bc pneumatic airgun 08v11.8 sin seguridad

T r e n č i a n s k a u n i v e r z i t a A l e x a n d r a D u b č e k a

v T r e n č í n e

BAKALÁRSKA PRÁCA

2008 Michal GODOVIČ

PDF vytvorené pomocou skúšobnej verzie pdfFactory Pro www.pdffactory.sk

http://www.pdffactory.sk


Vedúci bakalárskej práce : Ing. Ján TVAROŽEK, PhD.

Trenčín, 2008 Michal GODOVIČ

NÁVRH VZDUCHOVEJ ZBRANE KALIBRU 5,5MM S ÚSŤOVOU RÝCHLOSŤOU NAD 200M/S

TRENČIANSKA UNIVERZITA

ALEXANDRA DUBČEKA V TRENČÍNE

Fakulta špeciálnej techniky




Trenčianska univerzita A. Dubčeka v Trenčíne - Fakulta špeciálnej techniky Katedra špeciálnej, výrobnej a mobilnej techniky Šk. rok: 2007/2008

ZADANIE BAKALÁRSKEJ PRÁCE Študent: Michal GODOVIČ Odbor: Konštrukcia a výroba špeciálnej techniky

NÁVRH VZDUCHOVEJ ZBRANE KALIBRU 5,5MM S ÚSŤOVOU RÝCHLOSŤOU NAD 200M/S

Názov témy:

Rámcová metodika práce: 1. Technické vlastnosti 2. Vnútorná balistika 3. Výpočet 4. Hodnotenie účinnosti

Rozsah grafických prác: Podľa potreby určenia vedúceho bakalárskej práce Doporučený rozsah textovej časti

35-50 strán podľa normy

Zoznam doporučenej literatúry: 1. BEER, S., PLÍHAL, B., VÍTEK, R., JEDLIČKA, L.,: Vnitřní balistika loveckých, sportovních a obranných zbraní (Vnitřní balistika LSOZ), VYSOKÁ ŠKOLA BANSKÁ, Ostrava 2007 2. KADAŇKA, V.: Vnitřní balistika hlavnňových zbraní, Naše vojsko, Praha 1985 3. POPELÍNSKÝ,L.: Vnitřní balistika vzduchovky, Střelecká revué, č 2 a 3/1980 4. KAMINSKÝ, J.: , Využití pracovního prostoru písových kompresorú SNTL, Praha 1982

Vedúci bakalárskej práce: Ing. Ján TVAROŽEK, PhD Alfonz Hlobeň Prof. Ing. Lubomír Popelínský, DrSc. Ing. Alexander Koten Jaroslav Červík

Konzultanti:

Ing. Karol Hučko Dátum zadania bakalárskej práce: 08.10.2007 Dátum odovzdania bakalárskej práce:

18.08.2008

Doc. Ing. Peter Lipták CSc. Doc. Ing. Oto Barborák CSc. vedúci katedry dekan FŠT




Fakulta špeciálnej techniky PROJEKT PRE ŠVOČ Trenčianska univerzita A. D. v Trenčíne Michal Godovič

4

PREHLÁSENIE

Prehlasujem, že som celú bakalársku prácu, vrátane všetkých príloh vypracoval(a)

samostatne. Pri zadaní bakalárskej práce som bol(a) oboznámený(á) s predpismi pre jej

vypracovanie.

V Trenčíne, dňa 30.07.2008

Michal Godovič

Podpis študenta





5

ABSTRAKT

Cieľom tejto práce je naznačiť postup pri návrhu a konštrukcii vzduchovej zbrane.

Pre návrh odsimulovať výstrel a vyvodiť obecné závery. Pri ktorých je vhodné spomenúť

účinnosť s ktorou stroje pracujú.

Štruktúra dokumentu je rozdelená na 4 hlavné časti . Prvá časť zoznamuje čitateľa

s rôznymi konštrukciami a približnými požiadavkami kladenými autorom na tento typ

zbraní. V ďalšej kapitole je postup výpočtu vnútornej balistiky s tabuľkami a grafmi..

V kapitole konštrukcia je sledovaný návrh a rozloženie častí vetrovky s odvolaním na

požiadavky vyplávajúce s predošlých častí dokumentu. Ukončenie správy tvorí porovnanie

účinnosti vzduchovky a vetrovky. Ďalej sú navrhnuté možnosti zvýšenia účinnosti..

Táto práca by nemohla vzniknúť bez cennej pomoci a motivácie konzultantov. Za čo

som im veľmi vďačný.

Práca obsahuje :

Počet strán 47

Počet fotografií 10

Počet obrázkov 16

Počet tabuliek 4

Počet použitých zdrojov citovanej literatúry 5





6

ABSTRACT

Der Ziel dieses arbeit ist zeigen der Vormarsch bei vorschlagung und

konstrulierung eines Luft gewehrs. Fur der Forschlag ein schus simulieren und erfahren

dafon algemeine Abschluse.

Die Strukture des Dokumentes ist in 4 Hautptteile verteilt. Die erste teil kennlerent der

Lieser mit verschiedene konstrukcion weisen und willen der Autoren dieser Arbeit auf

diese typ waffen. In nechste kapitole ist Vorlauf bei zahlung Drin balistik mit Tafel und

grafen. In der Kapitolle das Konstrukcion ist gezeigt Vorschlag und verplatzung

hauptteilen des uftgewehrs mit aufmerksamkeit auf vorrige teile der Dokument.

Die End dieser Nachricht bildet gleichung efektivitat zwischen luftgewehr und

pneumatische luftgewehr. Weiter sind worschlagene moglichkeiten verhohung die

efektivitat.

Diese arbeit konnte nicht erscheinen ohne hilfe und motivacion der Konsultanten und

damit binn ich in dankbar.





7

OBSAH Strana

ZOZNAM OBRÁZKOV, GRAFOV A PRÍLOH ................................................................. 8

ZOZNAM SKRATIEK A SYMBOLOV .............................................................................. 9

1 TECHNICKÉ VLASTNOSTI ................................................................................. 10

1.1 VZDUCHOVKY ..................................................................................................... 12

1.2 PLYNOVKY............................................................................................................ 13

1.3 VETROVKY............................................................................................................ 16

1.4 TECHNICKÉ POŽIADAVKY................................................................................ 18

2.1 VNÚTORNÁ BALISTIKA VETROVKY.............................................................. 24

2.2 VÝPOČET VNÚTORNEJ BALISTIKY................................................................. 29

3 KONŠTRUKCIA..................................................................................................... 35

3.1 NAPÍNACÍ MECHANIZMUS................................................................................ 36

3.2 VENTILOVÝ MECHANIZMUS............................................................................ 38

4 ÚČINNOSŤ ............................................................................................................. 39

4.1 ZVYŠOVANIEÚČINNOSTI ................................................................................... 39

4.2 POROVNANIE ÚČINNOSTI VETROVKY S VZDUCHOVKOU........................ 41

ZÁVER ................................................................................................................................ 44

ZOZNAM POUŽITEJ LTERATÚRY..................................................................... 46





8

ZOZNAM OBRÁZKOV, GRAFOV A PRÍLOH Strana

Obr. 1. Rôzne strely kalibru 4,5mm pre vzduchové zbrane ..................................... 10 Obr. 1.1.1 Schéma vzduchovky..................................................................................... 12 Obr. 1.1.2 Vzduchovka Slávia 631................................................................................ 13 Obr. 1.1.3 Hlavné časti vzduchovky ............................................................................. 13 Obr. 1.2.1 Schéma plynovky ......................................................................................... 14 Obr. 1.2.2 Plynovka TAU 6 .......................................................................................... 14 Obr. 1.2.3 Hlavné časti plynovky.................................................................................. 15 Obr. 1.3.1 Schéma funkčného cyklu vetrovky s tlakovou komorou ............................. 17 Obr. 1.3.2 Schéma vetrovky s tlakovou komorou......................................................... 17 Obr. 1.3.3 Prvá vetrovka s tlakovým kontajnerom Girardoni ...................................... 17 Obr. 1.3.4 Moderná vetrovka CZ200T.......................................................................... 20 Obr. 1.3.5 Schéma funkčného cyklu vetrovky s tlakovým kontajnerom ...................... 21 Obr. 1.4.1 Schéma tvorby požiadaviek na zbraň........................................................... 19 Obr. 1.4.1.1 Porovnanie striel 4,5mm a 5,5mm ............................................................... 20 Obr. 1.4.2 Ryhy tvoriace asymetriu čelnej plochy strely, zväčšené 40x....................... 21 Obr. 1.4.3 Vodiaca časť strely zväčšená 40x ................................................................ 21 Obr. 1.4.4 Vetrovka CROSMAN, typovej rady SHERIDAN mod.392........................ 23 Obr. 2.1.1 Schéma vetrovky.......................................................................................... 24 Obr. 2.2.1 Graf priebehu veličín v závislosti na dráhe strely........................................ 32 Obr. 2.2.2 Graf priebehu veličín v závislosti na dráhe strely........................................ 33 Obr. 2.2.3 Graf priebehu veličín v závislosti na dráhe strely........................................ 34 Obr. 2.2.4 Graf priebehu veličín v závislosti na dráhe strely........................................ 34 Obr. 3.1.1 Návrh usporiadania hlavných častí GOD-HLO-08...................................... 33 Obr. 3.1.2 Schéma napínacieho mechanizmu ............................................................... 36 Obr. 3.1.2 Možné riešenie geometrie napínacieho mechanizmu GOD-HLO-08.......... 36 Obr. 3.1.3 Možné riešenie ventilovo-spúšťového mechanizmu GOD-HLO-08 ........... 37 Obr. 3.1.4 Konečné riešenie napínacieho mechanizmu GOD-HLO-08........................ 40 Obr. 4.2.1 Simulácia výstrelu vzduchovky Ing. Kotenom ............................................ 43 Tabuľka 2.2.1 Tabuľka 3.1 Priebeh vnútro balistických veličín ......................................... 30 Tabuľka 4.1.1 Vplyv objemu prepúšťacieho kanálika na účinnosť vetrovky ..................... 39 Tabuľka 4.1.2 Vplyv hmotnosti strely na účinnosť energie plynu ...................................... 40 Tabuľka 4.2.1 Porovnanie účinnosti vzduchovky s vetrovkou............................................ 41

