Pocisk - co jest w środku i po co?`
"W rozumieniu ustawy bronią palną jest każda przenośna broń lufowa, która miota, jest przeznaczona do miotania lub może być przystosowana do miotania jednego lub większej liczby pocisków lub substancji w wyniku działania materiału miotającego."
Pomijając bezmyślność całego zapisu, uwagę zwraca powtarzające się miotanie. Miotanie czego? Pocisku lub większej liczby pocisków (czy też substancji).
Czy w takim razie możemy wnioskować, że miotnięcie pocisku, to jego jedyne przeznaczenie?
Niezależnie od prawnych zapisów, które często tworzone są przez wysokiej klasy ekspertów od science-fiction, pocisk spełnia pewne określone funkcje i wymusza to ściśle, pewne elementy jego budowy, które są wspólne dla wszystkich typów pocisków i niezmienne od dziesiątek, a nawet setek lat.
FUNKCJE POCISKU
We współczesnej broni palnej pocisk nie tylko ma zostać wystrzelony ale spełnia też istotną rolę, żeby do tego wystrzelenia w ogóle doszło.
O co chodzi?
Ilustracja 1: Klasyczny układ miotający - schemat: kolor czarny lufa, pomarańczowy pocisk, czerwony element zapłonowy, kolorowe kropkowanie palący się proch i gazy prochowe [1]
Klasyczny układ miotający to lufa, ładunek miotający i pocisk (oraz jakiś rodzaj zapłonu). Jeżeli przyjrzymy się temu schematowi, to szybko dojdziemy do wniosku, że pocisk musi uszczelniać układ, bo inaczej gazy prochowe po prostu go ominą i wydostaną się z układu. Wtedy rozpędzenie pocisku stanie się niemożliwe.
Mamy więc pierwszą funkcję - uszczelnienie układu miotającego, czyli mówiąc bardziej bezpośrednio uszczelnienie lufy.
Co w przypadku, kiedy pocisków jest więcej niż jeden? Może zachodzić sytuacja kiedy jeden nabój wystrzeliwuje kilka pocisków (zazwyczaj stosuje się w takich konstrukcjach około 2-200 pocisków). Zwłaszcza w broni śrutowej, gdzie jest to standardem, pojawia się problem uszczelniania luf. Stąd konieczne jest zastosowanie dodatkowego elementu w postaci tak zwanej przybitki. Zabezpiecza ona gazy prochowe przed wypływem pomiędzy pociskami i/lub pociskami, a lufą.
Ilustracja 2: Plastikowe przybitki - koszyki [3]
Ilustracja 3: Filcowe przybitki i duża ilość pocisków w pojedynczym naboju [2]
W tym przypadku pociski nie spełniają roli uszczelnienia układu.
Podobna sytuacja występuje podczas stosowania pocisków podkalibrowych, które są wyposażone w sabot (spełniający kilka funkcji).
Ilustracja 4: Pocisk podkalibrowy widoczny na środku czarnego, plastikowego sabotu [4]
Zanim dojdzie do spalania prochu pocisk również spełnia funkcję uszczelniania. Tym razem zamyka i uszczelnia łuskę, chroniąc proch przed zawilgoceniem lub po prostu wysypaniem. Czasem ta funkcja jest na tyle istotna, że zdarzają się dodatkowe paski lakieru na krawędzi łuski w miejscu styku z pociskiem.
Ilustracja 5: Wyraźny pasek lakieru w kolorze czerwonym - standardowo stosowany w amunicji wojskowej 7,62 x 39 mm. Pełni rolę dodatkowego uszczelnienia [8]
Kolejna sprawa to taka, że pocisk stawia opór gazom prochowym. Co to ma do rzeczy? Masa pocisku, odpowiednio dobrana, przez bezwładność nie pozwala rozpędzić go zbyt szybko. To jest korzystne zjawisko? Tak. Tym sposobem podnosimy ciśnienie w lufie i doprowadzamy do szybszego palenia się prochu, który jest lepiej wykorzystany.
Przykład: Wiele osób myśli, że jeżeli wydłubią pocisk kulowy z naboju kaliber 12 (tzw. brenekę) i zastąpią ją lżejszym pociskiem (np. gumowym), to uzyskają bardzo szybką elaborację. Nic bardziej mylnego. Lekki pocisk zostanie szybko wypchnięty, przestrzeń zapociskowa, w której pali się proch, szybko się powiększy i ciśnienie spadnie. Spadnie też prędkość spalania i pocisk opuści lufę z mizerną prędkością, a proch prawdopodobnie nie spali się w całości.
