De ballistische coëfficiënt jsb (afgekort BC) van een lichaam is een maat voor zijn vermogen om luchtweerstand tijdens de vlucht te overwinnen. Het is omgekeerd evenredig met negatieve versnelling: een groter getal geeft minder negatieve versnelling aan, en de weerstand van het projectiel is recht evenredig met zijn massa.
Een klein verhaal
In 1537 vuurde Niccolò Tartaglia verschillende testschoten af om de maximale hoek en het maximale bereik van een kogel te bepalen. Tartaglia kwam tot de conclusie dat de hoek 45 graden is. De wiskundige merkte op dat het traject van het schot constant buigt.
In 1636 publiceerde Galileo Galilei zijn resultaten in Dialogen over de twee nieuwe wetenschappen. Hij ontdekte dat een vallend lichaam een constante versnelling heeft. Hierdoor kon Galileo aantonen dat de baan van de kogel gebogen was.
Rond 1665 ontdekte Isaac Newton de wet van luchtweerstand. Newton gebruikte lucht en vloeistoffen in zijn experimenten. Hij toonde aan dat de weerstand tegen een schot toeneemt in verhouding tot de dichtheid van de lucht (of vloeistof), de dwarsdoorsnede en het gewicht van de kogel. De experimenten van Newton werden alleen bij lage snelheden uitgevoerd - tot ongeveer 260 m/s (853ft/s).
In 1718 daagde John Keel de continentale wiskunde uit. Hij wilde de curve vinden die het projectiel in de lucht kon beschrijven. Dit probleem gaat ervan uit dat de luchtweerstand exponentieel toeneemt met de projectielsnelheid. Keel kon geen oplossing vinden voor deze moeilijke taak. Maar Johann Bernoulli nam het op zich om dit moeilijke probleem op te lossen en vond kort daarna de vergelijking. Hij realiseerde zich dat luchtweerstand varieerde als "elke kracht" van snelheid. Later werd dit bewijs bekend als de "vergelijking van Bernoulli". Dit is de voorloper van het concept van het "standaardprojectiel".
Historische uitvindingen
In 1742 creëerde Benjamin Robins de ballistische slinger. Het was een eenvoudig mechanisch apparaat dat de snelheid van een projectiel kon meten. Robins meldde kogelsnelheden van 1400 ft/s (427 m/s) tot 1700 ft/s (518 m/s). In zijn boek New Principles of Shooting, dat in hetzelfde jaar werd gepubliceerd, gebruikte hij Euler's numerieke integratie en ontdekte dat de luchtweerstand "varieert als het kwadraat van de snelheid van het projectiel".
In 1753 liet Leonhard Euler zien hoe theoretische trajecten konden worden berekend met behulp van de vergelijking van Bernoulli. Maar deze theorie kan alleen worden gebruikt voor weerstand, die verandert als het kwadraat van de snelheid.
In 1844 werd de elektroballistische chronograaf uitgevonden. In 1867 toonde dit apparaat de vluchttijd van een kogel met een nauwkeurigheid van een tiende van een seconde.
Proefdraaien
In veel landen en hun gewapendekrachten sinds het midden van de 18e eeuw, zijn testschoten uitgevoerd met grote munitie om de weerstandskenmerken van elk afzonderlijk projectiel te bepalen. Deze individuele testexperimenten zijn vastgelegd in uitgebreide ballistische tabellen.
Er werden serieuze tests uitgevoerd in Engeland (Francis Bashforth was de tester, het experiment zelf werd uitgevoerd op Woolwich Marshes in 1864). Het projectiel ontwikkelde een snelheid van maximaal 2800 m / s. Friedrich Krupp ging in 1930 (Duitsland) door met testen.
De schelpen zelf waren stevig, licht convex, de punt had een conische vorm. Hun afmetingen varieerden van 75 mm (0,3 inch) met een gewicht van 3 kg (6,6 pound) tot 254 mm (10 inch) met een gewicht van 187 kg (412,3 pound).
