Zbraně TOROP pro pokojovou střelbu
Datum: 23. 7. 2016
Anotace
V článku jsou v kostce shrnuty dlouholeté zkušenosti autora z projekce, konstrukce a výroby zbraní pro střelbu jen perkusními zápalkami a olověnou střelou, bez další výmetné náplně a pro cal. .177. Z teorie a výsledků zkoušek určuje optimální délku drážkované hlavně k docílení max. úsťové energie střely. Obsah je členěn na předmluvu, projekci, výsledky zkoušek a přílohy.
Obsah
- 0.0 Předmluva
- 1.0 Projekce
- 2.0 Výsledky zkoušek
- 3.0 Přílohy
Předmluva
Článek stručně shrnuje zkušenosti z vývoje zbraní od roku 1996 do roku 2016. První zbraň cal. .177 pro střelbu jen perkusními zápalkami a střelou Diabolo nebo brokem č. 11 byla vyrobena po úpravách, které požadoval ČÚZZS. Požadavky v té době byly na opatření k zamezení nabití výkonnějšího náboje nebo laborace a docílení kinetické energie střely max. 7,5 J podle tehdejšího zákona o zbraních.
Podle současného zákona o zbraních a střelivu jsou tyto zbraně zařazeny do kategorie D (bez omezení energie střely), což má – oproti zbraním na náboje Flobert, 7,5 J – výhodu, že je možno využít celou energii perkusní zápalky, která se pohybuje okolo cca 8 J. Paradoxně ale tyto zbraně patří v kategorii D do skupiny zbraní s perkusním zámkem, jejichž střelba je dovolena jen na vyhrazených místech.
Autor je si vědom, že článek nevyčerpává úplně všechny možnosti této zajímavé konstrukční skupiny zbraní už i proto, že v současné době dokumentace k těmto zbraním představuje cca 200 dokumentů balistických, projekčních a konstrukčních různých modelů, ale domnívá se, že podstatné je v článku napsáno. Některá provedení modelů nebo jejich částí jsou průmyslově-právně chráněny se všemi důsledky, pokud by byla zahájena výroba bez svolení autora.
1.0 Projekce
1.1 Předběžné stanovení úsťové rychlosti z navržených rozměrů hlavně a ráže
1. přiblížení:
v = k . (L/d)0,5
kde:
v… úsťová rychlost střely (m/s),
L… délka hlavně (mm),
k… empirická konstanta, pro tento případ 21 až 24, pravděpodobnější je cca 21.
L, d musí být dosazovány ve stejných rozměrových jednotkách. Výraz L/d je znám také jako tzv. počet ráží.
2. přiblížení:
Je zpracováno podle rozsáhlých zkoušek, které hledaly optimální délku hlavně v závislosti na úsťové rychlosti. Výsledky byly zjednodušeny na rovnici paraboly, dobře vyhovující v intervalu rychlostí 70 až 170:
v = −2610 . L2 + 1130 . L
Z nalezení maxima této rovnice (dv/dL = 0) plyne, že optimální délka hlavně L opt pro uvedený interval rychlostí je cca 0,216 m. Viz ilustrační obr. 1.
Dílčí závěr
Výpočet podle 1. přiblížení nebere v úvahu omezenou délku hlavně. Výpočet podle 2. přiblížení je reálnější, při L = cca 0,43 je v < v max.
1.2 Návrh rozhodujících částí
ξ
Legenda:
Obr. 2a: Uložení pistonu
Obr. 2b: Bicí mechanismus
Obr. 3: Vliv zasunutí pistonu na změnu úsťové rychlosti (aproximace ze zkoušek)
Obr. 4: Celkové místní ztráty ξ v závislosti na tvaru dutiny pistonu, rozměry pistonů různých provedení
Symboly:
1 – piston, 2 – zápalka, 3 – úderník, 4 – bicí pružina.
a – uložení pistonu v toleranci H/h, b – uložení zápalky na pistonu s přesahem, c – čelo pistonu, l – zasunutí pistonu (mm), L – optimální délka pistonu (mm), v – úsťová rychlost m/s u hlavně o délce 200 mm, D – konstrukční rozměr, d – konstrukční rozměr 2,4 mm, d1 – konstrukční rozměr 2,3 mm,
I. – oblast strmější změny v v závislosti na zasunutí pistonu, II. – výhodnější oblast zasunutí,
A – energie bicí pružiny (J), F min – síla (N), potřebná k docílení co nejmenšího odskoku úderníku, ξ = 0,69, 0,45, 0,28 – koeficient součtu místních ztrát dle provedení vnitřku pistonu, jen pro představu. L opt – optimální délka pistonu 22 mm (ze zkoušek).
