Balistička studija Jedija: Superjedi

superjediU balističkoj studiji Jedija 106 bili su uspoređivani osjetljivi pokazatelji funkcioniranja ove arbalete "monolaštikače" opremane sulicama različitih promjera i dva tipa različitih guma (laštika).

UVOD

U balističkoj studiji Jedija 106 bili su uspoređivani osjetljivi pokazatelji funkcioniranja ove arbalete "monolaštikače" opremane sulicama različitih promjera i dva tipa različitih guma (laštika).
Kombinacija sulice promjera 6.5 mm s laštikom promjera 19.5 mm se pokazala kao rješenje koje je ponudilo najbolje performanse.
Koja će opcija biti najkorisnija za Superjedi?
U ovom članku želim dati odgovar na to pitanje.
Superjedi je već bio predstavljen u jednom drugom članku unutar ove web stranice.
Stoga, bez detaljnijeg ulaženja u njegov opis smatram korisnim napomenuti da je prema mojim zamislima ova arbaleta od 106 cm opremljena duplim cirkularnim lašticima, nastala kao idealno oružje (na Mediteranu) za lov pelagijske ribe (do 50 kg), velikih seranida (vučica) te velikih zubataca (onih koji se drže na više od 4 metra udaljenosti od vrha puške).
U slučaju ribe velikih dimenzija, veća brzina sulice povećava bitno energiju penetracije kroz njihovo čvrsto debelo meso dok u slučaju zubataca, ribe munjevitih reakcija, sprečava njihovo izmicanje sulici.
Na zamišljenjoj praćki, korisnom primjeru za razumijevanje balističkih fenomena, želimo montirati duplu gumu kako bi povećali brzinu kamena kojeg izbacujemo. Koliko moramo povećavati masu kamena i koji promjer moraju imati gume da bi dostigli najbolji balistički rezultat?
Cilj je optimizirati povećanje mase sulice u odnosu na veći potencijal instaliranih guma, kako bi se dobila srednja brzina sulice na putu veća od one koja postiže sulica na klasičnom Jediju 106.
Ponovo podsjećam da je metoda koju primjenjujem u ovom istraživanju znanstvena, da je temeljena na elaboraciji objektivnih podataka (pokazatelja) te da su probe (ispitivanja) dokumentirane video kamerom velike brzine.
Osobna je jedino interpretacija nekih pojava (gdje se opet nastoji poštovati klasične zakone mehanike) i određenih balističkih ponašanja kako bi čitaoca ostavili što manje iznenađenog ili ostavljenog bez komentara.
Kako bi bolje razjasnio prethodnu tvrdnju dajem jedan primjer:danas su ljudi već naučili kako izborni rezultati nakon glasovanja (zapravo matematički podaci-brojevi) mogu biti različito interpretirani od različitih političkih stranaka, ponekad čak i totalno suprotno! Pozivam zato na jedno kritičko čitanje mojih objašnjenja fizike, što zbog razloga inovativnosti ovakvog istraživanja (ne znam za druge slične istraživačke pokušaje koje bih mogao uzeti za usporedbu) što zbog određenog empirizma što prati moju aktivnost (nisam čisti istraživač već lovac koji studira kako bi rezultati imali utjecaj na uspjeh u lovu). Signalizirajte mi eventualne greške.

 

Sulice (harpuni) i gume (laštici) upotrebljeni na ispitivanjima:

 

Jedan od najiznenađujućih rezultata ovih ispitivanja je rezerviran za utjecaj pera na balistiku sulice (vidi prethodni naslov) koje je u opremanju Jedija okrenuto prema dolje u namjeri da postigne korekciju putanje vrha sulice na kraju njenog puta (dometa).
Logično je predvidjeti da pojedini dijelovi sulice izazivaju nepredvidive hidrodinamičke reakcije (kako se stvarno i dogodilo) pa zato sulice primjenjene u ispitivanjima trebaju biti detaljno predstavljene prije komentara i diskusije koja se odnosi na dijagrame njihove brzine.

