Qu'est-ce qui détermine la précision - l'une des principales caractéristiques d'une arme ? Évidemment, de la qualité du canon et de la cartouche. Reportons la cartouche pour l'instant, mais considérons la physique du processus.
Prenez une tige ou un tube métallique en métal élastique et fixez-le de manière rigide dans une base massive. On obtient donc un modèle de l'appareil à l'étude. Maintenant, si nous frappons la tige, peu importe à quel endroit et dans quelle direction, soit la retirer, soit la presser, soit, enfin, insérer une cartouche dans le tube et tirer un coup, nous verrons que la tige (baril) est entré dans un mouvement oscillatoire amorti. Ces vibrations sont décomposées en les plus simples, et chaque type de vibration aussi simple du canon affectera la précision (précision) du tir à sa manière.
Commençons par les vibrations de premier ordre ou de hauteur. Comme vous pouvez le voir (Fig. 1), une telle oscillation n'a qu'un seul nœud au point d'attache, la plus grande amplitude, le plus long temps de décroissance et le plus long temps d'oscillation d'une période. Ce temps est de 0,017 à 0,033 s. Le temps de parcours de la balle à travers l'alésage est de 0, 001-0, 002 sec. C'est-à-dire nettement inférieur au cycle d'une oscillation, ce qui signifie que ce type d'oscillation n'a pas d'effet significatif sur la précision d'un seul tir. Mais avec la prise de vue automatique, une image intéressante peut s'avérer. Disons que la cadence de tir est de 1200 coups/min, c'est-à-dire temps d'un cycle - 0,05 sec. Avec une période d'oscillation de premier ordre de 0, 025 sec, nous avons un rapport de fréquence multiple. Et c'est une condition indispensable pour résonner avec toutes les conséquences qui en découlent - l'arme commence à trembler avec une telle force qu'elle peut s'effondrer.
Passons aux oscillations du second ordre (Fig. 2). Mais je suggère que les étudiants en sciences humaines mènent d'abord une expérience afin d'éliminer les lacunes de l'enseignement dans le domaine de la physique. Vous devez prendre un petit garçon (vous pouvez une fille), le mettre sur une balançoire et une balançoire. Devant vous se trouve un pendule. Tenez-vous sur le côté de la balançoire et essayez de frapper le garçon avec la balle. Après une série de tentatives, vous arriverez à la conclusion que la meilleure façon de frapper est lorsque la cible est dans la première phase d'oscillation - l'écart maximal par rapport au point d'équilibre. À ce stade, la cible a une vitesse nulle.
Regardons le diagramme du second ordre. Le deuxième nœud de vibration est situé à environ 0,22 de l'extrémité du canon. Ce point est une loi de la nature, il est impossible de créer de telles vibrations pour la poutre en porte-à-faux afin que le deuxième nœud tombe sur l'extrémité libre. Il est là où il se trouve et ne dépend pas de la longueur du canon.
L'amplitude d'oscillation pour le schéma du second ordre est plus faible, mais le temps d'oscillation est déjà comparable au temps de passage de la balle à travers l'alésage - 0, 0025-0, 005 sec. Donc, pour un seul tir, c'est déjà intéressant. Pour bien comprendre de quoi nous parlons, imaginez un tonneau de 1 mètre de long. La balle traverse tout le canon en 0,001 seconde. Si la période d'oscillation est de 0,004 s, au moment où la balle quitte le canon, le canon atteindra sa courbure maximale dans la première phase. La question pour les sciences humaines est la suivante: à quel moment (dans quelle phase) est-il préférable de tirer une balle du canon pour assurer la cohérence des résultats ? Souvenez-vous de la balançoire. Au point zéro, le vecteur de la vitesse de déviation du tronc est maximal. Il est plus difficile pour une balle d'atteindre ce point sur la coupe du canon, elle a également sa propre erreur de vitesse. C'est-à-dire que le meilleur moment pour que la balle s'envole sera lorsque le canon est au point le plus élevé de la première phase de déviation - comme sur la figure. Ensuite, des écarts insignifiants dans la vitesse de la balle seront compensés par le temps plus long passé par le canon dans sa phase la plus stable.
Une représentation graphique de ce phénomène est clairement visible sur le schéma (Fig. 4-5). Ici, c'est l'erreur de temps avec laquelle la balle traverse la bouche du canon. En figue. 4 est idéal lorsque le temps moyen de décollage de la balle coïncide avec la phase zéro de l'oscillation du canon. (Mathématiciens ! Je sais que la distribution des vitesses n'est pas linéaire.) La zone ombrée est l'angle d'étalement des trajectoires.
Sur la figure 5, la longueur du canon et l'erreur de vitesse restent les mêmes. Mais la phase de flexion du canon est décalée de sorte que le temps moyen de départ coïncide avec la déflexion maximale du canon. Les commentaires sont-ils superflus ?