2.0 Výsledky zkoušek
2.1 Úniky kolem pistonu – výsledky zkoušek
Je porovnán vliv konstrukčních úprav na změnu úsťové energie, vypočtené z měřené úsťové rychlosti. Při zkoušce byly použity, pokud není uvedeno jinak, zápalka 4 mm SaB, olověný brok č. 11 a střela Diabolo Master 4,5 mm, 0,5 gram.
1. Zápalka nasazena s přesahem na piston
| Střela | Diabolo Master | Brok č. 11 | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Úsťová rychlost (m/s) | 138,0 | 157,0 | |
| Úsťová energie (J) | 4,76 | 6,16 |
2. Zápalka nasazená s přesahem, na zápalku navlečen těsný prsten
| 166,8 | 186,0 | ||
| 6,85 | 8,65 |
3. Nárůst úsťové energie provedení ad 2 oproti provedení ad 1 (= 100 %)
| + 21% | +18% |
4. Termická účinnost
| Provedení ad 1 | 0,19 | 0,25 | |
| Provedení ad 2 | 0,28 | 0,35 |
5. Úniky kolem zasunutého pistonu, provedení 1: uložení 4,6 H7/h6, provedení 2: 5 H7/h6 – zalapováno, střela Diabolo Master
| Úsťová rychlost (m/s) | Úsťová energie (J) | ||
|---|---|---|---|
| Provedení 1 | 147,8 | 5,40 | |
| Provedení 2 | 154,7 | 5,96 | |
| Rozdíl | 7,5 | 0,56 |
Dílčí závěr
Provedení ad 2 není prakticky upotřebitelné. K praktickému použití je vhodné provedení se zalapovaným uložením H7/h6.
2.2 Charakteristika 2R100. Změny v závislosti na počtu výstřelů. Výsledky zkoušek
Podmínky zkoušky: perkusní zápalka 4 mm SaB, střela Diabolo Master 4,5 mm, vývrt během zkoušky nečištěn. Stříleno s oporou zbraně i rukou na dálku 10 m. Počet výstřelů n = 55.
Legenda:
0. – Zanášení vývrtu, vyčištěného před střelbou.
I. – Počátek stabilizace, stejnoměrnější zanášení.
II. – Lineární změna charakteristiky. Přírůstek charakteristiky vzhledem k počtu výstřelů velmi malý, skoro konstantní stav.
III. – Exponenciální nárůst přírůstku charakteristiky.
Dílčí závěr:
Charakteristika má analogii v tribologii součástí, kde opotřebení je vždy charakterizováno cyklem „záběh, provoz, nevyhovující opotřebení až destrukce“. V intervalu 15 až 45 výstřelů je docílena charakteristika 2R100 25 až 28 mm.
3.0 Přílohy
3.1 Vlastnosti perkusních zápalek SaB (bez záruky)
Tab.
| Zápalka | 4 mm | 4,7 mm | Poznámka |
|---|---|---|---|
| ω . 103 | 0,016 | 0,018 | 2/ třaskavina |
| Q(v) . 10−6 | 1,549 | 1,549 | |
| T(v) | 2340 | 2340 | |
| v(o) | |||
| q(o) | 24,8 | 27,9 | |
| R | 167 | 167 | |
| η (t), cca | 0,24–0,32 | 0,24–0,32 | |
| ϰ | 1,26 | 1,26 | 1/ |
| V(0) . 105 | 4–5 | 4 |
3.1a Vlastnosti jiných zápalek (změřeno, bez záruky)
V(0) . 105: No. 10 CCI… 4, Remington UMC… 2,5–3,0
Legenda:
ω - laborace (kg), Q(v) – výbuchové teplo (J/kg), T(v) – výbuchová teplota (K), v(o) – měrný objem plynů za normálních podmínek (m3/kg), V(0) – objem plynů laborace (m3) za normálních podmínek, změřeno, q(o) – výbuchové teplo zápalky (J), R – plynová konstanta (J/kg.deg) , η(t) – termická účinnost, ϰ – adiabatický exponent.
Poznámky:
1/ literatura uvádí u třaskavin hodnotu 1,5 až 2 i vyšší.