Príloha 1 Výpočtový program v MATLABe

Príloha 2 Denník prác

Príloha 3 Sprava o činnosti za obdobie praxe v Českej Zbrojovke Uhersky Brod

Príloha 3 Výkresová dokumentácii

Príloha X+2 CD s obsahom Bakalárskej práce





9

ZOZNAM SKRATIEK A SYMBOLOV MPa – tlak v Pa.106 Sk – Slovenská koruna g – gram m – meter kg – kilogram CO2 – kysličník uhličitý π– Rudolfovo číslo mq – hmotnosť strely [ kg] a – zrýchlenie [ms-2] F – celková sila pôsobiaca na urýchlenie strely [F] p – hodnota tlaku pôsobiaca na strelu v hlavni [Pa] patm – hodnota atmosférického tlaku pôsobiaca proti pohybu strely v hlavni [Pa] a – hĺbka drážky [m] b – šírka drážky [m] d´ – priemer vývrtu hlavne medzi dvomi protiľahlými poliami [m] d – priemer vývrtu hlavne medzi dvomi protiľahlými drážkami [m] kφ – súčiniteľ pasívnych odpor strely pre drážkovaný vývrt hlavne [-] mPL – hmotnosť plynu pripraveného k expanzii [kg] pK – hodnota stlačeného plynu [Pa] κC – polytropický exponent [-] V1 – objem stlačeného plynu [m3] VSK – škodlivý počiatočný objem za strelou [m3] VS – škodlivý objem prepúšťacieho kanáliku [m3] x – dráha strely [m] LK – dĺžka valca v ktorom prebehne kompresia plynu [m] DV – priemer valca v ktorom prebehne kompresia plynu [m] L4 – dĺžka valca plynu určeného pre kompresiu [m] DV – priemer tohto valca [m] LKA – dĺžka prepúšťacieho kanálika [m] DK – priemer prepúšťacieho kanálika [m] LKA – dĺžka prepúšťacieho kanálika [m] DK – priemer prepúšťacieho kanálika [m] T0 – počiatočná teplota v [K] e-007– hodnota vynásobená 107

Kη – účinnosť pri zmene objemu kanáliku [%]

1+iKKE – kinetická energia so zohľadnením vplyvu objemu kanáliku, s jeho pôvodnou, nezmenenou hodnotou [J]

2KKE – kinetická energia so zohľadnením vplyvu objemu kanáliku, s jeho hodnotou zmenšenou o jednu polovicu, v porovnaní s predchádzajúcim modelom [J]

Mη – účinnosť pri zmene hmotnosti strely [%]

iMKE – kinetická energia so zohľadnením vplyvu hmotnosti strely s pôvodnou nezmenenou hodnotou [J]

1+iMKE – kinetická energia so zohľadnením vplyvu dvojnásobnej hmotnosti strely [J]

EK – objemový potenciál [Jm-3]

EKη – účinnosti podľa objemového potenciálu [%]





10

1. TECHNICKÉ VLASTNOSTI Pre vzduchovky, plynovky a vetrovky bude použité súhrnné označenie: vzduchové

zbrane.

Vzduchové zbrane patria do zvláštnej skupiny palných zbraní. Súčiastky ako

hlaveň, pažba a spúšť sú často na nerozoznanie od štandardných ručných palných zbraní.

Základným rozdielom je zdroj energie, ktorí udeľuje strele kinetickú energiu. U

ručných palných zbraní je to horúci plyn vytvorený horením prachových zŕn

o maximálnom tlaku od 85-100 MPa. Vzduchové zbrane zriedka pracujú s väčším tlakom

ako 18 MPa. S tohto porovnania je zrejmé, že vzduchové zbrane dosahujú značne menších

úsťových rýchlostí, s čoho vyplýva i nízka kinetická energia (max. 30J, bežne však do 17J)

a malý dostrel.

Ďalším charakteristickým znakom je malý kaliber. Najrozšírenejší je 4,5 mm (4,49;

4,50; 4,51 mm strelivo JSB) o približnej hmotnosti 0,5 gramu (0,535; 0;520g JSB). Rôzne

strely je možné vidieť na obr.1

Obr. 1.: Rôzne strely kalibru 4,5mm pre vzduchové zbrane

Ďalšie kalibre 5, 5,5, 6,35, 7,62, 9, 12,7 a 13mm sa používajú v menšej miere.

Kaliber 13mm je výnimočný a podľa dostupných prameňov tohto kalibru je vyrobených

a dochovaných najviac pár desiatok kusov.

S narastajúcim kalibrom narastá hmotnosť strely, čo sa prejavuje na menšej

citlivosti voči parazitným javom (bočný vietor, dážď) a napomáha k lepšej presnosti pri

streľbe na väčšie vzdialenosti. Nevýhodou je vyššia jednotková cena, niekedy vyšší čelný





11

odpor a nižšie úsťové rýchlosti (pri približnom zachovaní kinetickej energie). Zvláštnosťou

je celosvetové zachovanie pomeru dĺžky ku priemeru strely. Najčastejšie rozmery sú

v pomere: dĺžka strely je rovná maximálne dvojnásobku kalibru.

Úsťová rýchlosť striel vystrelených zo vzduchoviek sa štandardne pohybuje

v intervale 120- 244 m.s-1 pre kalibre 4,5mm (0,5g), pre kaliber 5,5mm(1g) je štandardná

horná hranica 200 m.s-1. Pochopiteľne sú konštrukcie ktoré umožňujú vyššiu úsťovu

rýchlosť. Vyskytujú sa skôr ojedinele pre legislatívne obmedzenia výkonu a zvýšené

technické nároky.

Miesto vzduchových zbraní má svoj význam pri športovej a rekreačnej streľbe, pri

odstrele malej škodnej zvery (drobné hlodavce, ak to parametre zbrane dovoľujú je možné

úspešne poľovať na čiernu zver - USA), v minulosti pre základný výcvik brancov v ČSSR.

Veľkému rozšíreniu vzduchoviek všeobecne napomáha ich nízka jednotková cena.

Ktorá sa pohybuje pre pušky od 2 000 Sk (čínske výrobky) do 80 000 Sk (športové

vetrovky pre Olympijské hry). Nízke náklady na streľbu – max 0,5-1Sk na výstrel.





12

1.1 VZDUCHOVKY

Prvé konštrukcie pochádzajú z obdobia lepšieho technického zvládnutia strojárskej výroby.

Ako prvé sa začali používať pružinové vzduchovky, obsahovali pružnú súčiastku (kožený

mech) konečného objemu, ktorá bola stlačená pružinou. Ich masové rozšírenie bolo

zaznamenané v 20. storočí. Dnes najbežnejším predstaviteľom tohto druhu je pružinovo-

piestová vzduchovka Obr. 1.1.1. Patrí medzi najlacnejšie a najrozšírenejšie vzduchové

zbrane. Ich funkčný princíp spočíva v akumulovaní energie v pružinovom zásobníku

energie (najčastejšie skrutková, ojedinele plynová pružina). Tato energia po uvoľnení

spúšte udeľuje rýchlosť značne hmotnému piestu (200g Slávia 634, 238g Slávia 631). Piest

stláča atmosférický vzduch, ktorý udeľuje rýchlosť strele. Hlavné časti sú vidieť na Obr.

1.1.2. Princíp funkcie je schematicky naznačený v Tabuľke 1.1.1 Ich nevýhoda je

v dynamických rázoch piestu počas pohybu strely v hlavni, tento jav spôsobuje kmitanie

zbrane čo má za následok zvýšený rozptyl. Hlavným parazitným javom je teda odraz

piestu. Okrem spomínanej nepresnosti zapríčiňuje zrýchlený pokles tlaku za strelou.

Prejavuje sa to zníženej účinnosti objemovej kapacity kompresného priestoru. Mechanická

účinnosť dosahuje štandardne hodnotu 30±4%. Pri pružinovo-piestovych vzduchovkách je

nutné zabezpečiť predpätie pružiny piestu, čo sa znova premieta na zníženú energetickú

účinnosť. Existujú rôzne konštrukcie s proti bežnými piestami. Ich náročnosť na

zosúladenie uvoľnenia piestov (prítomnosť 2 piestov, 2 pružín a 2 spúšťových

mechanizmov) a hlavne cena ich znevýhodňuje v porovnaní s jedno – piestovými

vzduchovkami. Nedosiahli masového rozšírenia.

Obr. 1.1.1.1 Schéma vzduchovky





13

Obr. 1.1.2 Vzduchokva Slavia 631

1- hlaveň, 2- valec (puzdro piestu), 3-piest, 4- pružina, 5- spúšťový mechanizmus

Obr. 1.1.3 Hlavné časti vzduchovky

1.2 PLYNOVKY

V 16. storočí bola medzi prvými seriovo vyrábaná plynovka Giffard. Označenie plynovka

vyplýva s použitia iného ako atmosférického vzduchu pre pohon strely. Spravidla to je

CO2. Hlavný dôvod použitia CO2 sú jeho priaznivé fyzikálne vlastnosti, t.j. skvapalňuje sa

pri nízkych tlakoch. Tekutá forma plynu je výhodná s pohľadu uskladnenia väčšieho

množstva pri prijateľnom konštantnom tlaku plnenia, je lacný a bezpečný. Plynovky aj bez

regulačného ventilu dosahujú veľmi dobrej rovnomernosti úsťovej rýchlosti. Ich funkčný

mechanizmus je znázornený na Obr. 1.2.1. Malé rozdiely úsťovej rýchlosti strely po sebe

nasledujúcich výstrelov viedli v minulosti ku konštrukcii celej rady plynových športových

zbraní Olympijského charakteru. Ako terčová zbraň sa v minulosti používala aj plynovka

TAU 6 na Obr. 1.2.2. Ich ďalšia prednosť spočíva v nízkych nárokoch a výrobných





14

nákladoch, pretože tlak v tlakovom kontajneri zriedka presahuje 5 MPa. Funkcia je

založená na týchto súčiastkach: tlakový kontajner, prepúšťací ventil a hlaveň (viď. Obr.

1.2.3.). Nedostatkom je závislosť na zdroji CO2, a nasiaknutie tesniacich elementov

(obyčajných O krúžkov) plynom. Tým sa obmedzujú podmienky použitia O krúžkov ako

tesnenia. Riešením je špeciálny materiál, ktorý je však drahší. Dynamické rázy ventilových

zariadení o orientačnej hmotnosti do 10g majú zanedbateľný vplyv na presnosť zbrane za

predpokladu neovplyvnenia pravidelného množstva plynu dodávaného za strelou.

Obr. 1.2.1.1 Schéma plynovky

Obr. 1.2.2 Plynovka TAU 6





15

1- hlaveň, 2- prepúšťací ventil, 3-úderník s bicou pružinou, 4- tlakový kontajner

Obr. 1.2.3 Hlavné časti plynovky





16

1.3 VETROVKY

Posledným sériovo vyrábaným typom sú vetrovky. Ich funkcia je závislá na

prítomnosti tlakového zásobníka, pripadne komory, kde je pred výstrelom stlačený vzduch

na vysoký tlak. Funkcia je totožná s plynovkou. Prítomnosť tlakového zásobníka

pracujúceho s tlakmi cca 18Mpa si však vyžaduje regulátor zabezpečujúci rovnomernú

úsťovú rýchlosť. Streľba je možná i bez regulátora, počet ran vystrelených s konštantnou

úsťovou rýchlosťou je ale menší. Obecne regulátory predražujú vetrovky. Princíp funkcie

vetrovky je schematicky naznačený v Obr.1.3.2 Okolnosti skvapalnenia vzduchu sú

nepriaznivé a náročné pre bežné podmienky, preto vetrovky pracujú len so stlačeným

vzduchom v plynnej podobe zriedka presahujúcim tlak 20MPa. Nevýhodou tohto typu

vetroviek je podmienka prístupnosti ku vysokotlakovým potápačským kompresorom, ktoré

sú okrem iného pre bežného spotrebiteľa cenovo náročné . Ručné pumpy sa v praxi

neosvedčili.