Eh bien, est-ce que ça vaut la chandelle ? Quelle peut être la gravité des déviations causées par les oscillations du second ordre ? Sérieux et très sérieux. Selon le professeur soviétique Dmitry Aleksandrovich Ventzel, dans l'une des expériences, les résultats suivants ont été obtenus: le rayon de la déviation médiane a augmenté de 40% avec un changement de la longueur du canon de seulement 100 mm. À titre de comparaison, un traitement de canon de haute qualité peut améliorer la précision de seulement 20 % !
Voyons maintenant la formule de la fréquence de vibration:
où:
k - coefficient pour les oscillations du second ordre - 4, 7;
L est la longueur du canon;
E est le module d'élasticité;
I est le moment d'inertie de la section;
m est la masse du tronc.
… et procéder à l'analyse et aux conclusions.
La conclusion évidente des figures 4 à 5 est l'erreur de vitesse de balle. Cela dépend de la qualité de la poudre, de son poids et de sa densité dans la cartouche. Si cette erreur est d'au moins un quart du temps de cycle, alors tout le reste peut être abandonné. Heureusement, la science et l'industrie ont atteint une très grande stabilité en la matière. Et pour les plus sophistiqués (en benchrest par exemple) toutes les conditions sont réunies pour un auto-assemblage des cartouches afin d'ajuster exactement la phase de largage de la balle à la longueur du canon.
Nous avons donc une cartouche avec la variation de vitesse la plus faible possible. La longueur du canon a été calculée en fonction de son poids maximum. La question de la stabilité se pose. On regarde la formule. Quelles variables affectent le changement de la fréquence d'oscillation? Longueur du canon, module d'élasticité et masse. Le canon chauffe pendant le tir. La chaleur peut changer la longueur du canon afin que la précision soit affectée. Oui et non. Oui, puisque ce chiffre se situe à quelques centièmes près pour une température de 200 C. Non, puisque la variation du module d'élasticité de l'acier pour la même température est d'environ 8 à 9 %, pour 600 C, c'est presque le double. C'est-à-dire plusieurs fois plus élevé ! Le canon devient plus mou, la phase de flexion du canon avance au moment où la balle part, la précision diminue. Eh bien, que dit un analyste réfléchi ? Il dira qu'il est impossible d'obtenir une précision maximale sur une longueur de canon en mode froid et chaud ! L'arme peut avoir de meilleures performances avec un canon froid ou chaud. En conséquence, deux classes d'armes sont obtenues. L'un est destiné aux actions d'embuscade, lorsque la cible doit être touchée dès le premier coup - "à froid", car la précision du second sera pire en raison de l'échauffement inévitable du canon. Dans une telle arme, il n'y a pas de besoin urgent d'automatisation. Et la deuxième classe est constituée de fusils automatiques, dont la longueur du canon est ajustée au canon chaud. Dans ce cas, un éventuel raté dû à la faible précision d'un coup froid peut être compensé par un coup chaud ultérieur rapide et plus précis.
EF Dragunov connaissait très bien la physique de ce processus lorsqu'il a conçu son fusil. Je vous propose de vous familiariser avec l'histoire de son fils Alexei. Mais d'abord, quelqu'un devra se casser la cervelle. Comme vous le savez, deux échantillons de Konstantinov et Dragunov se sont approchés de la finale du concours pour un fusil de sniper. Les concepteurs étaient amis et s'entraidaient dans tout. Ainsi, le fusil de Konstantinov a été "réglé" en mode froid, le fusil de Dragunov en "chaud". Essayant d'améliorer la précision du fusil du rival, Dragunov tire avec son fusil avec de longues pauses.
Regardons à nouveau la formule. Comme vous pouvez le voir, la fréquence dépend aussi de la masse du canon. La masse du tronc est constante. Mais un contact dur avec la têtière produit un retour positif imprévisible vers le canon. Le système - barillet-têtière-bras (support) aura un moment d'inertie différent (un ensemble de masses par rapport au point d'attache), ce qui signifie que cela peut aussi provoquer un déphasage. C'est pourquoi les athlètes utilisent un support souple. La même caractéristique est associée à l'application du principe du "canon suspendu", lorsque la têtière de l'arme n'a pas de contact dur avec le canon et y est fixée rigidement (l'arme) uniquement dans la zone du récepteur, et la deuxième extrémité ne touche pas du tout le canon ou touche à travers un joint à ressort (SVD).
Pensée finale. Le fait qu'avec la même longueur de canon, il soit impossible d'obtenir la même précision à des températures différentes, c'est une excellente raison de se dégourdir la tête. Il n'est nécessaire de changer la longueur et/ou la masse du canon que lorsque la température du canon change. Sans changer ni la longueur ni le poids du canon. Du point de vue des sciences humaines, c'est un paradoxe. Du point de vue d'un technicien, une tâche idéale. Toute la vie d'un designer est liée à la solution de tels problèmes. Les Sherlock se reposent.