Methoden en standaard projectiel
Veel legers vóór de jaren 1860 gebruikten de rekenmethode om de baan van een projectiel correct te bepalen. Deze methode, die geschikt was om slechts één traject te berekenen, werd handmatig uitgevoerd. Om berekeningen veel gemakkelijker en sneller te maken, is er onderzoek gestart om een theoretisch weerstandsmodel te maken. Onderzoek heeft geleid tot een aanzienlijke vereenvoudiging van experimentele verwerking. Dit was het "standaard projectiel" concept. Ballistische tabellen werden samengesteld voor een gekunsteld projectiel met een bepaald gewicht en vorm, specifieke afmetingen en een bepaald kaliber. Dit maakte het gemakkelijker om de ballistische coëfficiënt te berekenen van een standaardprojectiel dat volgens een wiskundige formule door de atmosfeer zou kunnen bewegen.
Tafelballistische coëfficiënt
De bovenstaande ballistische tabellen bevatten gewoonlijk functies als: luchtdichtheid, vluchttijd van het projectiel binnen bereik, bereik, mate van vertrek van het projectiel van een gegeven baan, gewicht en diameter. Deze cijfers vergemakkelijken de berekening van ballistische formules, die nodig zijn om de mondingssnelheid van het projectiel in het bereik en de vliegbaan te berekenen.
Bashforth-vaten uit 1870 vuurden een projectiel af met een snelheid van 2800 m/s. Voor berekeningen gebruikte Mayevsky de Bashfort- en Krupp-tabellen, die tot 6 zones met beperkte toegang bevatten. De wetenschapper bedacht de zevende beperkte zone en rekte de Bashfort-schachten uit tot 1100 m/s (3.609 ft/s). Mayevsky converteerde de gegevens van imperiale eenheden naar metrische (momenteel SI-eenheden).
In 1884 diende James Ingalls zijn vaten in bij de US Army Ordnance Circular met behulp van Mayevsky-tafels. Ingalls breidde de ballistische vaten uit tot 5000 m/s, die binnen de achtste beperkingszone vielen, maar nog steeds met dezelfde waarde van n (1,55) als de 7e beperkingszone van Mayevsky. In 1909 werden reeds volledig verbeterde ballistische tabellen gepubliceerd. In 1971 berekende het bedrijf Sierra Bullet hun ballistische tabellen voor 9 beperkte zones, maar alleen binnen 4.400 voet per seconde (1.341 m / s). Deze zone heeft dodelijke kracht. Stel je een projectiel van 2 kg voor met een snelheid van 1341 m/s.
Majewski-methode
We hebben hierboven al iets genoemddeze achternaam, maar laten we eens kijken met wat voor methode deze persoon op de proppen kwam. In 1872 publiceerde Mayevsky een rapport over de Trité Balistique Extérieure. Met behulp van zijn ballistische tabellen, samen met Bashforth's tabellen uit het 1870-rapport, creëerde Mayevsky een analytische wiskundige formule die de luchtweerstand voor het projectiel berekende in termen van log A en de waarde van n. Hoewel de wetenschapper in de wiskunde een andere benadering gebruikte dan Bashforth, waren de resulterende berekeningen van luchtweerstand hetzelfde. Mayevsky stelde het concept van een beperkte zone voor. Tijdens het verkennen ontdekte hij de zesde zone.
Rond 1886 publiceerde de generaal de resultaten van een bespreking van de experimenten van M. Krupp (1880). Hoewel de gebruikte projectielen sterk uiteenliepen in kalibers, hadden ze in wezen dezelfde proporties als het standaard projectiel, 3 meter lang en 2 meter in straal.
Siacci-methode
In 1880 publiceerde kolonel Francesco Siacci zijn Balistica. Siacci suggereerde dat luchtweerstand en dichtheid toenemen naarmate de projectielsnelheid toeneemt.