Druhý typ vetroviek s tlakovou komorou potrebuje pred každým výstrelom stlačiť

plyn vhodným najčastejšie pákovým mechanizmom. Princíp funkcie je schematicky

naznačený v Obr. 1.3.1. Rovnomerná úsťová rýchlosť je podmienená precízne navrhnutým

a vyrobeným ventilovým a napínacím zariadením (stlačenie plynu na rovnaký tlak

a objem, jeho následné konzistentné uvoľnenie). V súčasnosti je výroba tohto typu

vetroviek s daného dôvodu značne obmedzená. Na spúšťovo - ventilový mechanizmus sú

kladené vysoké požiadavky. Musí udržať vysoký tlak (približne 20MPa) s vynikajúcou

tesnosťou. Posuv ventilového telesa musí byť bez zakmitnutia a čo najrýchlejšie, inak

klesá účinnosť zvýšením miestnych strát. Uvoľnenie ventilu pomocou spúšťového

mechanizmu musí byť rýchle, plynulé s maximálnymi silovými hodnotami 10-40 N

(požiadavka spúšťového mechanizmu pre presnú streľbu) pri počiatočnom pôsobení síl na

spúšťovú páku 400- 500N. Ventilové telesá sú namáhané rázom, čím je ohrozená ich

životnosť, hoci sa konštruujú s ocelí triedy 14, 15 resp. 16. Možnosti zlepšovania

jednoranových – jednovýstrelových vetroviek spočívajú v prepracovanom prepúšťacom

a napínacom mechanizme.





17

Obr. 1.3.1 Schéma funkčného cyklu vetrovky s tlakovou komorou

Pre dosiahnutie vysokých počiatočných tlakov alebo objemov sa v niektorých

prípadoch používa viacstupňové pákové komprimovanie. Nevýhodou je prítomnosť

ďalšieho ventilového člena a možnosť vniku parazitných javov – závisiacich od okolností

stláčania plynu a správnej funkcie spätného a prepúšťacieho ventilu. [5].

Obr. 1.3.2 Schéma vetrovky s tlakovým kontajnerom

Obr. 1.3.3 Prvá vetrovka s tlakovým kontajnerom Girardoni kalibru 13mm bez regulačného

mechanizmu. Vo výzbroji špeciálnych jednotiek Rakúskej armády od cca 1787-1815. [7]

HLAVEŇ VENTILOVÝ MECHANIZMUS

SPUŠTOVY MECHANIZMUS

TLAKOVÁ KOMORA

NAPŃACÍ MECHANIZMUS





18

Obr. 1.3.4 Moderná vetrovka CZ200T bez regulačného mechanizmu s tlakovým kontajnerom

Ojedinele je možné stretnúť sa s vetrovkami s tlakovou komorou a zvláštnym

usporiadaním ventilového zariadenia – podobnému ako u plynoviek. Tieto viacranové

komorové vetrovky sú schopné vystreliť spravidla do 5 výstrelov na natlakovanie komory.

Úsťová rýchlosť je však nerovnomerná, preto sa vyrábajú iba ojedinele.

Dynamické rázy ventilových zariadení o orientačnej hmotnosti do 10g majú

zanedbateľný vplyv na presnosť zbrane za predpokladu neovplyvnenia pravidelného

množstva plynu dodávaného za strelou. Kvalitné konštrukcie sa v súčasnosti používajú pre

streľbu v Olympijských disciplínach, vo väčšine prípadov nahradili plynovky.

1.4 TECHNICKÉ POŽIADAVKY

Požiadavky na moderné výkonné vzduchové zbrane sú:

-Maximálna presnosť na vzdialenosť 50m (prioritná podmienka, dosiahnuteľná i na úkor

nesplnenia nižšie uvedených parametrov)

-Maximálna možná dopadová – úsťová rýchlosť

-Balistická krivka približujúca sa priamke

-Okamžitá pripravenosť k streľbe

-Príjemné správanie zbrane pri výstrele

-Minimálna hmotnosť 4kg

-Maximálna hmotnosť 6kg

-Primeraná napínacia sila

-Maximálna účinnosť

-Primerané rozmery

-Minimálna cena a finančné nároky na prevádzku





19

Obecne možno požiadavky formulovať podľa schémy na Obr.1.1. Charakteristický

je postup od cieľa k zbrani.

Obr. 1.4.1 Schéma tvorby požiadaviek na zbraň

Požiadavky sú v mnohých smeroch protichodné. Presnosť kompletu je závislá na

parametroch vývrtu hlavne (nami neovplyvniteľné parametre), parametroch steliva (

v súčasnosti nami neovplyvniteľné parametre) a presnosti spracovania ventilového

zariadenia.

Kombinácia maximálnej: účinnosti, presnosti a priamosti balistickej krivky, priamo

vyraďujú pružinovo-piestové vzduchovky. Pretože piest sa počas výstrelu odráža vytvára

rázy, ktoré znižujú presnosť.

Okamžitá pripravenosť k streľbe vyraďuje s kola plynovky a vetrovky s kontajnerom pre

zabezpečenie logistiky pri manipulácií s plynmi.

Kombinácia minimálnej ceny a finančných nárokov na prevádzku, okamžitej pripravenosti

k streľbe vyraďujú vetrovky s tlakovým kontajnerom.

Konštrukciu volím jedno kompresnú, jednoranovú, jedno výstrelovú vetrovku . Kaliber pre

streľbu na 50m je volený 5,5mm s dôvodu:

• Väčšej jednotkovej hmotnosti strely (cca 1gram) a následnej menšej balistickej

citlivosti voči parazitným javom v porovnaní so strelami kalibru 4,5mm.

• Lepších nabíjacích podmienok. Strelu s priemerom 5,5mm je možné ľahšie

uchopiť aj väčšími prstami.

TERMINÁLNA BALISTIKA POŽIADAVKY NA ÚČINOK

V CIELI

VONKAJŠIA BALISTIKA POŽIADAVKY NA LETOVÉ

VLASTNOSTI

VNÚTORNÁ BALISTIKA POŽIADAVKY NA

VNUTROBALISTICKÉ PARAMTERE

PARAMETRE ZBRANE NAPÍNACIE A SPÚŠTOVÉ

PODMIENKY





20

• Možnosti použitia striel .22 Short, .22 Long Rife prípadne pri veľmi vysokom

výkone .22 Winchester Magnum Rife, .22 Hornet. Reálne su použitelne iba olovene

strely, napr. .22 Short . Na obrázku nižšie je v strede vystrelená tato strela do

bavlny (pre minimálnu deformáciu.)

Obr. 1.4.1.1 Porovnanie striel 4,5mm a 5,5mm

• Možnosti použitia viac typov hlavní – rôzne počty drážok, rôzne stúpanie drážok...

Vysoká presnosť u vzduchových zbraní je vyžadovaná na základe nízkej kinetickej

energie vystrelenej strely. V prípade balistických rakiet postačuje rozptyl v rádovo 10-kach

metrov. Pri hodnotení rozptylu vzduchoviek sú smerodajné hodnoty v mm. Štandardne sa

používa hodnota rozptylu na vzdialenosť. Zjednodušený výpočet rozptylu je nasledujúci:

vystrelené rany (minimálne 10) do cieľa (papierový terč), kde sa následne zmeria poloha

najvzdialenejších zásahov. V skutočnosti by to mal byť priemer kružnice, ktorá opíše

všetky zásahy. Pre špičkové vzduchovky všeobecne, kalibru 4,5mm je hodnota rozptylu

4,6 mm na 10m v uzavretom prostredí (na 10 metrov vystrelených n striel vystrihne do

papierového terča ovál o maximálnej výške prípadne šírke 4,6 mm). V praxi je po 10

výstreloch s upnutej vetrovky (napr.: Feinwrkbau 600) vidieť iba vystrihnutý kruh

s priemerom totožným priemeru strely.

Maximálnu presnosť, ktorú sú vzduchovky všeobecne schopné dosiahnuť závisia od:

-Parametre hlavne

-Rovnomerná úsťová rýchlosť

-Presnosť vyrobeného streliva- najmä rovnaká hmotnosť, dokonale valcové vodiace časti,

rovnaká poloha ťažiska

-Rovnaké poveternostne podmienky – dosiahnuteľné iba v interiéri.

Parametre hlavne je možné ovplyvniť vhodným priemerom medzi dvomi

protiľahlými drážkami, resp. poliami. Ak sú dosiahnuté vhodné tolerančné hranice, strela

presnejšie kopíruje vývrt hlavne a dosahuje teoreticky najlepšej presnosti. Pretože výroba





21

novej hlavne je veľmi drahá, bude sa v počítať zo známymi parametrami sériovo vyrábanej

hlavne.

Rovnomerná úsťová rýchlosť je záležitosť rovnomernej hmotnosti strely a presnosti

ventilového zariadenia. Je žiaduce, aby ventilové zariadenie neobsahovalo pružiny pre

pohon mechanizmu s dôvodu eliminácie negatívneho vplyvu jeho funkcie. Pružiny

podliehajú únave a sú nosičom ďalších parazitných javov.

Pri výpočte je počítané zo strelivom známej hmotnosti, a priemeru. Pri dodaní

nekvalitného streliva – veľký rozptyl hmotnosti, ryhy, (viď Obr. 1.4.2 ), polohy ťažiska

a nevalcové vodiace plochy, (viď Obr. 1.4.3.), a pod., vkladáme do hlavne iné parametre

ako vo výpočte. S toho dôvodu je nevyhnutné zabezpečiť minimálne tolerancie streliva.

A tým zabezpečiť čo najrovnomernejšie obtekanie vzduchu okolo strely počas jej letu.

Ďalej rozhoduje rovnomernosť zarezania strely do vývrtu, tak aby po zarezaní do

vývrtu bola zabezpečená maximálna súososť hlavne a strely.

Obr. 1.4.2 Ryhy čelnej plochy diabolky, zväčšené 40x

Obr. 1.4.3 Vodiaca časť strely zväčšená 40x





22

Pri výpočte sa predpokladajú rovnaké poveternostné podmienky, ktoré sú

v skutočnosti pri terénnej streľbe nemožné. Prúdenie vzduchu v zástavbe, kroví, lese a pod

je turbulentné a z toho dôvodu je výpočet reálny iba za predpokladu viac-menej presných

zjednodušení. Výhodné je použiť čo najťažšiu strelu a vplyv prostredia zanedbať.

Neúmerné zväčšenie hmotnosti strely ale zapríčiní pokles úsťovej rýchlosti - vetrovka je

energeticky obmedzená.

Najplochejšia dráha strely je možná iba za vysokých rýchlostí. ,,Pomalšia strela je

vystavená dlhšie pôsobeniu tiaže,,. Plochá dráha strely je požadovaná za účelom

minimalizácie chyby odhadu vzdialenosti. Z historických vojenských skúsenosti je známe

minutie cieľa (nad, prípadne pod- strelenie cieľa). Situácia nastáva ak strela letela v osi

cieľu avšak príliš nad alebo pod, čo je zapríčinené zlým odhadom vzdialenosti cieľa

a veľkým prevýšením dráhy strely. Najčastejšie sa to stáva ak strela neletí plochou, ale

strmou dráhou letu, vtedy aj drobná chyba odhadu zapríčiňuje veľký rozdiel v zámernom

a cieľovom bode. Tento problém bol v období prvej svetovej vojny odstraňovaný čo

možno najvyššou úsťovou rýchlosťou a nahradením striel s guľatou špičkou - ostrou

špičkou. Za hornú hranicu je stanovená maximálna úsťová rýchlosť 310ms-1. Dôvodom sú

nepriaznivé zmeny vírenia pri prechode s nadzvukovej do podzvukovej rýchlosti a značnej

energetickej náročnosti kompresného mechanizmu.