Obecnie pociski są projektowane również pod kątem przedłużenia żywotności lufy i łatwiejszego czyszczenia broni.
Jest to funkcja pocisku, której nie doceniamy tak długo, jak długo nie strzelimy z pocisków ołowianych, zwłaszcza źle przygotowanych. Pociski z płaszczami lub pokrywane w najróżniejszy sposób (miedziowane, lakierowane, malowane proszkowo, odpowiednio smarowane etc.) zabezpieczają lufę przed odkładaniem się ołowiu, czyli po prostu brudzeniem przewodu lufy.
Kolejna, ta zasadnicza funkcja, to dotarcie do celu.
W zależności od zadania, które ma spełnić pocisk, czyli sposobu oddziaływania na cel, możemy wyróżnić bardzo wiele ich rodzajów ale skupmy się na dotarciu do celu z odpowiednią energią kinetyczną i celnością.
Pociski specjalnego przeznaczenia omówię przy innej okazji.
Podsumujmy - pocisk spełnia takie funkcje: - zamyka i uszczelnia łuskę
- zamyka i uszczelnia lufę
- stawia opór gazom prochowym
- zabezpiecza lufę przed zabrudzeniem i nadmiernym zużyciem
- dociera do celu z określoną energią i celnością
- oddziałuje na cel w określony sposób
BUDOWA POCISKÓW
Przeanalizujmy budowę standardowych pocisków pod kątem spełnianych przez nie funkcji.
1. Uszczelnienie łuski
Tutaj akurat nie ma specjalnych wpływów na budowę pocisków. Łuska zazwyczaj jest zaciskana na pocisku w części prowadzącej, gdzie kształt obu elementów jest walcowy.
Czasem zdarza się dodatkowe malowanie lakierem, o którym wspomniałem wcześniej.
W przypadku wystąpienia przybitek i sabotów - to one przejmują tę funkcję.
2. Uszczelnienie lufy
Tutaj, wbrew pozorom, mamy sporo do omówienia.
Żeby pocisk mógł uszczelnić lufę musi mieć możliwość jak najdokładniejszego dopasowania się do jej kształtu. Byłaby to względnie prosta sprawa w lufach o gładkiej części prowadzącej ale większość konstrukcji strzeleckich wykorzystuje lufy bruzdowane.
Ilustracja 6: Przekrój lufy bruzdowanej. Łatwo zauważyć, że trudno dopasować okrągły pocisk do "kącików" prostokątnych bruzd [1]
Jak spowodować, żeby pocisk mógł się dopasować w możliwie najdokładniejszy sposób?
Kiedyś stosowano pociski ołowiane, które są relatywnie miękkie i łatwo wrzynają się w bruzdy.
Niestety pociski ołowiane mogą, przez niską temperaturę topnienia ołowiu i jego miękkość, ulegać nadtopieniu w części tylnej i przede wszystkim na powierzchni bocznej. Wtedy gazy prochowe zaczynają się wydostawać między pociskiem, a lufą i jeszcze przyspieszają zjawisko topienia się pocisku w tym miejscu. Może to doprowadzić nawet do uszkodzenia pocisku w stopniu, który uniemożliwi jego prowadzenie w bruzdach i poprawną stabilizację. Zmienia się również masa pocisku, więc i powtarzalność strzału (celność).
Standardowym zabiegiem w przypadku pocisków ołowianych jest wykonywanie na nich pierścieni. Jest to zabieg podobny do tego, który znamy z tłoków silników spalinowych. Wtoki wyłapują gazy, które przedostały się i zapobiegają ich dalszemu wypływowi. Oczywiście nie ma całkowicie skutecznych rozwiązań, więc tych pierścieni jest kilka. W przypadku pocisków ołowianych powinny być smarowane odpowiednim smarem.
Ilustracja 7: Ołowiane pociski ze specjalnymi pierścieniami. Po lewej bez smarowania, po prawej ze smarem wypełniającym przestrzenie między pierścieniami [9]
Można zabezpieczać pociski ołowiane smarami, lakierami i rozmaitymi pokryciami, które zapobiegają nadtapianiu. Często stosuje się też miedziane denka, które zakładane są przed umieszczeniem pocisku w łusce.
Ilustracja 8: Miedziane denka na pociski ołowiane zapobiegają nadtapianiu ołowiu. Tutaj widzimy różne pociski z założonymi denkami (tzw. gas-check) [10]
We współczesnej amunicji stosuje się płaszcze miedziane, mosiężne lub cienkie stalowe platerowane miedzią/mosiądzem. Miedź i jej stopy są na tyle miękkie, że pod naciskiem lufy odkształcają się i dopasowują do kształtu lufy. Jednocześnie nie ulegają nadtapianiu, tak jak ołów, ze względu na wyższą temperaturę topnienia.
