικά στοιχεία της εξωτερικής και εσωτερικής βαλλιστικής ασχολούνται με τη διαδρομή ενός βλήματος κατά την πτήση. Η διαδρομή μιας σφαίρας περιλαμβάνει: κάτω από την κάννη, μέσω του αέρα και μέσω του στόχου. Τα βασικά στοιχεία της εσωτερικής βαλλιστικής (ή του πρωτότυπου, μέσα σε ένα κανόνι) ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του όπλου. Οι σφαίρες που εκτοξεύονται από ένα τουφέκι θα έχουν περισσότερη ενέργεια από παρόμοιες σφαίρες που εκτοξεύονται από ένα πιστόλι. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί περισσότερη σκόνη σε φυσίγγια όπλων, επειδή οι θάλαμοι με σφαίρες μπορούν να σχεδιαστούν για να αντέχουν μεγαλύτερη πίεση.
Οι υψηλότερες πιέσεις απαιτούν μεγαλύτερο πιστόλι με περισσότερη ανάκρουση, το οποίο φορτώνει πιο αργά και παράγει περισσότερη θερμότητα, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη φθορά μετάλλου. Στην πράξη, είναι δύσκολο να μετρηθούν οι δυνάμεις μέσα στην κάννη του όπλου, αλλά μια εύκολα μετρήσιμη παράμετρος είναι η ταχύτητα με την οποία η σφαίρα εξέρχεται από την κάννη (ταχύτητα ρύγχους). Η ελεγχόμενη διαστολή των αερίων από την καύση της πυρίτιδας δημιουργεί πίεση (δύναμη/περιοχή). Εδώ βρίσκεται η βάση της σφαίρας (ισοδύναμη με τη διάμετρο της κάννης) και είναι σταθερή. Επομένως, η ενέργεια που μεταφέρεται στη σφαίρα (με δεδομένη μάζα) θα εξαρτηθεί από το χρόνο μάζας πολλαπλασιασμένο με το χρονικό διάστημα στο οποίο εφαρμόζεται η δύναμη.
Ο τελευταίος από αυτούς τους παράγοντες είναι συνάρτηση του μήκους της κάννης. Η κίνηση της σφαίρας μέσω μιας συσκευής πολυβόλου χαρακτηρίζεται από αύξηση της επιτάχυνσης όταν διαστέλλονται αέριαπιέστε το, αλλά μειώστε την πίεση στην κάννη καθώς διαστέλλεται το αέριο. Μέχρι το σημείο της μείωσης της πίεσης, όσο μεγαλύτερη είναι η κάννη, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιτάχυνση της σφαίρας. Καθώς η σφαίρα ταξιδεύει κάτω από την κάννη ενός όπλου, υπάρχει μια μικρή παραμόρφωση. Αυτό οφείλεται σε μικρές (σπανίως μεγάλες) ατέλειες ή παραλλαγές στην καραμπίνα ή σημάδια στην κάννη. Το κύριο καθήκον της εσωτερικής βαλλιστικής είναι η δημιουργία ευνοϊκών συνθηκών για την αποφυγή τέτοιων καταστάσεων. Η επίδραση στην επόμενη τροχιά της σφαίρας είναι συνήθως αμελητέα.
Από το όπλο στον στόχο
Τα εξωτερικά βαλλιστικά μπορούν να ονομαστούν εν συντομία το ταξίδι από όπλο σε στόχο. Οι σφαίρες συνήθως δεν ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή προς τον στόχο. Υπάρχουν περιστροφικές δυνάμεις που κρατούν τη σφαίρα από έναν ευθύ άξονα πτήσης. Τα βασικά στοιχεία της εξωτερικής βαλλιστικής περιλαμβάνουν την έννοια της μετάπτωσης, η οποία αναφέρεται στην περιστροφή μιας σφαίρας γύρω από το κέντρο μάζας της. Το Nutation είναι μια μικρή κυκλική κίνηση στην άκρη μιας σφαίρας. Η επιτάχυνση και η μετάπτωση μειώνονται όσο αυξάνεται η απόσταση της σφαίρας από την κάννη.