Strely je možné vybrať s ponuky terčového streliva JSB – JOSEF SCHULZ

BOHUMIN. S pohľadu koeficientu odporu strely majú strely nepriaznivý tvar.

Okamžitá pripravenosť k streľbe je vlastnosť zbrane byť k dispozícií hneď,

a súčasne byť nezávislá na hnacej energii (tlakový kontajner, zvláštne typy plynu).

Predpoklad použitia je horská, neosídlená oblasť bez možnosti častého cestovania do mesta

ku kompresoru, alebo k inému plniacemu, prípadne výmennému zariadeniu.

Minimálna hmotnosť 4kg je stanovená s odvolaním na stabilnejšie správanie

v rukách strelca. Pretože sa nejedná o detskú zbraň, je vyššia hmotnosť pre podporenie

presnosti opodstatnená. Maximálna hmotnosť 6kg je limitovaná komfortným

obsluhovaním 1 osoby, nie je však podmienkou nevyhnutnou.

Primeranú napínaciu silu je vhodné voliť tak, aby bol vzduchovku všeobecne

schopný napnúť človek priemerného vzrastu s vynaložením primeranej sily. Hodnota však

nie je presne stanovená. Vysokú napínaciu silu možno brať ako aktívnu detskú poistku.

Maximálna účinnosť sleduje minimalizovať jalovú energiu nahromadenú do

mechanizmu (strelec sa pri napínaní a dosiahnutí rovnakej kinetickej energie z vetrovky

ako zo vzduchovky unaví menej).





23

Primerané rozmery reprezentujú nároky ergonómie. Pri nevhodnom umiestnení ťažiska

zbrane sa strelec pri streľbe rýchlo unaví a rozptýli sa jeho pozornosť, čo má za následok

zvýšenie chyby strelca. S tohto dôvodu bude uprednostnené usporiadanie BULL-UP, čo

znamená, že nábojová komora sa bude nachádzať za lúčikom spúšte.

Minimálna cena a finančné nároky na prevádzku majú za cieľ vyplniť medzeru na

európskom trhu. Dostupnosť vysokovýkonných vzduchoviek je obmedzená ich vysokými

cenami a drahými dovoznými poplatkami, pri často zložitej konštrukcii.

Do úvahy, z mnohých konštrukcií, pripadá výrobok značky CROSMAN, typovej

rady SHERIDAN mod.392 dosahujúci oficiálne úsťovej rýchlosti 208,9ms-1, v kalibri

5,5mm. Jeho nedostatkom je nedostupnosť v Európe, a nemožnosť overenia skutočnej

úsťovej rýchlosti. Nie je možné identifikovať napínací a spúšťovo ventilový mechanizmus,

porovnať rovnomernosť úsťovej rýchlosti a jej skutočnú hodnotu (v praxi sa často líši od

udávanej výrobcom). Nie je uvedená hmotnosť strely s ktorou bola dosiahnutá uvádzaná

rýchlosť 208,9 ms-1. Teda nie je možné vykonať výpočet kinetickej energie, ktorý slúži

najčastejšie pre porovnanie výkonu.

Ostatné vetrovky neprichádzajú do úvahy s dôvodu ich nízkej úsťovej rýchlosti.

Obr. 1.4.4 Vetrovka CROSMAN, typovej rady SHERIDAN mod.392

Pri voľbe orientácie napínacej páky bolo rozhodované medzi spodným a bočným

uložením. Spodné uloženie je estetické, vyhovujúce pre pravákov aj ľavákov. Zabraňuje

montáži dvojnožky. Preto bolo zvolené postranné napínanie s orientáciou na pravú stranu,

pri ktorom je navyše možné predlžiť napínaciu páku.





24

2.1 VNÚTORNÁ BALISTIKA VETROVKY

Hlavná pohybová rovnica strely [1], na ktorú pôsobí sila je:

Famq =. (2.1.1)

Kde: mq – hmotnosť strely (kg)

a – zrýchlenie (ms-2)

F – celková sila pôsobiaca na urýchlenie strely (F)

Obr. 2.1.1 Schéma vetrovky

Vzhľadom na malý pracovný tlak pôsobiaci na diabolku, prípadne brok alebo inú

strelu musíme odčítať pôsobenie atmosférického tlaku, prietlačného odporu a pod.

( )odpP

atmqqq pppSxmdtdvmam −−===

••

... (2.1.2)

Kde: p – hodnota tlaku pôsobiaca na strelu v hlavni [Pa]

S – plocha prierezu hlavne

podp – hodnota odporových tlakov pôsobiaca proti pohybu strely v hlavni

(zhŕňa prietlačný odpor a pôsobí pri zarezávaní strely do vývrtu…) [Pa]

patm – hodnota atmosférického tlaku pôsobiaca proti pohybu strely v

hlavni [Pa]





25

Odporové tlaky pôsobiace proti pohybu strely sú značne komplikované. S meraní

na hlavni kalibru 5,5 bolo zistené že sa sila Fo sa v závislosti od druhu streliva pohybuje

v intervale 10-50N na dráhe 40-60mm od prechodového kužeľa (proti pohybu strely).

SFp o

odp = [Pa] (2.1.3)

Plochu prierezu vývrtu hlavne S vypočítame zo vzťahu:

2.dkS S= [m2] (2.1.4)

Hodnota súčiniteľa ks je zo vzťahu:

+

+

=

•

baddba

kS 4π [-] (2.1.5)

Kde: a – hĺbka drážky [m]

b – šírka drážky [m]

d´ – priemer vývrtu hlavne medzi dvomi protiľahlými poliami [m]

d – priemer vývrtu hlavne medzi dvomi protiľahlými drážkami [m]

Pohyb strely v hlavni je značne komplikovaný. Najmä priebeh odporov, ktoré

pôsobia proti smeru zrýchlenia. Priebeh dynamického odporu je za daných podmienok

nemerateľný. Jeho veľmi približné výpočty sú možné na základe vyhodnotenia statického

odporu (zahrňujúceho deformácie) strely vo vývrte. Ďalšou komplikáciou je zahrdlenie

hlavne – Choky principiálne pripomínajúce systém GERLICH, (kalibrácia strely je však

značne menšia – hodnoty sú v promile - ojedinele v percentách). U terčových zbraní je ich

prítomnosť nevyhnutnosťou s dôvodu zníženia hodnoty rozptylu. Týmto zahrdlením sa dá

dosiahnuť lepších streleckých výsledkov aj s hlavní vyrobených s veľkou výrobnou

toleranciou (+0,04mm). Pri riešení v budúcnosti prichádza do úvahy metóda konečných

prvkov. V súčasnosti sa tieto zložité výpočty nahradzujú zavedením súčiniteľa fiktívnej

hmotnosti strely φ podľa [3]. Týmto sa vynásobí skutočná hmotnosť strely. Princíp

spočíva v urýchľovaní fiktívnej hmotnosti strely (ťažšej). Súčasne vyjadruje aj pomer

hmotnosti plynu k hmotnosti strely ovplyvňujúce pohyb strely.





26

( )odpatmq pppSxm −−=••

..ϕ (2.1.6)

Hodnota súčiniteľa fiktívnej hmotnosti strely je vyjadrená vo vzťahu 2.1.7. Pre čo

najvyššiu účinnosť je vhodné voliť čo najväčšiu hmotnosť strely ku hmotnosti plynu,

a hladký vývrt, ktorý má menší súčiniteľ pasívnych odporov strely. Hladký vývrt však

nevyhovuje s konvenčných dôvodov, pretože súčasným trendom je rotačná stabilizácia

strely.

q

PL

mmk

31

+= ϕϕ [-] (2.1.7)

Kde: kφ – súčiniteľ pasívnych odporov strely pre drážkovaný vývrt hlavne, pre

drážkovaný vývrt platí kφ =1,3

mPL – hmotnosť plynu pripraveného k expanzii

Hmotnosť plynu za strelou určíme zo vzťahu:

0.VmPL ρ= [kg] (2.1.8)

Kde: ρ – hustota vzduchu pri danej teplote [kgm-3]

Objem potenciálneho plynu:

4

2

0 4LDV Vπ

= [m3] (2.1.9)

Kde: DV - priemer puzdra piestu (komprimovaneho valca) [m]

L4 – dĺžka valca komprimovaného plynu

Konečná rovnica pre zrýchlenie a strely v hlavni vo vzťahu (2.1.10) pracuje

z polytropickou konštantou strednej hodnoty κC. Táto stredná hodnota nereprezentuje

skutočný dej, iba ho zjednodušuje na statický. Pritom expanzia plynu nie je počas výstrelu

konštantná. Odvod tepla do stien nie je rovnomerný po celej dĺžke expanzného potrubia.

V prípade vývoja je hodnota konštanty iba hrubou záplatou. Jej hodnotu je možné

ovplyvniť povrchom expanzného potrubia. Môžeme predpokladať že materiál by mal mať

obzvlášť vysokú tepelnú vodivosť pre čo najväčší odvod tepla do prostredia. Tým sa

koeficient polytropy zníži, s dôsledkom zvýšenia teploty ,,mrznúceho expandujúceho

plynu,,.





27

q

odpatmok

K

q

atm

m

ppVVp

SmppSa

C

..

1

ϕϕ

κ

−−

=−

= [ms-2] (2.1.10)

Kde: pK – hodnota stlačeného plynu [Pa]

κC – polytropický exponent

Okamžitú hodnotu objemu rozpínajúceho sa plynu VOK pôsobiaceho na strelu

určíme zo vzťahu:

xSVVVV SSKOK .1 +++= [m3] (2.1.11)

Kde: V1 – objem stlačeného plynu [m3]

VSK – škodlivý počiatočný objem za strelou [m3]

VS – škodlivý objem prepúšťacieho kanáliku [m3]

S – prierez hlavne [m2]

x – dráha strely [m]

Objem stlačeného plynu V1 v komore vypočítame zo vzťahu:

21 4

1VK DLV π= [m3] (2.1.12)

k

aK p

LpL 4= [m] (2.1.13)

Kde: LK – dlžka stlačeného plynu[m]

Hodnotu škodlivého objemu VS prepúšťacieho kanáliku určíme zo vzťahu (2.1.14).