Ze względu na topienie dna pocisku, co raz częściej w broni precyzyjnej stosuje się pociski, które mają płaszcz zawijany nie od wierzchołka ale od dna. Zapobiega to zmianom masy pocisku i innym niekorzystnym zjawiskom pogarszającym celność.
Ilustracja 9: Pocisk BTHP (boat tail hollow point). Płaszcz zawijany od dna, u góry widoczny otwór technologiczny pozostały po zawinięciu płaszcza, dno z lekką fazą w kształcie tyłu łodzi, dla zmniejszenia oporu dennego [11]
Należy tu jednak koniecznie zaznaczyć pewną rzecz. Pod płaszczami znajduje się ołów, który jest miękki i pozwala płaszczowi na ugięcie wgłąb pocisku. Stąd nawet w pociskach z rdzeniami stalowymi, umieszcza się warstwę ołowiu (tak zwana koszulka ołowiana). Pozwala ona na ugięcie płaszcza przy wrzynaniu w bruzdy oraz zaciśnięcie rdzenia w płaszczu, tak żeby był nieruchomy względem reszty pocisku. Po co? Ponieważ pocisk kiedy rozpędza się w lufie, nabiera bardzo szybko prędkości obrotowej i mogłoby się zdarzyć, że obraca się płaszcz (który jakby nie ma wyjścia) natomiast rdzeń pocisku obraca się z mniejszą prędkością (nie nadąża). Takie zjawisko ma katastrofalny wpływ na lot pocisku (celność).
Zabieg zaciskania rdzenia (lub po prostu płaszcza) jest czasem wykonywany w formie obwodowego rowka, który czasem jest posądzany o bycie tylko miejscem gdzie zawijana jest łuska. Nazywa się to właśnie rowkiem lub kanelurem. Według mnie dość szybko można obalić teorię o zwijaniu tam łuski.
W amunicji karabinowej i pośredniej, raczej nie zawija się łusek. Najczęściej są one zaciskane na dużej powierzchni. Inna sprawa, że w zależności od ładunku prochowego, pocisk osadza się głębiej lub płycej. Jednak jeśli ktoś chce podtrzymywać teorię o punkcie zawijania łuski, to ma takie prawo.
Ilustracja 10: Przekrój pocisku z rdzeniem stalowym (po lewej) i ołowianym (po prawej). Wokół rdzenia stalowego widoczna koszulka ołowiana [1]
Ilustracja 11: Pocisk z rowkiem (kanelurem). Widać wyraźnie, że potrzebna była duża siła, żeby wykonać taki zabieg. Tym sposobem uzyskano mocne połączenie płaszcza i warstwy pod nim. Dodatkowo rowkowanie nie jest wykonane w formie pierścienia ale zębów, które dodatkowo "wgryzają się" w ołów i zapobiegają obracaniu się samego płaszcza [12]
Ciekawym przykładem, zabiegu uszczelniania lufy, są pociski artyleryjskie. Twarde (mniej lub bardziej) metale stosowane na pociski nie nadają się do uszczelniania lufy przez plastyczne odkształcanie. Dlatego stosowane są miedziane pierścienie prowadzące. Pozwalają one na wrzynanie się materiału w bruzdy i wykonanie zadań, które w broni strzeleckiej najczęściej spełnia płaszcz.
Ilustracja 12: Po prawej stronie, tuż nad łuską, widać miedziany pierścień prowadzący pocisku kalibru 30 mm do armaty GAU-8 [13]
W przypadku wystąpienia przybitek i sabotów - to one przejmują funkcję uszczelniania.
3. Opór dla gazów
Jak pocisk stawia opór dla gazów prochowych, o którym wspomniałem wcześniej? Masą. Można sądzić, że opór mechaniczny przetłaczania przez lufę jest istotnym elementem ale rozmaite badania wykazały, że masa jest głównym istotnym czynnikiem. Wrzynanie w bruzdy i siła zacisku pocisku w łusce są istotne ale chwilowe.
Dla budowy pocisków ma to dość proste znaczenie - potrzebny jest materiał o dużej gęstości. Najczęściej stosowanym jest ołów, który łatwo się obrabia i jest relatywnie tani.