Ένα από τα καθήκοντα της εξωτερικής βαλλιστικής είναι να δημιουργήσει την τέλεια σφαίρα. Για να μειωθεί η αντίσταση του αέρα, η ιδανική σφαίρα θα ήταν μια μακριά, βαριά βελόνα, αλλά ένα τέτοιο βλήμα θα περνούσε κατευθείαν μέσα από τον στόχο χωρίς να διαχέει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς του. Οι σφαίρες θα μείνουν πίσω και θα απελευθερώσουν περισσότερη ενέργεια, αλλά μπορεί να μην χτυπήσουν καν τον στόχο. Ένα καλό αεροδυναμικό συμβιβαστικό σχήμα σφαίρας είναι μια παραβολική καμπύλη με χαμηλή μετωπιαία περιοχή και σχήμα διακλάδωσης.
Η καλύτερη σύνθεση κουκκίδων είναι ο μόλυβδος, ο οποίος έχει υψηλόπυκνότητα και φθηνή απόκτηση. Τα μειονεκτήματά του είναι ότι τείνει να μαλακώνει στα > 1000fps, κάτι που το κάνει να λιπαίνει την κάννη και να μειώνει την ακρίβεια, ενώ ο μόλυβδος τείνει να λιώνει εντελώς. Το κράμα του μολύβδου (Pb) με μια μικρή ποσότητα αντιμονίου (Sb) βοηθά, αλλά η πραγματική απάντηση είναι να συνδέσετε τη σφαίρα μολύβδου σε μια σκληρή κάννη από χάλυβα μέσω ενός άλλου μετάλλου αρκετά μαλακού ώστε να σφραγίζει τη σφαίρα στην κάννη, αλλά με υψηλή τήξη σημείο. Ο χαλκός (Cu) είναι καλύτερος για αυτό το υλικό ως τζάκετ για μόλυβδο.
Τερματικά βαλλιστικά (χτύπημα στόχου)
Η κοντή σφαίρα υψηλής ταχύτητας αρχίζει να γρυλίζει, να στρίβει και ακόμη και να περιστρέφεται βίαια καθώς εισέρχεται στον ιστό. Αυτό προκαλεί τη μετατόπιση περισσότερων ιστών, αυξάνοντας την έλξη και μεταδίδοντας το μεγαλύτερο μέρος της κινητικής ενέργειας του στόχου. Μια μακρύτερη, βαρύτερη σφαίρα μπορεί να έχει περισσότερη ενέργεια σε μεγαλύτερο εύρος όταν χτυπά τον στόχο, αλλά μπορεί να διεισδύσει τόσο καλά που βγαίνει από τον στόχο με το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς της. Ακόμη και μια σφαίρα με χαμηλή κινητική μπορεί να προκαλέσει σημαντική βλάβη στους ιστούς. Οι σφαίρες προκαλούν βλάβη στους ιστούς με τρεις τρόπους:
- Καταστροφή και σύνθλιψη. Η διάμετρος τραυματισμού συντριβής ιστού είναι η διάμετρος της σφαίρας ή του θραύσματος, μέχρι το μήκος του άξονα.
- Σπηλαίωση - μια «μόνιμη» κοιλότητα προκαλείται από την τροχιά (ίχνος) της ίδιας της σφαίρας με κατακερματισμό ιστού, ενώ μια «προσωρινή» κοιλότητα σχηματίζεται από ακτινική τάση γύρω από την τροχιά σφαίρας από τη συνεχή επιτάχυνση του μέσου (αέρας ή ιστός) σεως αποτέλεσμα της σφαίρας, με αποτέλεσμα η κοιλότητα του τραύματος να τεντωθεί προς τα έξω. Για βλήματα που κινούνται με χαμηλή ταχύτητα, οι μόνιμες και οι προσωρινές κοιλότητες είναι σχεδόν οι ίδιες, αλλά σε υψηλή ταχύτητα και με εκτροπή σφαίρας, η προσωρινή κοιλότητα γίνεται μεγαλύτερη.
- Σοκ. Τα κρουστικά κύματα συμπιέζουν το μέσο και κινούνται μπροστά από τη σφαίρα καθώς και στα πλάγια, αλλά αυτά τα κύματα διαρκούν μόνο μερικά μικροδευτερόλεπτα και δεν προκαλούν βαθιά ζημιά σε χαμηλή ταχύτητα. Σε υψηλή ταχύτητα, τα δημιουργούμενα ωστικά κύματα μπορούν να φτάσουν έως και 200 ατμόσφαιρες πίεσης. Ωστόσο, το κάταγμα των οστών λόγω σπηλαίωσης είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο γεγονός. Το βαλλιστικό κύμα πίεσης από πρόσκρουση σφαίρας μεγάλης εμβέλειας μπορεί να προκαλέσει διάσειση σε ένα άτομο, προκαλώντας οξέα νευρολογικά συμπτώματα.