Pre účinnosť vzduchoviek obecne je ideálna hodnota VS rovná nule (s komory prúdi plyn

priamo do hlavne). Pri navrhovaní hodnoty priemeru DK je vhodné zvoliť vhodný pomer

ku kalibru hlavne. Z dôvodu eliminácie strát škrtením je vhodné navrhnúť priemer totožný

s kalibrom zbrane. Vysoká hodnota VS je však hluchý objem, ktorý umožní plynu

neefektívne znížiť hodnotu tlaku. Na strelu pôsobí následné značne menší tlak ako v V1, čo

sa prejaví na nižšej hodnote úsťovej rýchlosti. V praxi sa priemer DK určuje

experimentálne, v našom prípade:

4

2K

KASDLV π

= [m3] (2.1.14)





28

Kde: LKA – dĺžka prepúšťacieho kanálika [m]

DK – priemer prepúšťacieho kanálika [m]

Ako počiatočnú hodnotu tlaku volíme 20 Mpa. Vyššie tlaky sa dosahujú zo značne

zvýšeným úsilím. Pre zvyšovanie hodnoty úsťovej rýchlosti volíme radšej väčší objem

stlačeného plynu V1. V prípade kompresie je zidealizovaný prípad izotermický. Skutočnosti

to nie je pravda. Plyn sa ohrieva a zvyšuje počas stláčania svoj tlak.

Výšku valca určeného pre kompresiu volíme 300mm a priemer tohto valca 30mm

(pre získanie čo najväčšieho objemu)

Kinetická energia (podľa vzťahu 2.1.15) je parameter informačného charakteru

a svoje uplatnenie má v terminálnej balistike a pri zaraďovaní zbrane do kategórií podľa

zákona o zbraniach a strelive. Do kategórie voľne predajných od 18 rokov patria

vzduchovky s úsťovou kinetickou energiou menšou ako 15 J.

22

22

•

==xmvm

E qqk [J] (2.1.15)

Priebežná informatívna hodnota tlaku za strelou potrebná pre vykreslenie priebehu

tlaku: C

OKKP V

Vppκ

= 1 [Pa] (2.1.16)

Priebeh teploty T4 počas výstrelu určíme zo vzťahu (2.1.17).

0

1

04 TppTT

C

C

K

P

−

=

κκ

[oC] (2.1.17)

Kde: T0 – počiatočná teplota v [K]





29

2.2 VÝPOČET VNÚTORNEJ BALISTIKY Po niekoľkých výpočtoch a volení parametrov vychádza pri počiatočných hodnotách:

cal=5.5e-3; kaliber zbrane [m]

b=0.54e-3; šírka drážky [m]

dp=5.51e-3; priemer vývrtu hlavne v poliach [m]

dd=5.56e-3; priemer vývrtu hlavne v drážkach [m]

mq=1.03e-3; hmotnosť strely [kg]

Fp=5; počiatočný odpor strely minutý na deformácie a trenie [N]

κc=1.26; polytropický exponent [-]

pa=101325; atmosférický tlak [Pa]

Dv=30e-3; vnútorný priemer tlakového valca [m3]

DK=3e-3; priemer prepúšťacieho kanáliku [m]

L4 =300e-3; dĺžka nekomprimovaného plynu [m]

Lka=20e-3; dĺžka prepúšťacieho kanálika [m]

a=180/pi; korekčný súčiniteľ pre výpočet uhlov v stupňoch

kf=1.30; súčiniteľ pasívnych odporov strely pre drážkovaný vyvrt [-]

rov=1.2930; hustota vzduchu pri 20o Celzia

L1=0.6 maximálna dĺžka páky [m]

L=0.6 dĺžka hlavne [m]





30

Tabuľka 2.2.1 Priebeh vnútrobalistických veličín

t[s] v[m/s] x[cm] pk [MPa] a [ms-2] T4 [oC] Ek [J] 0 0 0 4.0000 59.6069 20.0000 0 0.0000 0.0001 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0005 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0007 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0010 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0012 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0025 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0037 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0050 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0062 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0125 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0188 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0251 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0313 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0627 0.0000 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.0941 0.0001 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.1255 0.0001 4.0000 59.6069 20.0000 0.0000 0.0000 0.1569 0.0002 4.0000 59.6068 19.9999 0.0000 0.0000 0.3139 0.0007 4.0000 59.6066 19.9998 0.0001 0.0000 0.4709 0.0016 4.0000 59.6063 19.9995 0.0001 0.0000 0.6279 0.0028 3.9999 59.6059 19.9990 0.0002 0.0000 0.7849 0.0044 3.9999 59.6053 19.9985 0.0003 0.0000 1.5698 0.0177 3.9996 59.6006 19.9940 0.0013 0.0000 2.3547 0.0398 3.9991 59.5928 19.9865 0.0029 0.0000 3.1394 0.0707 3.9984 59.5819 19.9761 0.0051 0.0001 3.9239 0.1105 3.9975 59.5679 19.9626 0.0079 0.0001 7.8428 0.4419 3.9901 59.4511 19.8507 0.0317 0.0002 11.7514 0.9937 3.9779 59.2576 19.6647 0.0711 0.0002 15.6447 1.7653 3.9609 58.9887 19.4057 0.1261 0.0003 19.5180 2.7556 3.9392 58.6465 19.0748 0.1962 0.0004 28.0190 5.7282 3.8754 57.6388 18.0924 0.4043 0.0005 36.3494 9.7532 3.7920 56.3189 16.7874 0.6805 0.0007 44.4666 14.8066 3.6917 54.7308 15.1882 1.0183 0.0008 52.3351 20.8595 3.5777 52.9230 13.3276 1.4106 0.0009 59.9264 27.8789 3.4531 50.9456 11.2408 1.8495 0.0010 67.2195 35.8287 3.3212 48.8475 8.9637 2.3270 0.0012 74.1998 44.6706 3.1847 46.6738 6.5315 2.8354 0.0013 80.8593 54.3653 3.0462 44.4645 3.9776 3.3672 0.0014 87.1955 64.8721 2.9079 42.2539 1.3327 3.9156 0.0015 93.2105 76.1508 2.7715 40.0700 -1.3754 4.4744 0.0017 98.9095 88.1615 2.6384 37.9351 -4.1223 5.0383 0.0018 104.3012 100.8653 2.5095 35.8660 -6.8870 5.6025 0.0019 109.3960 114.2244 2.3857 33.8747 -9.6517 6.1633 0.0020 114.2061 128.2025 2.2675 31.9693 -12.4014 6.7172 0.0022 118.7444 142.7646 2.1550 30.1546 -15.1240 7.2616 0.0023 123.0241 157.8778 2.0485 28.4328 -17.8096 7.7945 0.0024 127.0591 173.5105 1.9478 26.8039 -20.4507 8.3142 0.0025 130.8627 189.6329 1.8530 25.2664 -23.0413 8.8194 0.0027 134.4482 206.2171 1.7637 23.8179 -25.5769 9.3093 0.0028 137.8283 223.2364 1.6798 22.4550 -28.0545 9.7833 0.0029 141.0153 240.6661 1.6010 21.1738 -30.4720 10.2409 0.0030 144.0207 258.4827 1.5270 19.9702 -32.8282 10.6821 0.0032 146.8557 276.6642 1.4577 18.8399 -35.1225 11.1068 0.0033 149.5305 295.1899 1.3926 17.7785 -37.3549 11.5151 0.0034 152.0550 314.0405 1.3316 16.7817 -39.5260 11.9072 0.0035 154.4384 333.1978 1.2743 15.8455 -41.6366 12.2834





31

0.0037 156.6890 352.6446 1.2205 14.9658 -43.6878 12.6440 0.0038 158.8151 372.3649 1.1700 14.1389 -45.6809 12.9894 0.0039 160.8239 392.3435 1.1225 13.3612 -47.6174 13.3201 0.0040 162.7225 412.5662 1.0778 12.6292 -49.4987 13.6365 0.0042 164.5172 433.0198 1.0358 11.9400 -51.3266 13.9389 0.0043 166.2142 453.6915 0.9962 11.2905 -53.1026 14.2280 0.0044 168.2525 480.4507 0.9489 10.5127 -55.3031 14.5791 0.0046 169.8049 502.4254 0.9129 9.9217 -57.0329 14.8494 0.0047 171.2701 524.5962 0.8790 9.3647 -58.7127 15.1067 0.0047 165.1613 514.2823 0.8945 7.6626 -57.9392 14.0483 0.0048 166.2850 535.8272 0.8627 7.1304 -59.5400 14.2401 0.0050 167.3302 557.5130 0.8327 6.6281 -61.0946 14.4197 0.0050 167.7847 567.5093 0.8195 6.4069 -61.7930 14.4981 0.0051 168.2241 577.5322 0.8066 6.1915 -62.4823 14.5742 0.0051 168.6485 587.5809 0.7941 5.9814 -63.1625 14.6478 0.0052 169.0586 597.6544 0.7819 5.7767 -63.8339 14.7191 Výsledné hodnoty V0 =2.1206e-004 Počiatočný objem nestlačeného plynu vo valci [m3]

pK = 4 000 000 Konečný tlak v kontajneri po stlačení plynu [Pa]

V1 =5.3717e-006 Konečný objem stlačeného plynu vo valci [m3]

VSK =1.4137e-007 Škodlivý objem prepúšťacieho kanáliku [m3]

VSS = 3.5492e-015 Škodlivý objem zadnej časti sférickej strely [m3]

φ s =1.3827 Koeficient fiktívnej hmotnosti strely pre teplotu 0oC [-]

F0 =2827 Maximálna sila pôsobiaca na piest [N]

Zvýšenie rýchlosti predlžovaním hlavne nie je perspektívne s dôvodu nízkeho tlaku

na ústi hlavne za strelou (0.78 MPa), kde je vyčerpaná tlaková energia plynu. Ďalšie

zvyšovanie rýchlosti bez zväčšenia konečného tlaku v kontajneri je možné zvýšením

objemu kontajneru. Táto úprava by si však vyžiadala zasadnú zmenu napínacieho

mechanizmu.

Ďalším ladiacim krokom pre zvýšenie rýchlosti strely je drobné zmenšenie

priemeru prepúšťacieho kanálika. Za minimálny priemer DK pri kalibri 5,5mm by sme

mohli zo skúseností s inými vzduchovkami obecne považovať 2mm. V skutočnosti sa pri

vývoji vzduchoviek priemer DK volí experimentálne. Preto je vhodné vyvŕtať prepúšťací

kanálik s priemerom 2mm a postupne zvyšovať jeho priemer až po hornú medznú hodnotu

- kaliber zbrane. Vo výpočte bol priemer volený 2mm ako informatívna hodnota.

Teplota plynov na konci výstrelu dosahuje značne nízkej hodnoty (-63,3oC) pri

polytropickom exponente κc=1.26. Značne nízka teplota môže mať za následok zmenšenie

objemu strely a následne prierezu vodiacej časti strely. Strela je horšie vedená drážkovým





32

vývrtom a znižuje sa presnosť streľby. Táto domnienka je pravdepodobne jedným

s dôvodov prítomnosti zahrdlenia hlavne (čoky) u terčových vzduchových zbraní. Toto

tvrdenie v súčasnosti je vhodné brať ako orientačné, pretože bez zmerania priebehu teploty

je táto informácia iba dohadom.

Pre zistenie priebehu vnútrobalistických veličín bolo odsimulovaných niekoľko

stoviek výstrelov. Jedny s posledných simulácií sú zobrazené nižšie.