Znane są inne materiały, czasem wykorzystywane w pociskach (zwłaszcza artyleryjskich ale czasem też strzeleckich) np. wolfram. Niestety tutaj cena i koszt przetwarzania powodują, że nie stosuje się takich rozwiązań powszechnie.
Ilustracja 13: Pocisk z wolframu umieszczony w plastikowym sabocie. Przekrój [14]
4. Zabezpieczenie lufy
Dla zabezpieczenia lufy przed zaołowieniem zaczęto stosować płaszcze. Warto wspomnieć, że toczy się tu walka o pieniądze, czyli próby stosowania tanich rozwiązań. Stąd czasem zdarzają się płaszcze z cienkiej stali, platerowane miedzią lub mosiądzem. Strzelcy wyczynowi (precyzyjni) unikają takich pocisków ze względu na ich potencjalną szkodliwość dla lufy, wynikającą z twardości stali. Może to powodować wzmożone ścieranie powierzchni lufy.
Obecnie zdarza się stosowanie siarczków molibdenu (komercyjnie najczęściej: "molly-coś_tam"). Jest to doskonały materiał smarujący w przypadku tarcia dwóch powierzchni metalowych. Zdarzają się pomysły pokrywania tym pocisków lub sprzedawania środków do samodzielnego pokrywania swoich pocisków lub nawet luf. Efektem ma być zmniejszone tarcie i większa prędkość wylotowa. Jednak biorąc pod uwagę ile czasu znane jest to rozwiązanie, to gdyby dawało szalone efekty - byłoby już na każdym pocisku.
Ilustracja 14: Różnego rodzaju pociski pośrednie. Po lewej widoczny charakterystyczny grafitowy kolor - pocisk pokryty siarczkiem molibdenu [15]
5. Dotarcie do celu z określoną energią
Jak spowodować, żeby pocisk dotarł do celu, czyli na odpowiednio dużą odległość? Większość przypadkowych osób pewnie powie, że trzeba podnosić jego prędkość. Więc przeprowadźmy eksperyment myślowy.
Czy dalej poleci piłka tenisowa czy tej samej wielkości kulka ze styropianu - obie wystrzelone z tą samą prędkością?
Oczywiście, że piłka. Prędkość jest bardzo szybko wytracana przez opór powietrza, który dodatkowo rośnie wraz z prędkością!
W czym jest rzecz? W masie pocisku.
Jeżeli jednak pójdziemy dalej, to z pewnością zauważymy, ze dawno zrezygnowano z pocisków o kształcie kuli. Obecne pociski mają wydłużone kształty, które mają za zadanie spowodować, że masa pocisku jest "schowana" za małą powierzchnią czołową i stawia mniejszy opór w powietrzu.
Czy to jest skuteczne? Tak. Zmniejszenie oporu aerodynamicznego przez wydłużanie pocisków doprowadziło nawet do powstania takich ciekawych konstrukcji jak bardzo długie jednolite pociski miedziane.
Ilustracja 15: Pociski monolityczne o ekstremalnie niskim oporze aerodynamicznym [16]
Są długie, bo małą gęstość miedzi muszą kompensować większą objętością. Tym sposobem osiągają odpowiednią masę przy bardzo małym oporze aerodynamicznym.
Materiał filmowy na ten budowy pocisków:
Źródła: 1. Wykonanie własne. 2. http://www.envirowad.com/news/game-changing-fibre-wad/ 3. https://www.shotgunworld.com/bbs/viewtopic.php?f=13&t=458785 4. https://forum.cartridgecollectors.org/t/6-5x25-cbj/10620/8 5. https://forums.spacebattles.com/threads/practicality-of-6-5x25-cbj-ammo.383209/ 6. http://www.gotavapen.se/gota/cbj/cbj_syst.htm 7. jw 8. http://gunrf.ru/rg_patron_7_62x39_eng.html 9. https://svartkrutt.net/artikler/bilder/utstyr/utstyr_12stor.jpg 10. https://flicense.blogspot.com/2018/02/gas-checks.html 11. https://www.lonestararmory.us/shop/ammunition/rifle-ammunition/224-valkyrie/federal-224-valkyrie-90gr-gold-medal-sierra-matchking-box/ 12. https://www.midsouthshooterssupply.com/item/001532276c500/22-caliber-point224-diameter-62-grain-bthp-with-cannelure-500-count 13. https://www.quora.com/What-are-the-specs-of-an-A-10-warthog-bullet 14. http://www.cbjtech.com/ammunition/6-5x25-cbj/ 15. https://www.ar15.com/forums/armory/Reloading_Black_Talons/42-317359/ 16. http://bulletin.accurateshooter.com/tag/bc/page/2/