De Siacci-methode was bedoeld voor vlakke vuurtrajecten met afbuighoeken van minder dan 20 graden. Hij ontdekte dat een dergelijke kleine hoek niet toelaat dat de luchtdichtheid een constante waarde heeft. Met behulp van de tabellen van Bashforth en Mayevsky creëerde Siacci een 4-zonemodel. Francesco gebruikte een standaard projectiel dat generaal Mayevsky maakte.
Kogelcoëfficiënt
Bullet Coëfficiënt (BC) is in feite een maat voorhoe gerationaliseerd de kogel is, dat wil zeggen, hoe goed hij door de lucht snijdt. Wiskundig gezien is dit de verhouding tussen het soortelijk gewicht van de kogel en de vormfactor. Ballistische coëfficiënt is in wezen een maat voor luchtweerstand. Hoe hoger het getal, hoe lager de weerstand en hoe effectiever de kogel door de lucht gaat.
Nog een betekenis - BC. De indicator bepa alt het traject en de drift van de wind wanneer andere factoren gelijk zijn. BC verandert met de vorm van de kogel en de snelheid waarmee deze reist. "Spitzer", wat "puntig" betekent, is een effectievere vorm dan "ronde neus" of "platte punt". Aan het andere uiteinde van de kogel vermindert de staart van de boot (of taps toelopende voet) de luchtweerstand in vergelijking met een vlakke basis. Beide verhogen opsommingsteken BC.
Kogelbereik
Natuurlijk is elke kogel anders en heeft hij zijn eigen snelheid en bereik. Een geweerschot onder een hoek van ongeveer 30 graden geeft de langste vliegafstand. Dit is echt een goede hoek als benadering voor optimale prestaties. Veel mensen gaan ervan uit dat 45 graden de beste hoek is, maar dat is niet zo. De kogel is onderworpen aan de wetten van de fysica en alle natuurlijke krachten die een nauwkeurig schot kunnen verstoren.
Nadat de kogel het vat verlaat, beginnen de zwaartekracht en de luchtweerstand te werken tegen de startenergie van de mondingsgolf en ontwikkelt zich dodelijke kracht. Er zijn nog andere factoren, maar deze twee hebben de meeste impact. Zodra de kogel de loop verlaat, begint deze horizontale energie te verliezen door luchtweerstand. Sommige mensen zullen je vertellen dat de kogel omhoog komt wanneer hij de loop verlaat, maar dit is alleen waar als de loop tijdens het schieten schuin is geplaatst, wat vaak het geval is. Als je horizontaal naar de grond schiet en tegelijkertijd de kogel omhoog gooit, zullen beide projectielen bijna tegelijkertijd de grond raken (minus het kleine verschil veroorzaakt door de kromming van de grond en de lichte daling in verticale versnelling).
Als je je wapen onder een hoek van ongeveer 30 graden richt, zal de kogel veel verder reizen dan veel mensen denken, en zelfs een energiezuinig wapen zoals een pistool zal de kogel meer dan een mijl sturen. Een projectiel van een krachtig geweer kan in 6-7 seconden ongeveer 3 mijl afleggen, dus je mag nooit in de lucht schieten.
Ballistische coëfficiënt van pneumatische kogels
Pneumatische kogels zijn niet ontworpen om een doelwit te raken, maar om een doelwit te stoppen of kleine fysieke schade aan te richten. In dit opzicht zijn de meeste kogels voor pneumatische wapens gemaakt van lood, omdat dit materiaal erg zacht en licht is en het projectiel een kleine beginsnelheid geeft. De meest voorkomende soorten kogels (kalibers) zijn 4,5 mm en 5,5. Natuurlijk zijn er ook grotere kalibers gemaakt - 12,7 mm. Als je een schot maakt met zo'n pneumatiek en zo'n kogel, moet je nadenken over de veiligheid van buitenstaanders. Zo zijn kogelvormige kogels gemaakt voor recreatief spel. In de meeste gevallen is dit type projectiel bedekt met koper of zink om corrosie te voorkomen.