2/ citlivost tetrazenu je 3 až 7 cm/2 kg, což představuje nutnou energii bicího mechanismu 1,6 až 1,4 J jako jednu z podmínek iniciace.
3.2 Konstrukce zbraně od roku 1996 do 2015 – obrázky
Pohled na závěr, který je součástí každého modelu. Je ze zbraně neodnímatelný. 1 - deska, nese atypický piston. Ten má přední část 2, kterou se zatlačuje střela do hlavně a část 3 k nasazování zápalky s přesahem. Tvar desky je u každého modelu jiný. Zápalka je při provozu nalisována s přesahem a snímána po výstřelu jednoduchou vidličkou. K nalisování je potřebné úsilí, to se vyvozovalo toutéž vidličkou, ale u modelu 4M2 je nalisování vyřešeno kvalitativně jiným způsobem.
1, 2, 3 dtto jako u obr. A, ale tvar změněn. 7 - přímoběžný úderník. 8 - výsuvný podavač střely. Znázorněn stav po výstřelu. Funkce mechanismů je následující: Po napnutí úderníku je odsunut závěr vzad a podavač střely je vysunut vpravo ke vložení střely. Po vložení je zasunut vlevo na doraz, střela je ztotožněna s osou vývrtu a přisunutím závěru je střela vtlačena do vývrtu. Vzájemné konstrukční uspořádání závěru a podavače nedovoluje „přisypat“ výmetnou slož nebo vložit jednotnou střelu. Tím byl splněn požadavek ČÚZZS, kdy tento, v souladu s tehdejším zákonem o zbraních, požadoval ještě energii střely 7,5 J.Konstrukce má charakter neuzamknutého závěru a proto pružina úderníku je předimenzována, aby povysunutí pistonu při výstřelu bylo co nejmenší, úplně docílit nešlo. Výroba zbraně model 2 a modifikací 2M, 2M1 probíhala v období 1999–2001, kdy byla ukončena.
1, 2, 3 dtto jako u obr. A, ale tvar změněn a nese otočnou kličku 9. Přímoběžný úderník jako u obr. B. Znázorněn stav po výstřelu. Funkce mechanismů je následující: Tahem vzad se úderník napne a zajistí otočením madla do bajonetového výřezu. Sejme se vystřelená zápalka. Otočením kličky 9 vlevo se odemkne závěr od hlavně a vysune vzad. Je zpřístupněna nábojová komora pro postupné úkony: vložení střely, zasunutí střely, uzamknutí závěru k hlavni. Uzamčením závěru při výstřelu se víc využila energie zápalky a snížila dimenze bicí pružiny. Výroba modelu 4 v období 2002–2014, zbraň už patřila do kategorie D – perkusní zbraně, bez požadavku na energii 7,5 J.
Na obr. D, DD je znázorněna zbraň model 4M2, provedení T. Je vyráběna od roku 2014 a jsou na ní uplatněny poznatky z provozu předchozích modelů. Nové oproti předcházejícím modelům je to, že kromě závěru 1, 2, 3 má další „závěr“ 5 s kličkou 4, otočný odsuvný s úderníkem uvnitř působícím na vnitřní posuvné čelo „závěru“. Znázorněn stav po výstřelu, závěr je uzamknut kličkou „závěru“ do výřezu pouzdra a čelo brání odsunutí závěru (1, 2, 3) od hlavně. Funkce mechanismů je následující: Odsunutím „závěru“ 5 se zpřístupní závěr (1, 2, 3) . Sejme se vystřelená zápalka a závěr se odsune vzad. Vloží se střela, zatlačí závěrem do hlavně a nasadí se bez nalisování zápalka. Přisune se „závěr“ 5 a otočením kličky do výřezu se zároveň bezpečně nalisuje zápalka na piston. (K nalisování je potřebné větší úsilí, proto je klička delší). Napne se úderník knoflíkem 6. Při výstřelu působí úderník přes vnitřní posuvné čelo „závěru“ na zápalku.
Na obr. DD jsou znázorněna další zařízení modelu 4M2 , provedení T: Otáčením knoflíku 6 se volí režimy: Spoušť bez napínáčku, spoušť s napínáčkem, zajištěno. Šroubkem 7 je seřízen napínaček již od výrobce.
Závěr
Ve srovnání s flobertkami kategorie D je střelba z uvedených zbraní, reprezentovaných v současnosti nejdokonalejším modelem 4M2, příjemnější, méně hlučná, přesnější a cenově výhodnější. Po získání nezbytné rutiny přináší uživateli spokojenost a radost.