Πειραματικές μέθοδοι για την επίδειξη βλάβης ιστού χρησιμοποιήθηκαν υλικά με χαρακτηριστικά παρόμοια με τον ανθρώπινο μαλακό ιστό και το δέρμα.
Σχέδιο κουκκίδων
Ο σχεδιασμός των κουκίδων είναι σημαντικός για την πιθανότητα τραυματισμού. Η Σύμβαση της Χάγης του 1899 (και στη συνέχεια η Σύμβαση της Γενεύης) απαγόρευσε τη χρήση επεκτεινόμενων, παραμορφώσιμων σφαιρών σε καιρό πολέμου. Αυτός είναι ο λόγος που οι στρατιωτικές σφαίρες έχουν ένα μεταλλικό τζάκετ γύρω από τον πυρήνα του μολύβδου. Φυσικά, η συνθήκη είχε λιγότερο να κάνει με τη συμμόρφωση παρά με το γεγονός ότι τα σύγχρονα στρατιωτικά τουφέκια πυροβολούν βλήματα σε υψηλές ταχύτητες και οι σφαίρες πρέπει να έχουν χάλκινο περίβλημα καθώς ο μόλυβδος αρχίζει να λιώνει λόγω της θερμότητας που παράγεται στα > 2000 καρέ ανά δευτερόλεπτο.
Τα εξωτερικά και εσωτερικά βαλλιστικά του PM (πιστόλι Makarov) διαφέρουν από τα βαλλιστικά των λεγόμενων «καταστρεπτών» σφαιρών, που έχουν σχεδιαστεί για να σπάνε όταν χτυπούν μια σκληρή επιφάνεια. Τέτοιες σφαίρες κατασκευάζονται συνήθως από μέταλλο διαφορετικό από μόλυβδο, όπως σκόνη χαλκού, συμπιεσμένο σε σφαίρα. Η απόσταση στόχου από το ρύγχος παίζει μεγάλο ρόλο στην ικανότητα τραυματισμού, καθώς οι περισσότερες σφαίρες που εκτοξεύονται από πιστόλια έχουν χάσει σημαντική κινητική ενέργεια (KE) στα 100 γιάρδες, ενώ τα στρατιωτικά πυροβόλα υψηλής ταχύτητας εξακολουθούν να έχουν σημαντική ΚΕ ακόμη και στα 500 γιάρδες. Έτσι, τα εξωτερικά και εσωτερικά βαλλιστικά του PM και των στρατιωτικών και κυνηγετικών τυφεκίων που έχουν σχεδιαστεί για να μεταφέρουν σφαίρες με μεγάλο αριθμό CE σε μεγαλύτερη απόσταση θα διαφέρουν.
Ο σχεδιασμός μιας σφαίρας για την αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας σε έναν συγκεκριμένο στόχο δεν είναι εύκολος επειδή οι στόχοι είναι διαφορετικοί. Η έννοια της εσωτερικής και εξωτερικής βαλλιστικής περιλαμβάνει επίσης τη σχεδίαση βλημάτων. Για να διαπεράσει το παχύ δέρμα και το σκληρό κόκκαλο του ελέφαντα, η σφαίρα πρέπει να είναι μικρή σε διάμετρο και αρκετά ισχυρή ώστε να αντιστέκεται στην αποσύνθεση. Ωστόσο, μια τέτοια σφαίρα διαπερνά τους περισσότερους ιστούς σαν δόρυ, προκαλώντας ελαφρώς μεγαλύτερη ζημιά από ένα τραύμα μαχαιριού. Μια σφαίρα που έχει σχεδιαστεί για να βλάψει τον ανθρώπινο ιστό θα απαιτήσει ορισμένα "φρένα" για να διασφαλιστεί ότι όλα τα CE μεταδίδονται στον στόχο.
Είναι ευκολότερο να σχεδιάσετε χαρακτηριστικά που βοηθούν στην επιβράδυνση μιας μεγάλης, αργής κίνησης σφαίρας στον ιστό παρά μιας μικρής σφαίρας υψηλής ταχύτητας. Τέτοια μέτρα περιλαμβάνουν τροποποιήσεις σχήματος όπως στρογγυλό, πεπλατυσμένο ήθολωτό. Οι σφαίρες με στρογγυλή μύτη παρέχουν τη μικρότερη έλξη, είναι συνήθως επενδυμένες και είναι χρήσιμες κυρίως σε πιστόλια χαμηλής ταχύτητας. Η πεπλατυσμένη σχεδίαση παρέχει τη μεγαλύτερη αντίσταση, δεν είναι επενδυμένη και χρησιμοποιείται σε πιστόλια χαμηλής ταχύτητας (συχνά για εξάσκηση στο στόχο). Ο σχεδιασμός του θόλου είναι ενδιάμεσος μεταξύ ενός στρογγυλού εργαλείου και ενός εργαλείου κοπής και είναι χρήσιμος σε μέτρια ταχύτητα.
