YİVSİZ yivli TEK KURŞUNLARDA (Rifled Slug) JİROSKOPİK STABİLİTE VARMIDIR?Uzun yazı okumayı sevmeyenler için sorunun cevabını baştan vereyim
EVET. Ama sınırlı mesafede. Nasıl ve hangi mesafede olduğunu merak edenler için yazının devamında gerekçeleri açıklayacağım.
Uzun senelerdir kabul gören görüş, yivsiz tek kurşunların shuttlecock ya da badminton topu gibi, ağırlık merkezi önde ve eteklerine binen hava akımı ile ve sürüklenme stabilitesi ile hareket ettikleri idi. Rifled slug adı verilen etrafında kanatçıkları olan tek kurşunlarda, bu kanatçıkların ezilerek namlu ve şok genişliğine uygun çapa gelmeleri amacıyla yapıldıkları varsayılıyordu. Kanatçıkları olmayan yivsiz tek kurşunlar gerçekten sürüklenme stabilitesi ile hareket ediyorlar.
1960 lı yıllardan beri rifled slug adı verilen yivsiz yivli tek kurşunların kendi etraflarında döndüğü biliniyor. Bu dönmenin kanatçıklara binen hava akımı ile oluştuğu düşünülüyor ve "aerodinamic slug" başlığı altında US Patent dairesinden alınmış bir sürü patent de var. Ayni yanılgıya CFD analizlerime bakarak ben de düşmüşüm:
Taofledermaus 26 Ocak 2017 tarihinde YouTube kanalında yayınladığı süper yavaş çekim videosunda Foster slugların namludan çıktıktan sonra kendi etraflarında döndüğünü gösterdi: (Dönüş sayısının 700 rpm civarında olduğunu ve bunun jiroskobik stabilite için yeterli olmadığını söylüyor, kameranın 8800 fp yavaş çekim hızını hesaba katmamış)
Kendisi ile yazışmalarımda (okuduğum patent yazılarının etkisiyle) dönmenin kanatçıklara binen hava akımı ile olduğunu iddia etmiştim, o da dönmenin namlu içinde başladığını. Ancak yanılmışım. Hem Taofledermaus, hem Sn. Tevfik Gün hem de benim (RX0 II kameramla) yavaş çekimler hep sağa dönüş gösteriyor (kanatçıklar rüzgar gülü etkisi yapsa dönüş sola doğru olacaktı). O zaman dönüş namlu içinde başlıyor tezi doğru. Yivsiz yivli tek kurşunun namlu içinde nasıl döndüğüne bakalım:
9-11 derece açıya sahip kanatçıklar namluya sürtünürken vida hareketi gibi bir dönme meydana geliyor, kanatçıklar sağa yönelik olduğundan dönme sağa doğru. Hesaplamalar yivsiz namluda 1:38 - 1:47 inç bir dönme oranı olduğunu gösteriyor. Bunun sonucunda ortaya çıkan dönme, elbette yivliler gibi 200-300 bin devir değil. Ancak rifled slugların namlu çıkış hızına da bağlı bir devir sayısı ile dönerek namluyu terk ettiği anlaşılıyor.
Foster slug atılmış temiz bir namludaki izler de bu görüşü destekler nitelikte:
Rifled slug kanatçıklarının izleri kaval namluyu sanki yivlenmiş gibi gösteriyor
George N. Vitt kanatçıklara binen hava akımına göre yaptığı hesaplarda 12 gauge slug için 1200 fps hızda dakikada 6750 devir hesaplamış:
https://answers.outdoorlife.com/forum/guns/shotguns/2464-will-a-rifled-slug-really-spin-properly-when-it-leaves-a-smoothbore-shotgun-barrel Outdoorlife forumda rifled slugların 10.000, yivli şok ile 40.000 devir yaptıklarını yazmışlar (tablonun kaynağını bulamadım)
Tüm bunlara karşın hala bu devir sayısının jiroskobik stabilite için yeterli olmadığı söylemleri var. Yeterli mi değil mi biraz fiziğe girerek bakmak lazım.