Obr. 2.2.1 Graf priebehu veličín v závislosti na čase





33

Obr. 2.2.2 Graf priebehu veličín v závislosti na dráhe strely

Pre demonštráciu je výpočet a graf pre konštantný prietlačný odpor o hodnote 4 N na

celom úseku dráhy strely. Literatúra [3] uvádza pôsobenie odporu vplyvom zarezávania

strely do vývrtu na úseku 5mm, s vlastných meraní však vychádza výrazne dlhšia dráha

zvýšeného odporu (pre kaliber 5,5mm). Ďalej je vo výpočte zohľadnený úsťový

vymeniteľný nástavec ,, čoky,, značené FG (Gerlich). Samotné zavedenie tohto nástavca

znižuje úsťovú rýchlosť. Preto akékoľvek neopodstatnené zvyšovanie kalibračného tlaku

bude mať za následok znižovanie úsťovej rýchlosti. Pre porovnanie vplyvu bol

odsimulovaný výstrel bez nástavcu a s nulovým škodlivým objemom. Grafický výsledok je

možné vidieť na Obr. 2.2.3 a Obr. 2.2.4





34

Obr. 2.2.3 Graf priebehu veličín v závislosti na čase

Obr. 2.2.4 Graf priebehu veličín v závislosti na dráhe strely





35

3 KONŠTRUKCIA V tejto časti rozoberieme niektoré kľúčové časti vetrovky. Ako počiatočné podmienky

sú použité hodnoty s výpočtov s predchádzajúcej kapitoly. Celá konštrukcia u ktorej je

predpokladaná pracovná hodnota stlačeného vzduchu pk=4Mpa bola počítaná pre pkk=25

Mpa pretože pôvodne bola počítaná vetrovka na štandardný prevádzkový tlak 20Mpa. Po

konzultácií bolo zistene že niektoré prvky nie sú dimenzovatelné na takéto zaťaženie.

Obr. 3.1 Návrh usporiadania hlavných častí.





36

3.1 NAPÍNACÍ MECHANIZMUS

Podmienku primeranej napínacej sily F1 splníme ak vhodne vyriešime napínací

mechanizmus (viď. Obr.3.1.1)

Obr. 3.1.1 Schéma napínacieho mechanizmu

Namiesto funkcie F0 pre zjednodušenie realizujeme výpočet s konečného tlaku

v komore, pôsobiaceho na plochu prierezu valca určeného pre kompresiu, čím získame iba

maximálny tlak.

28275430..40

4.

22

0 ===ππ V

KKDpF [N] (3.1.1)

Dĺžka ramena l1 je obmedzená estetickým dojmom zbrane. S konštrukčného

dôvodu ju volíme rovnú dĺžke hlavne. Uhol φ je vhodné voliť pre interval (-5o,170o).

Zápornú hodnotu dolnej úvrate volíme s princípu vzoprenej páky. Po prekonaní 0o tlačí sila

FT na opačnú stranu a vzpiera sa o telo predpažbia, prípadne o teleso puzdra piestu. Tým

pádom nie je potreba silnej poistky pre pákový mechanizmus. Riešenie je použité podľa

vetroviek HLOBEŇ.





37

Zavedenie pomeru malých ramien3

2

ll

=λ (odvodené pre kľukové mechanizmy

spaľovacích motorov a zodpovedá λ=0,21-0,4). S výsledkov výpočtov a nárokov geometrie

napínacieho mechanizmu je nutné voliť λ≥2,12. Toto usporiadanie si vyžaduje zvláštne

usporiadanie napínacieho mechanizmu (vid. ďalej). Pôvodne bola volená dĺžka piestu

300mm čo zodpovedá výške stláčaného plynu. Pôvodne bolo predpokladané zvýšenie

tuhosti a ochrany vnútorného povrchu puzdra piestu. Táto dĺžka však nevyhovovala

konštrukčne, pri dĺžke piestu a jeho zdvihu 300mm by pri maximálnej dĺžke puzdra piestu

700mm ostalo 100mm pre kotviace časti. Preto bola skrátená dĺžka piestu najprv na

200mm. Ani po mnohých návrhoch nemohol byť napínací mechanizmus funkčný

a dostatočne jednoduchý. Preto bola predlžená dĺžka piestu na 250mm s ktorou sa podarilo

navrhnúť funkčný model. Súčasne riešenie je na pokraji svojej funkčnosti. Je vhodné

skrátiť dĺžku piestu a predlžiť zdvih piestu. Rozmery napínacieho mechanizmu boli po

dlhých a neúspešných numerických výpočtoch navrhnuté grafickou metódou monte-karlo.

Materiál piestu nie je vhodné voliť s chrómových ocelí, pre ich zhoršenú tepelnú vodivosť.

Materiál by neodvádzal teplo do stien zbrane a zvyšoval by tlak v kontajneri pri kompresii,

ktorý by pomalšie klesal (v porovnaní s nechrómovými oceliami). V konečnom dôsledku

vzniká riziko kolísania úsťovej rýchlosti v rýchlo po sebe nasledujúcich výstreloch.

Obr. 3.1.2 Možné riešenie geometrie napínacieho mechanizmu

Obr. 3.1.3 Konečné riešenie napínacieho mechanizmu





38

3.2 VENTILOVÝ MECHANIZMUS

Kľúčovou časťou vetrovky a súčasne kameňom úrazu je ventilový mechanizmus. Ide

o pneumatický prvok ktorý je značne namáhaný často aj za sťažených podmienok.

Pravdepodobne jeho náročná konštrukcia bola jedna s kľúčových dôvodov masového

nerozšírenia vetroviek (ich výskyt je v súčasnosti sporadický a výhradne u firiem so

zvládnutou náročnejšou technológiou výroby). Pre túto vetrovku bolo odvodené riešenie

od riešenia pána Alfonza Hlobeňa, ktoré je momentálne predmetom patentovej ochrany.

Preto je vysvetlenie konštrukcie iba grafické.

Obr. 3.2 Možné riešenie ventilovo- spúšťového mechanizmu

Funkcia mechaniky je založená na priamom tlaku plynu na ventilové teleso. To má snahu

posunúť sa v smere pôsobiacich síl. Po posunutí dochádza k uvoľneniu prietoku a následne

k výstrelu strely s hlavne.





39

4. ÚČINNOSŤ Cieľom výpočtu účinnosti fiktívne najúčinnejšej vzduchovej zbrane je zaviesť etalón

s odvolaním na porovnávanie vzduchový zbraní v komplexnej rovine. Účelom je poukázať,

že výpočet pomeru vloženej a získanej práce nemusí byť najobjektívnejší spôsobom ich

posudzovania.

4.1. Zvyšovanie účinnosti vetrovky

Pri sledovaní maximálneho výkonu je vhodné minimalizovať nasledujúce parametre.

Prepúšťací kanálik – jeho priemer a dĺžka. Priemer závislí od prúdenia, ten je možné meniť

najviac. Vplyv objemu prepúšťacieho kanáliku môžeme vidieť v Tabuľke 4.1.1. kde

vykazuje v prípade jeho absencie

Pomer výkonu za zmeny objemu kanáliku určíme zo vzťahu (4.1.1)

1+

=i

i

KK

KKK E

Eη (4.1.1)

Kde: 1+iKKE – kinetická energia so zohľadnením vplyvu objemu kanáliku, s jeho

pôvodnou, nezmenenou hodnotou [J]

2KKE – kinetická energia so zohľadnením vplyvu objemu kanáliku, s jeho

hodnotou zmenšenou o jednu polovicu, v porovnaní s predchádzajúcim modelom [J]

Tabuľka 4.1.1 Vplyv objemu prepúšťacieho kanálika na účinnosť vetrovky

Člen Objem prepúšťacieho kanálika [m3] iKKE [J] pomer

i 1.4137e-007 14,2 1,035

i+1 0 14,7 1

Môžeme vidieť že zmenšenie prepúšťacieho vedenia nemusí mať výrazný vplyv na výkon.

Izotermickým komprimovaním plynu – je treba vynaložiť menšiu silu ako pri adiabatickom

komprimovaní. Pre splnenie tejto podmienky je vhodné stláčať plyn pomaly, aby bolo

teplo odvádzané po čo najväčšej ploche, čo najdlhšie. Ideálne s pohľadu účinnosti je doba

napínania nekonečná. V praxi však je vhodné napínať pomaly a plynule.





40

Súčiniteľ fiktívnej hmotnosti strely- určený vo vzťahu (2.1.7) poukazuje na vplyv

hmotnosti strely pri jednom type drážkovania hlavne. Strely s väčšou hmotnosťou

dosahujú spravidla vyššej úsťovej kinetickej energie čo potvrdzuje aj tabuľka vypočítaných

hodnôt (Tabuľka 4.1.2.) V praxi sú pri rovnakej konštrukcii vzduchový zbraní účinnejšie

s kalibrom 5,5mm oproti 4,5mm asi o 1-4 J pri rovnakej dĺžke hlavne práve pre menší

súčiniteľ fiktívnej hmotnosti strely.

Pôvodne sa prisudzovala vyššia účinnosť u väčších kalibrov lepšiemu prúdeniu

plynu vo väčšom priereze. Tieto výpočty však prisudzujú vyššiu účinnosť vyššej hmotnosti

strely. Preto je možné po predchádzajúcich výpočtov prijať kaliber 4,5mm zo zvýšenou

hmotnosťou strely na približne 1g za možné riešenie výkonnej terčovej vetrovky. (Záver je

pochopitelne platný pre vzduchové zbrane.) Nevýhodou obmedzený sortiment dostupného

streliva, pretože pre 4,5mm je 98% vyrábaných v hmotnostnom intervale 0,4-0,63g.

Pomer výkonu pri zmene hmotnosti strely určíme zo vzťahu (4.1.2)

1+

=i

i

MK

MKM E

Eη (4.1.2)

Kde: iMKE – kinetická energia so zohľadnením vplyvu hmotnosti strely s

pôvodnou nezmenenou hodnotou [J]

1+iMKE – kinetická energia so zohľadnením vplyvu dvojnásobnej hmot.

strely [J]

Tabuľka 4.1.2 Vplyv hmotnosti strely na účinnosť energie plynu

Člen Hmotnosť strely v [g] iMKE [J] Pomer

i 1,03 14,2 1

i+1 2,06 14,9 1,05

i+2 3,09 15,04 1,06

Vidíme, že dvojnásobné zvýšenie hmotnosti zvýši úsťovú kinetickú energiu o 5%

avšak trojnásobná hmotnosť nezvyšuje rapídne úsťovu kinetickú energiu.





41

4.2 POROVNANIE VETROVKY S PRUŽINOVOU VZDUCHOVKOU

Objemová účinnosť vyťahujúca sa na objem nestlačeného potencionálneho

vzduchového stĺpca. je zvolená pre zvýšenie objektívnosti porovnávania. Tabuľka 4.2.1.

Počiatočný objem nestlačeného plynu vo valci [m3].

Objemový potenciál - množstvo J uvoľnitelného s 1 l vzduchu vo vzduchovkách

a vetrovkách uvádza vzťah (4.2.1).