Η σχεδίαση κοίλου σημείου της σφαίρας διευκολύνει την περιστροφή της σφαίρας "μέσα προς τα έξω" και την ευθυγράμμιση του μπροστινού μέρους, που αναφέρεται ως "εκτόνωση". Η επέκταση πραγματοποιείται αξιόπιστα μόνο σε ταχύτητες άνω των 1200 fps, επομένως είναι κατάλληλο μόνο για όπλα με μέγιστη ταχύτητα. Μια καταστρεπτή σφαίρα σκόνης σχεδιασμένη να αποσυντίθεται κατά την κρούση, παρέχοντας όλο το CE αλλά χωρίς σημαντική διείσδυση, το μέγεθος των θραυσμάτων θα πρέπει να μειώνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητα πρόσκρουσης.
Πιθανότητα τραυματισμού
Ο τύπος ιστού επηρεάζει την πιθανότητα τραυματισμού καθώς και το βάθος διείσδυσης. Το ειδικό βάρος (πυκνότητα) και η ελαστικότητα είναι οι κύριοι ιστικοί παράγοντες. Όσο μεγαλύτερο είναι το ειδικό βάρος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ζημιά. Όσο περισσότερη ελαστικότητα, τόσο λιγότερη ζημιά. Έτσι, ο ελαφρύς ιστός με χαμηλή πυκνότητα και υψηλή ελαστικότητα καταστρέφεται λιγότερο μυς με μεγαλύτερη πυκνότητα, αλλά με κάποια ελαστικότητα.
Το συκώτι, ο σπλήνας και ο εγκέφαλος δεν έχουν ελαστικότητα και τραυματίζονται εύκολα, όπως ο λιπώδης ιστός. Όργανα γεμάτα υγρά (κύστη, καρδιά, μεγάλα αγγεία, έντερα) μπορεί να εκραγούν λόγω των κυμάτων πίεσης που δημιουργούνται. Χτύπημα σφαίραςοστών, μπορεί να οδηγήσει σε κατακερματισμό των οστών και/ή σε πολλαπλούς δευτερεύοντες πυραύλους, που το καθένα προκαλεί ένα επιπλέον τραύμα.
Βαλλιστικά πιστολιών
Αυτό το όπλο κρύβεται εύκολα, αλλά είναι δύσκολο να στοχεύει κανείς με ακρίβεια, ειδικά σε σκηνές εγκλήματος. Τα περισσότερα πυρά φορητών όπλων συμβαίνουν σε απόσταση μικρότερη από 7 γιάρδες, αλλά ακόμα κι έτσι, οι περισσότερες σφαίρες χάνουν τον στόχο τους (μόνο το 11% των φυσιγγίων των επιτιθέμενων και το 25% των σφαιρών που εκτοξεύτηκαν από την αστυνομία πέτυχαν τον στόχο τους σε μια μελέτη). Συνήθως όπλα χαμηλού διαμετρήματος χρησιμοποιούνται στο έγκλημα επειδή είναι φθηνότερα και ευκολότερα στη μεταφορά και ευκολότερο έλεγχο κατά τη διάρκεια της βολής.
Η καταστροφή των ιστών μπορεί να αυξηθεί με οποιοδήποτε διαμέτρημα χρησιμοποιώντας μια σφαίρα διαστελλόμενης κοίλου σημείου. Οι δύο κύριες μεταβλητές στη βαλλιστική του όπλου είναι η διάμετρος της σφαίρας και ο όγκος της σκόνης στη θήκη του φυσιγγίου. Τα φυσίγγια παλαιότερης σχεδίασης περιορίζονταν από τις πιέσεις που μπορούσαν να αντέξουν, αλλά η πρόοδος στη μεταλλουργία επέτρεψε να διπλασιαστεί και να τριπλασιαστεί η μέγιστη πίεση, έτσι ώστε να μπορεί να δημιουργηθεί περισσότερη κινητική ενέργεια.
