Spätný náraz

Pri streľbe z pušky je poľovník vystavený nie len zvukovému efektu ale aj silnému úderu do ramena. Úder je pomerne silný pri brokových a veľkokalibrových pušiek a pre niekoho až nepríjemný. Tento úder nazývaný nesprávne spätný ráz, správne by sme mali hovoriť o spätnom náraze, ako je uvedené v Poľovníckom náučnom slovníku, strelca unavuje.

Prejavuje sa to strhávaním spúšte a negatívne pôsobí aj na presnosť streľby. Snaha o jeho zníženie viedla k výrobe pažby s ohnutým krkom. Pre vyššie uvedené poznatky by sa spätnému nárazu malo venovať dostatok pozornosti nie len zo strany skúsených strelcov poľovníkov, ale aj pri výcviku kandidátov. Pokúsime sa rozobrať fyzikálne príčiny spätného nárazu. Aj keď strelec vníma spätný náraz ako jeden náraz, z dôvodu krátkeho časového trvania sa v skutočnosti skladá z dvoch časti, pričom prvá časť je ešte zložená z ďalších dvoch častí. Pretože ide o fyzikálne príčiny, budeme v súvislosti so spätným nárazom hovoriť o zákone o zachovaní hybnosti a budeme dodržiavať terminológiu používanú vo fyzike t.j. hybnosť.

Prvá časť spätného nárazu, pomenujme si ju napr. úsťová hybnosť ( pu ), sa skladá z hybnosti strely a hybnosti plynov prachovej náplne.
 
a1) Hybnosť strely ( ps )
Pre zjednodušenie uvažujme hybnosť v čase, keď strela opúšťa ústie. Zo známej hmotnosti strely a úsťovej rýchlosti môžeme vypočítať hybnosť strely ( ps ). Pre výpočty budeme uvažovať napr. kaliber 7×64 s hmotnosťou strely ( ms ) 10,5 g a úsťovou rýchlosťou ( vu ) 850 m/s.
 

ps = ms x vu = 0,0105 kg x 850 m/s = 8,925 Ns

 
a2) Hybnosť plynov prachovej náplne ( pn )
Pri pohybe strely v hlavni pôsobí na jej dno časť plynov, vznikajúcich pri horení prachovej náplne. Táto časť plynov sa pohybuje rovnakou rýchlosťou ako strela. Pri výpočte sa uvažuje s hmotnosťou prachovej náplne v našom prípade pre zvolený kaliber je to 3,8 g a polovicou rýchlosti strely.
 

pn = mn x 0,5 x vu = 0,0038 kg x 0,5 x 850 m/s = 1,615 Ns

 
Sčítaním hybnosti strely a hybnosti plynov prachovej náplne dostaneme hodnotu úsťovej hybnosti pu. V našom príklade dostaneme hodnotu
 

pu = ps + pn = 8,925 Ns + 1,615 Ns = 10,54 Ns

 
Z výpočtov môžeme vidieť pomerne malý vplyv hybnosti plynov prachovej náplne na prvú časť spätného nárazu.
 
Keď strela opustí hlaveň sú plyny prachovej náplne ešte stále pod pomerne vysokým tlakom. Tento tlak je ovplyvnený rýchlosťou horenia prachovej náplne a dĺžkou hlavne. Pri rýchlo horiacej prachovej náplni a dlhej hlavni je úsťový tlak nižší ako v prípade pomalo horiacej prachovej náplne a krátkej hlavni. Hybnosť rozpínajúcich sa plynov prachovej náplne po opustení hlavne je druhou časťou spätného nárazu a pomenujme si ju napr.dodatočná hybnosť ( pd ). Je to podobné ako keď nafúkame balónik a tento pustíme. Z otvoru začne unikať vzduch a reakciou na to bude, že balónik od nás odletí vysokou rýchlosťou, hovorí sa tomu tiež raketový efekt. Dodatočná hybnosť sa vypočíta ako súčin hmotnosti prachovej náplne a výtokovej rýchlosti ( vv ). Pretože výpočet výtokovej rýchlosti je veľmi komplikovaná, používajú sa vo výpočtoch hodnoty 700 – 800 m/s pre pušky a 600 – 900 m/s pre pištole. Pre rýchlo horiace prachové náplne dlhé hlavne sa vo výpočtoch používajú nižšie hodnoty výtokovej rýchlosti a pre pomalo horiace prachové náplne a krátke hlavne vyššie hodnoty.
 
Pre náš príklad vypočítame hodnotu dodatočnej hybnosti pd
 

pd = mn x vv = 0,0038 kg x 800 m/s = 3,04 Ns

 
Teraz si už môže vypočítať hybnosť spätného nárazu ( psn ) spočítaním pomocou vzorca
 

psn = pu + pd = 10,54 Ns + 3,04 Ns = 13,58 Ns

 
Z výpočtu môžeme vidieť, aký vplyv ( ca 22,4 % ) má dodatočná hybnosť ( pd ) na spätný náraz. Takto vypočítané hodnoty sú však pre praktické využitie nepoužiteľné. Ale poslúžia pre výpočet hodnôt, ktoré sú už pre prax použiteľné ako rýchlosť a energia spätného nárazu. Rýchlosť ( teoretická ) spätného nárazu vypočítame ako podiel hybnosti spätného nárazu a hmotnosti zbrane pre náš príklad uvažujeme hmotnosť zbrane 4 kg podľa vzorca
 