Klasik mekanikte momentum ya da devinirlik, bir nesnenin kütlesi ve hızının çarpımıdır; (p = mv). Hız gibi, momentum da vektörel bir niceliktir, yani büyüklüğünün yanı sıra bir yöne de sahiptir. Açısal momentum, herhangi bir cismin dönüş hareketine devam etme isteğinin bir göstergesidir ve bu nicelik cismin kütlesine, şekline ve hızına bağlıdır. Açısal momentum bir vektör birimidir ve cismin belirli eksenler üzerinde sahip olduğu dönüş eylemsizliği ile dönüş hızını ifade eder.
Belirli bir devir sayısının üzerinde açısal momentum yerçekimi etkisini yenecek gücün üzerine çıkarsa dönen cisim bir eksende sabit kalır. Jiroskobun ve jiroskobik dengenin temeli budur: Aşağıdaki videoda kendi etrafında dönen bir paranın, belirli devir sayısının üstünde dengede durduğunu, sürtünme etkisi ile devir sayısı düşünce önce yalpalamaya (precession) başladığı, sonra dengesini kaybedip devrildiğini izleyebilirsiniz:
Yukarıdaki şekilde dönen bir topaç'ın ne zaman, hangi dönüş sayısının altında yalpalamaya başladığı fiziksel formül ile hesaplanabilmektedir.
Şimdi tekrar baştaki konuya dönelim. Kanatçıklı Yivsiz tek kurşunlar belirli bir devirde namludan çıktığına göre, bu hesaplara göre hangi devir sayısında jiroskobik dengeyi kaybettiğini bulalım.
Yivsiz tek kurşunlar cüsseleri, yapıları, yüksek sürüklenme katsayıları (düşük balistik katsayıları) nedeniyle çok kısa sürede hız kaybederler. G.N. Vitt US3200751 no.lu patentinde yivsiz tek kurşunlar için menzili içinde ortalama hızının 1200 fps civarında olduğunu ifade etmiştir ki (ses hızı 1116 fps) bence de mantıklı.
Bu durumda 18,51 mm çapta 32 gram bir Foster tek kurşunun 1200 fps (365 m/s) hızda yalpalamadan jiroskobik dengede kalacağı en düşük devir sayısını hesaplayalım:
Dakikada 3217 devir bulduk. Bu devir sayısı altına düşünce yalpalama başlayacaktır. Pekiyi bu jiroskobik stabilite kaç metrede mümkün. Ona balistik tablodan bakabiliriz:
Piyasadaki tek kurşunların namlu çıkış hızını yaklaşık 1450 fps (442 m/s) olarak alırsak Foster için:
Yaklaşık 55 yarda (50 metre) içinde jiroskobik stabiliteye sahip olduklarını söyleyebiliriz.
Çok kaliteli olmasada 50 metredeki hedefte benim yavaş çekim videomda bunu bir değerlendirmek istedim:
Videoyu defalarca izleyerek Kurşunun hedef dairesinin alt kenarından vuruş noktasına kadar yaklaşık 2 saniyede 3 devir attığını izledim. Yaklaşık 2 saniyede 3 devir dakikada 90 devir olur. Video 40 kez yavaşlatılmış olduğundan 90x40 = 3600 rpm eder. Zaten vuruş noktasına yaklaşırken yalpalama başlıyor. Bu da yukarıda fizik formülleriyle hesapladığımız değerlere uyuyor.
SONUÇ:1.
Kanatçıklı yivsiz tek kurşunlarda (Rifled Slug)
jiroskopik stabilite (Spin stability)
vardır2. Ağırlık ve çapı dolayısıyla kazandığı açısal momentum yivlilere göre yüksek olduğundan
3500 rpm jiroskopik stabilite için en alt sınırda yeterli olmaktadır
3. Yivsiz tek kurşunlar yüksek sürüklenme katsayıları nedeniyle süratle hız kaybederler, bu nedenle
jiroskobik stabilite 50 metre civarındadır Saygılarımla
Konu: YİVSİZ yivli TEK KURŞUNLARDA (Rifled Slug) JİROSKOPİK STABİLİTE VARMIDIR? (Okunma sayısı 2436 defa)