0VEK K

E = [Jl-1] (4.2.1)

Pomer objemových potenciálov (4.2.2)

VETROVKY

VZDUCHOVKY

EE

EK K

K=η [ -] (4.2.2)

Tabuľka 4.2.1 Porovnanie účinnosti vzduchovky s vetrovkou

Typ Objem [l] Kinetická energia

strely[J] EK [Jl-3] Kη

Vetrovka 0,212 14,2 66,98 1

Vzduchovka 0,029 7,5 258,6 3,86

Pre dosiahnutie rovnakého výkonu postačuje pružinovej vzduchovke 3,86 krát menší

objem valca. Teda vzduchovka sa javí ako efektívnejší stroj.

Mechanická účinnosť je pomer energie získanej k vynaloženej. Pre vetrovku

s izotermickou kompresiou a polytropickou expanziou platí:

%01,19100.

0000004325101ln10.212.325101

2169.001,0

100.ln

26

2

0

2

===−

K

aa

uq

m

ppVp

vm

η (4.2.3)

Kde: qm – hmotnosť strely [kg]





42

uv – úsťová rýchlosť strely [ms-1]

Up – tlak na ústí (koniec výstrelu) [Pa]

1V – objem stlačeného valca plynu (pripraveneho na vystrel) [m-3]

pK – hodnota stlačeného plynu [Pa]

V našom prípade platí:

pK = 4 000 000 Pa

V1 =5.3717e-006 m3

uv =169 ms-1

qm = 0.001 kg

Pre učenie učinnosti samotnej expanzie plynu:

%24,45100.

2169.001,0

9007810000004ln10.31717,5.900781

100.

2

ln

2

6

2

1

===

−

uq

U

KU

m vmppVp

η (4.2.4)

Pre zadané hodnoty dosahujeme účinnosti 45,24%. Výpočet poukazuje na

termodynamickú účinnosť polytropickej expanzie plynu. Opodstatnenie nadobúda pri

porovnávaní s inými vetro-plynov-kami, napr. s tlakovými zásobníkmi. Vyššie uvedené

výpočty poukazujú na nižšiu objemovú a mechanickú účinnosť. Je na mieste ktorá metóda

hodnotenia je objektívnejšia?

Pre pružinovú vzduchovku platí :

47,3106,0.

279,568557,225

2180.00051,0

100.

2

2

22

=+

=+

=

pmprmpr

uq

m

xFF

vm

η [ %] (4.2.5)

Kde: qm – hmotnosť strely

uv – úsťová rýchlosť strely

prF – predpätie pružiny

prmF – maximálna sila pre stlačenie pružiny

pmx – maximálne stlačenie pružiny





43

pmprmpr xcFF .−= =568,79-5720,55.0,06=225,557[ N] (4.2.6)

Kde: c – tuhosť pružiny

Pre porovnávaný model Slávia 630, ktorý vyrába Česká zbrojovka Uherský Brod platia

tieto hodnoty:

qm = 0,00051 [kg]

uv = 180 [ms-1 ]

prmF = 568,79 [N]

pmx = 0,06 m [m]

c = 5720,55 [Nm-1 ]

Hodnota účinnosti v tomto prípade zodpovedá %8,34=mη . Výsledok je zrejme dôsledkom

stláčania a zohrievania vzduchu (Obr. 4.2.1) pred samotným pohybom strely. Tým bola

získaná vyššia energia plynu za strelou.

Obr. 4.2.1 Simulácia výstrelu vzduchovky Ing. Kotenom




ZÁVER

V práci bolo naznačené akou cestou je možné sa uberať pri konštrukcií terčovej

vzduchovej zbrane.

Pri zostavovaní rovníc boli na zreteľ brané niektoré zjednodušenia. Predovšetkým

súčasné riešenie vplyvu odporu strely proti pohybu (okrem zotrvačnej sily) je dodnes

riešené balistikmi zavedením koeficientu fiktívnosti strely. Ten konštantou nahrádza celý

rad funkcií síl pôsobiacich na strelu ako trenie, rotácia a pod. V budúcnosti by bolo vhodné

zamerať sa na riešenie tohto problému podrobnejšie, bez senzorov však táto práca nemá

opodstatnenie. S prihliadnutím na výpočtovú správu [3] je vhodné program odladiť na

viacerých typoch a dĺžkach hlavní a kalibrov za pomoci senzorov.

Numerický výpočet bol realizovaný pomocou vyššieho programovacieho jazyku

MATLAB©, v ktorom boli zhotovené aj grafy priebehov.

Pri výpočte napínacieho mechanizmu nebol splnený predpokladaný pomer λ=0,21-0,4.

Tento by bol priaznivejší pre prenos napínacej sily. Avšak dráha piestu si vyžiadala veľkú

dĺžku ramena čo sa prejavilo na nutnosti spätnej úpravy λ≥2.. Pri predlžovaní kompresnej

dĺžky je nutné uvažovať zo zvyšovaním tohto pomeru a napínacej sily. Pretože platí: čím

menší pomer λ, tým menšia napínacia sila.

Dobré vlastnosti ako presnosť a zvýšená účinnosť vetrovky sú predpokladom

budúcej sériovej výroby. Zo vzduchových zbraní má jednoranovo - jednovýstrelová

vetrovka najjednoduchší vnútro balistický priebeh. Predurčuje ju to na skúmanie

a vytvorenie etalónu vzduchoviek a vetroviek. V kapitole 3.2 je stručné porovnanie

účinnosti vetrovky s prihliadnutím na zmenu niektorých konštrukčných parametrov.

S použitím senzorov je možné určiť priebeh polytropického exponentu, premennej

s najvyšším vplyvom. V tejto práci bola volená stredná približná hodnota. Tým, že ide

o exponent je jeho hodnota schopná značne zmeniť priebeh výstrelu.

Bol navrhnutý spúšťový a prepúšťací mechanizmus. Pre ďalšie skúmanie je nutné

získať výstupné údaje pre korekciu výpočtu. V prípade vážneho záujmu o výrobu vetrovky

je nutné myslieť aj na uloženie senzorov a správne zvoliť rozmery tela ventilového

mechanizmu. Pre sledovanie dynamiky telesa je možné voliť akcelerometre alebo

rýchlobežnú kameru. Minimálnym počtom snímkov za sekundu u rýchlobežnej kamery je

10 000/s.

Na záver je treba úsťovú rýchlosť merať pomocou optických hradiel. Predmet

stavby optických hradiel by mohol byť ako záverečná práca.




Výpočty ukázali, že vetrovka pri rovnakých podmienkach nemusí mať výrazne

vyššiu účinnosť ako pružinová vzduchovka.

Predpokladal som, že vo vzduchovke pri spätnom odraze piestu bude účinnosť

výrazne nižšia. Do úvahy nebolo brané, že plyn pred tým ako sa zažne strela pohybovať

vzduch sa stláča a teda aj ohrieva a tým zväčšuje svoju energiu (príma od pružiny). Tento

dej značne obmedzuje výrazný pokles tlaku vplyvom odrazu piestu (zväčšovania

pracovného objemu). Ak by bola zvýšená rýchlosť piestu (za účelom minimalizácie

prestupu tepla do materiálu puzdra piestu) a zamedzený alebo aspoň spomalený odraz

piestu bolo by možné zväčšiť objemovú účinnosť, a tým by narástla aj úsťová energia. Na

základe týchto úvah sa objasňuje snaha niektorých konštruktérov nahradiť oceľovú pružinu

plynovou. U tejto konštrukcie je predpoklad rovnakého pôsobenia sily na piest od pružiny

počas výstrelu. V porovnaní s pružinovými vzduchovkami, kde najväčšia sila na piest je

v prípade napnutého mechanizmu.

Napriek spomínaným kladným hodnoteniam vzduchovky nesmieme zabudnúť na

výrazný dynamický účinok piestu na zbraň počas jeho odrazu (strela sa nachádza len

krátko od prechodového kužeľa), čo zvyšuje nepresnosť. A preto ak je prioritná presnosť je

na mieste venovať pozornosť vetrovkám.

Chcel by som sa poďakovať pánovi Alfonzovi Hlobeňovi za inšpiráciu, motiváciu a

cenné rady ku konštrukcii vetrovky.

Pánovi Prof. Ing. Lubomírovi Popelínskému, DrSc. za motiváciu venovať sa

teoretickým výpočtom.

Pánovi Ing. Alexandrovi Kotenovi za početné konzultácie v oblasti výpočtov

pružinovej vzduchovky a motiváciu riešiť problematiku teoreticky a aj prakticky.

Pánovi konštruktérovi Jaroslavovi Červikovi za poskytnutie technickej

dokumentácie a sprístupnenie materiálov počas súkromnej praxe v Českej

Zbrojovke Uhersky Brod počas leta 2007.

Pánovi Ing. Karolovi Hučkovi za konzultácie v oblasti vzduchových zbraní

a poskytnutie technického podkladu.

Pánovi RNDr. Mariánovi Olejárovi a pani Mgr. Ivete Olejárovej za zabezpečenie

odbornej literatúry a odborne konzultacie.




ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY

[1] BEER, S., PLÍHAL, B., VÍTEK, R., JEDLIČKA, L.,: Vnitřní balistika loveckých,

sportovních a obranných zbraní (Vnitřní balistika LSOZ), VYSOKÁ ŠKOLA BANSKÁ,

Ostrava 2007

[2] KADAŇKA, V.: Vnitřní balistika hlavnňových zbraní, Naše vojsko, Praha 1985

[3] POPELÍNSKÝ,L.: Vnitřní balistika vzduchovky, Střelecká revué, č 2 a 3/1980

[4] KNEUBUEHL, B. P.: Balistika. Střely, přesnost strelby, účinek, Naše vojsko, Praha