vsn = psn / mz = 13,58 Ns / 4 kg = 3,4 m/s

 
Aby sme si vedeli predstaviť vypočítanú hodnotu, ide o prípad kedy sa zbraň padá z výšky h = 60 cm na zem. Zbraň dosiahne spomínanú rýchlosť za čas zhruba 1,4 milisekundy, čomu zodpovedá hodnota zrýchlenia neuveriteľných 250g. V literatúrach sa uvádza, že hodnota rýchlosti spätného nárazu by nemala presiahnuť 5 m/s. Rozdiel nastane vtedy, keď budeme porovnávať napr.dve zbrane jedna s hmotnosťou 2kg a druhá s hmotnosťou 5kg. Pri páde z rovnakej výšky budú mať zbrane pri náraze rozdielnu energiu. Táto energia je preto jedinou merateľnou veličinou
 
Vypočítajme hodnotu energie spätného nárazu ( Esn )pre náš príklad podľa vzorca
 

Esn = ( 0,5 x ( psn )2 ) / mz = ( 0,5 x ( 13,58 )2 ) / 4 kg = 23,05 J

 
Hodnota energie spätného nárazu v porovnaní s energiou strely uvádzanej v balistických tabuľkách veľmi nízka. Ale môže slúžiť v praxi ako porovnateľný parameter pre rôzne kalibre z pohľadu spätného nárazu. Pozrime sa, čo sa dá zistiť z priloženej tabuľky s vypočítanými hodnotami pre rôzne kalibre.
 
Keď porovnáme riadky 2 a 3 zistíme, že aj keď má ľahšia strela mierne vyššiu úsťovú rýchlosť produkuje nižšiu energiu spätného nárazu. Pri porovnaní riadkov 2 a 4 ďalej môžeme zistiť, že pri použití rovnakej strely v zbraniach rovnakého kalibru ale rôznej hmotnosti, je energia spätného nárazu nižšia pri ťažšej zbrani v našom prípade o 25 %. Pri riadkoch 6 a 8 môžeme vidieť, že čím vyššia je hmotnosť prachovej náplne v porovnaní s hmotnosťou strely, tým je podiel dodatočnej hybnosti na hybnosti spätného nárazu vyšší.
 
Subjektívne hodnotenie spätného nárazu je veľmi ťažké. Pre niekoho je streľba z pušky ako „maslo“ a pre druhého bude rovnaká zbraň „ kopať ako kôň “. Aby bolo možné zachytiť energiu spätného nárazu, musí byť vynaložená práca vo forme brzdnej sily. Brzdná sila je závislá od brzdnej dráhy, čím dlhšia tým menší spätný náraz. Vo všeobecnosti sa pre zníženie účinku spätného nárazu využívajú úsťové brzdy, gumené botky na pažbe pušky, ramenné vypchávky ( literatúra uvádza schopnosť znížiť spätný náraz o 45 % ) a vhodný postoj pri streľbe. V odbornej tlači sa môžeme dočítať, že dnešnými úsťovými brzdami je možné znížiť spätný náraz až o 60%. Negatívom takéhoto riešenia zostáva silnejší zvukový efekt pri výstrele a niektorý upozorňujú na možnosť zásahu časti výmetných plynov tváre strelca.
 
clanok_spatmy_raz_obr1Je veľmi dôležité už pri výbere zbrane udržať primeraný vzťah medzi kalibrom a hmotnosťou zbrane. Ako vidieť z pripojeného obrázku príma rameno strelca spätný náraz v mieste, ktoré je pod osou hlavne, čim dochádza k vzniku dvojice síl. Táto dvojica síl spôsobuje otáčanie pušky ústím smerom hore, čim sa hlaveň odkláňa od pôvodnej polohy pri mierení. V okamihu výstrelu sa os hlavne posunie o uhol zdvihu.

clanok_spatmy_raz_obr2

Tento je závislý napr. na spôsobe zalícenia, zmene sily držania zbrane, presnosti založenia zbrane o ramena. V okamihu výstrelu musí mať zbraň vždy rovnaké podmienky. Zvládnutie tejto podmienky je jedným z rozhodujúcich faktorov pre úspešnú streľbu. Svoju úlohu pri vzniku uhlu zdvihu zohráva aj vibrácia hlavne. Pri výstrele dochádza k rozkmitaniu hlavne zbrane. Počet a veľkosť kmitov je závislá od hrúbky hlavne. Čím hrubšia hlaveň, tým bude vibrácia menšia. Súčasne s hlavňou vibruje aj ústie hlavne. Vibrácie hlavne začínajú skôr, ako strela opustí hlaveň, konečný smer strely bude preto závislý od fázy kmitania ústia v okamihu, keď ju táto opúšťa. Ak v okamžiku, keď strela opúšťa ústie hlavne, toto kmitá smerom hore, bude uhol zdvihu väčší ako v opačnom prípade. Najdôležitejšie je však to, aby bol uhol zdvihu konštantný a jeho zmenou nedochádzalo k rozptylu výstrelov. 

clanok_spatmy_raz_tabulka2

 
Verím, že uvedené informácie pomôžu poľovníckej verejnosti nie len oboznámiť sa so šírkou problematiky spätného nárazu, ale tiež prispejú k ďalšiemu zvyšovaniu úspešnosti praktickej streľby.

Autor: Ján Krnáč

 

Komentáre

  Upozorni ma  
Upozorniť na