2004

[5] KAMINSKÝ, J.: , Využití pracovního prostoru písových kompresorú SNTL, Praha

1982

[6] CARDEW, G.V., G.M.: The Airgun from Trigger to target, 2002, ISBN:0950510823

[7] OLEJÁR M., OLEJÁROVÁ I..: Zbierka vzorcov z fyziky, , ISBN:80-88792-34-7

[8] http://www.beemans.net/images/Austrian%20airguns.htm


http://www.beemans.net/images/Austrian%20airguns.htm



Príloha 1 Výpočtový program v MATLABe

function vetro clc clear format compact format short disp 'vetrovka' %S=0.0000164; % %HORNET % b=1.73*1e-3; % sirka drazky % dp=5.51*1e-3; % priemer vyvrtu hlavne v poliach % dd=5.56*1e-3; % priemer vyvrtu hlavne v drazkach % a=(dp/dd)/2; % hlbka drazky % Ks=(pi/4)*((a+b*(dp/dd))/(a+b)); % sucinitel % S=Ks*dp^2; % plocha prierezu hlane % 5.5mm VZDUCHOVKOVA HLAVEN b=0.54*1e-3; % sirka drazky dp=5.51*1e-3; % priemer vyvrtu hlavne v poliach dd=5.56*1e-3; % priemer vyvrtu hlavne v drazkach a=(dp/dd)/2; % hlbka drazky Ks=(pi/4)*((a+b*(dp/dd))/(a+b)); % sucinitel S=Ks*dp^2; % plocha prierezu hlane mq=1.03e-3; % hmotnost strely (diabolky JSB) [kg] %mq=1.8e-3; % hmotnost strely .22 Short [kg] (sellier&bellot) Fp=8; % pociatocny odpor strely [N] minuty na deformacie+trenie p0=Fp/S; % pociatocny prietlacny odpor [Pa] Fg=0; % gerlichova sila pri rekalibracii [N] pg=Fg/S; % gerlichov tlak pri rekalibracii [Pa] kc=1.26; % polytropicky expenent pa=101325; % pociatocny atmosfericky tlak [Pa] Dv=0.03; % vnutorny priemer tlakoveho valca [m3] Dk=2e-3; % priemer kanaliku L4=0.3; % dlzka nekomprimovaneho plynu Lka=45e-3; % dlzka prepustacieho kanalika pk=4000000; % pozadovany maximalny tlak stalceneho plynu Lk=pa*L4/pk; % dlzka stlaceneho plynu pred piestom pred vystrelom po napnuti V0=L4*(pi*Dv^2)/4; % objem nestlaceneho plynu vo valci kf=1.30; % sucinitel pasivnych odporov strely pre drazkovany vyvrt V1=Lk*pi*(Dv^2)/4; % objem skomprimovaneho vacla plynu %rov=1.4530; % hustota vzduchu pri -30 stupnoch celsia %rov=1.3950; % hustota vzduchu pri -20 stupnoch celsia %rov=1.3420; % hustota vzduchu pri -10 stupnoch celsia %rov=1.2930; % hustota vzduchu pri 0 stupnoch celsia %rov=1.2470; % hustota vzduchu pri 10 stupnoch celsia rov=1.2050; % hustota vzduchu pri 20 stupnoch celsia %rov=1.1650; % hustota vzduchu pri 30 stupnoch celsia %rov=1.1280; % hustota vzduchu pri 40 stupnoch celsia mpl=rov*V0; % hmotnost(stlacitelneho alebo stlaceneho) vzduchu fis=kf+(mpl/mq)/3; % koeficient fiktivnosti strely Vsk=Lka*(pi*Dk^2)/4; % objem prepustacieho kanalu Vss=(pi*S^3)/12; % skodlivy objem za strelu tvoreny zadkom strely




[t,y]=ode45('st02',[0 0.009],[0;0]); %:0.0001: k=[t,y]; t=k(:,1); v=k(:,2); x=k(:,3); a=(S./(fis.*mq)).*(pk.*((V1./(V1+Vsk+Vss+S.*x)).^kc)-pa-p0); a=a.*1e-3; pp=pk.*((V1./(V1+S.*x)).^kc); % okamzity tlak v hlavni pocas vystrelu p=pp.*1e-5; % formalne upravena hodnota pre kajsi graf Fpp=pp.*pi.*(Dv.^2)./4; % priebeh sily posobiacej na piest disp ' cas rychlost draha tlak zrychlenie T4 Ek ' disp ' [ms] [m/s] [cm] [MPa] [m/s^2] [Celsia] [J]' E=mq.*(v.^2)./2; xa=x; x=x.*100; T3=273.15+20; T4=T3.*((pp./pk).^((kc-1)./kc))-273.15; % priebeh teploty pocas vystrelu [K] % % Vok=V1+Vsk+Vss+S.*xa; % okamzity objem za strelou % % Wv=Vok/mpl; % merny objem vzduchu % % R=287; % plynova konstanta vzducu % % T4a=pp.*Wv/R; % druhy vypocet teploty xa=xa*1000; p=p/10; mat=[t,v,xa,p,a,T4,E] p=p*10; figure(1) plot(t,v,t,x,t,p,t,a,t,T4) title('PRIEBEH VNUTROBALISTICKYCH VELICIN PODLA CASU Fp=0 N; Fg=0 N') legend('rychlost strely [ms^-1]','draha strely [mm]','tlak za strelou [*100 KPa]','zrychlenie [ms^-2]','teplota [Cezia]') xlabel('cas [ms]') grid figure(2) plot(x,v,x,p,x,a,x,T4) title('PRIEBEH VNUTROBALISTICKYCH VELICIN PODLA DRAHY STRELY Fp=0 N; Fg=0 N') legend('rychlost strely [ms^-1]','tlak za strelou [*100 KPa]','zrychlenie [ms^-2]','teplota [Cezia]') xlabel('draha strely [cm]') grid % figure(1) % plot(t,v,'k-.',t,x,'k--',t,p,'k',t,a,'k:',t,T4,'k-+') % legend('rychlost strely [ms^-1]','draha strely [mm]','tlak za strelou [MPa]','zrychlenie [ms^-2]','teplota [Cezia]') % xlabel('cas [ms]') % % grid % figure(2)




% plot(x,v,'k-.',x,p,'k',x,a,'k:',x,T4,'k-+') % legend('rychlost strely [ms^-1]','tlak za strelou [MPa]','zrychlenie [ms^-2]','teplota [Cezia]') % xlabel('draha strely [mm]') % grid S, mq, Dv, Lk, Dk, L4, V0, pk, V1, Vsk, Vss, fis, p0, kompresnypomoer=L4/Lk %-------------- L1=0.7 % celkova dlzka napinacieho mechanizmu L2=0.16 % otocne rameno pod ustim hlavne Lp=0.2 % dlzka piesta L3=0.7-Lp-L2 % napinacie rameno lamda=L3/L2 pa=100000; pk=20000000; vu=250; mq=1/1000; ni=((mq*vu^2)/2)/(pk*V1*log(pa/pk)) % izotermicka ucinnost ppr= (0:0.04:4); lnap=(0:0.3:30); Fnap=ppr.*Dv.^2.*pi./4; %pr=ppr./1000; figure(3) plot(lnap,Fnap) grid function ydot=st02(t,y); %S=0.0000164; % %hornet 5.56mm % b=1.73*1e-3; % sirka drazky % dp=5.51*1e-3; % priemer vyvrtu hlavne v poliach % dd=5.56*1e-3; % priemer vyvrtu hlavne v drazkach % a=(dp/dd)/2; % hlbka drazky % Ks=(pi/4)*((a+b*(dp/dd))/(a+b)); % sucinitel % S=Ks*dp^2; % plocha prierezu hlane % 5.5mm b=0.54*1e-3; % sirka drazky dp=5.51*1e-3; % priemer vyvrtu hlavne v poliach dd=5.56*1e-3; % priemer vyvrtu hlavne v drazkach a=(dp/dd)/2; % hlbka drazky Ks=(pi/4)*((a+b*(dp/dd))/(a+b)); % sucinitel S=Ks*dp^2; % plocha prierezu hlane mq=1.03e-3; % hmotnost strely (diabolky JSB) [kg] %mq=1.8e-3; % hmotnost strely .22 Short [kg] (sellier&bellot) Fp=8; % pociatocny odpor strely [N] p0=Fp/S; % pociatocny prietlacny odpor [Pa] Fg=0; % gerlichova sila pri rekalibracii [N] pg=Fg/S; % gerlichov tlak pri rekalibracii [Pa]




kc=1.26; % polytropicky expenent pa=101325; % pociatocny atmosfericky tlak [Pa] Dv=0.03; % vnutorny priemer tlakoveho valca [m3] Dk=2e-3; % priemer kanaliku L4 =0.3; % dlzka valca nestlaceneho plynu = pred stlacenim V0=L4*(pi*Dv^2)/4; % objem nestlaceneho plynu vo valci Lka=45e-3; % dlzka prepustacieho kanalika pk=4000000; % maximalny pripustny tlak stalceneho plynu Lk=pa*L4/pk; % dlzka stlaceneho plynu pred piestom pred vystrelom po napnuti V1=Lk*pi*(Dv^2)/4 ; % objem skomprimovaneho vacla plynu kf=1.10; % sucinitel pasivnych odporov strely pre drazkovany vyvrt %rov=1.4530; % hustota vzduchu pri -30 stupnoch celsia %rov=1.3950; % hustota vzduchu pri -20 stupnoch celsia %rov=1.3420; % hustota vzduchu pri -10 stupnoch celsia %rov=1.2930; % hustota vzduchu pri 0 stupnoch celsia %rov=1.2470; % hustota vzduchu pri 10 stupnoch celsia rov=1.2050; % hustota vzduchu pri 20 stupnoch celsia %rov=1.1650; % hustota vzduchu pri 30 stupnoch celsia %rov=1.1280; % hustota vzduchu pri 40 stupnoch celsia mpl=rov*V0; % hmotnost(stlacitelneho alebo stlaceneho) vzduchu fis=kf+(mpl/mq)/3; % koeficient fiktivnosti strely Vsk=Lka*(pi*Dk^2)/4; % objem prepustacieho kanalu Vss=(pi*S^3)/12; % skodlivy objem za strelu tvoreny zadkom strely ydot=zeros(2,1); %if y(1)<=0.05 ; % dlzka hlavne na ktorej posobi prietlacny odpor if y(2)<0.600 ; ydot(1)=(S/(fis*mq))*(pk*((V1/(V1+Vsk+Vss+S*y(2)))^kc)-pa-p0); ydot(2)=y(1); % % % elseif y(1)>0.05 & y(1)<0.6 % koniec posobenia prietlacneho odporu % % elseif y(1)>0.05 && y(1)<0.6 % koniec posobenia prietlacneho odporu % ydot(1)=(S/(fis*mq))*(pk*((V1/(V1+Vsk+Vss+S*y(2)))^kc)-pa); % ydot(2)=y(1); % % % else y(1)>=0.6 % else % ydot(1)=(S/(fis*mq))*(pk*((V1/(V1+Vsk+Vss+S*y(2)))^kc)-pa-pg); % ydot(2)=y(1); % end else end




PRÍLOHA 2

Denník prác

Dátum Predmet a záver konzultácie Miesto a podpis 2006 Stretnutie a konzultácie s Alfonzom Hlobeňom Trenčín 12.6.2007 Dohodnutie da na približnom obsahu prace s Ing.

Jánom Tvarožkom, PhD TnU AD FŠT

6.7.2007 Dohodnutie sa na termine nastupu do Zbrojovky e-mailom 12-15.8.2007 Stretnutie a konzultacie s Ing. Alexandrom

Kotenom Uherský Bod

6.8.-14.9.2007 Prax v Zbrojovke (pozri prílohu 3) Uherský Bod 21.12.2007 Stretnutie a konzultacie s Prof. Ing. Ľubomírom

Popelinským, DrSc. Brno

8.10.2007 Zadanie prace TnU AD FŠT 10. 11.2007 Konzultácie s Ing. Jánom Tvarožkom, PhD TnU AD FŠT 27.11.207 Fakultné kolo ŠVOČ, 2. miesto TnU AD FŠT 2.3.2008 Stretnutie a konzultacie s Alfonzom Hlobenom Trenčín Konzultácie s Ing. Jánom Tvarožkom, PhD,

predloženie návrhu a úpravy TnU AD FŠT

20.3.2008 Konzultacie s Ing. Karolom Hučkom Vištuk 14.5.2008 Konzultácie s Alfonzom Hlobeňom Trenčín Fakultne kolo ŠVOČ, 3. miesto Zvolen 25.5 Predloženie spracovanej časti prace TnU AD FŠT 20.6.2008 Posledne upravy TnU AD FŠT




bc pneumatic airgun 08v11.8 sin seguridad

Documents