 

SULICA "DAPIRAN" od 6.5 mm s perom okrenutim na dolje:
Za moju najdužu i najjaču arbaletu, Superjedi, zamislio sam i projektirao jednu specifičnu sulicu gdje se zapinjanje potkova (ogiva) ne vrši kroz umetanje u zareze načinjene na sulici već na kukice postavljene okomito na uzdužnu os sulice.
Ovo rješenje značajno reducira podizanje "repa" sulice (tipično za sulice sa zarezima) kada izlazi iz mehanizma za okidanje (fenomen već opisan teoretski u jednom drugom članku o arbaletama).
Sulica s kukicama izbjegava još jednu veliku neugodnost koja se javlja kod sulica sa zarezima: preveliko smanjivanje promjera tijela na mjestima zareza i posljedično tome lomljivost sulice na mjestima tih"velikih" izreza.
Lomljivost ovog tipa sulice sam uvijek držao jednim od tehničkih limita arbaleta (laštikača), posebno u odnosu na pneumatske podvodne puške koje imaju ravne sulice, bez zareza.
Zapravo, sulice sa zarezima se upotrebljavaju gotovo isključivo u Evropi dok ostatak svijeta koristi sulice, generalno većeg promjera, s malim perajicama zavarenim za površinu sulice (rješenje slično onom na sulici Dapiran).
Na ovom novom modelu sulice, montirao sam pri vrhu, gotovo u doticaju s perom, jedan koničan nastavak kako bi poboljšao penetraciju sulice kroz meso ribe, s obzirom da je ova arbaleta okrenuta lovu riba velikih dimenzija. Prema iskustvu svih podvodnih ribolovaca, jednom sigurnom učestalošću se uvijek nađe neka ljuska ili komadić kože uvučeni između gornjeg dijela pera i površine sulice koji blokiraju otvaranje pera što omogućava skidanje ribe: maleni metalni konus montiran na vrhu ispred pera izbjegava ovu neugodnost.
Ubrzo sam shvatio, na žalost, da ova izbočina povećava hidrodinamički otpor reducirajući iznad mojih očekivanja brzinu sulice promjera 6.5 mm.
Mnoga tehnička riješenja ponekad poboljšavaju jednu karakteristiku nekog proizvoda, ali pogoršavaju druge. Konstruktor/proizvođač stalno balansira između izbora kompromisa favorizirajući jednu specifičnu kvalitetu u odnosu na drugu ovisno o tome što želi postići konstrukcijom.
Na primjer, relativno kratke sulice, koje primjenjujem na Jediju, znatno poboljšavaju pokretljivost puške, ali reduciraju inercijalnu masu sulice smanjujući efikasnost prolaska sulice kroz riblje meso. U slučaju koničnog dodatka na vrhu sulice moja namjera je bila poboljšati probojnost bez obzira na smanjenu dužinu sulice (točno to je i postignuto), ali se je znatno usporila brzina leta sulice, paradoksalno smanjujući time i energiju penetracije.
Zaključak: nije vrijedilo montirati taj dodatak!
Kao zaključak o sulici Dapiran: rješenje kukica se na ispitivanjima pokazalo kao dobitno dok je ona s konusnim dodatkom previše penalizirajuća na vrijednosti brzine i energije!

 

SULICA "DEVOTO" od 7,0 mm - s perom okrenutim prema dolje:
Nemajući na raspolaganju sulicu promjera 7 mm s kukicama, kojom bi mogao realnije izvesti probe, montirao sam sulicu sa zarezima iz serijske proizvodnje Devota, s jedinom modifikacijom da je pero okrenuto prema dolje.
Morao sam promijeniti zakačku (potkovicu, ogivu) jer se moja zglobna zakačka iz čelika ne može kačiti za kukice.
U biti, za ispitivanje sa sulicom Devoto montirao sam dvije druge gume s drugačijim zakačkama. Ovo može donekle dovesti do nerealnih usporedbi na ispitivanjima pošto laštici s novom zakačkom mogu ispasti koji milimetar duži ili kraći čineći silu vuče različitim za koju kilu. Ovo treba imati na umu, iako sumnjam da može imati značajni efekat na postignute brzine sulica.
Također, nepostojanje izbočina od kukica na ovoj sulici sigurno poboljšava probojnost i postizanje veće brzine, bez obzira što sam na drugim ispitivanjima realiziranim Minijedijem (o kojem ću pisati sljedeći put) mogao potvrditi da se hidrodinamički otpor izazvan izbočinama na sulici s kukicama ne primjećuje na mjerenim rezultatima.

 

Usporedba sulice sa zarezima i sulice s kukicama:

 Na fotogramu prikazanom lijevo, snimljenom nakon stotinke sekunde, pojava podizanja repa sulice je jasno vidljiva. Prikazana puška je Jedi 106 sa sulicom standardne serije (Devoto promjera 6.5 mm/ 140 cm dužine).

Podizanje repa sulice iznad vodilice uzrokuje njeno savijanje prema dolje koje potom usljed podizanja vrha tijela puške (uzrokovanog momentom povratnog trzaja) proizvodi vibraciju sulice na izlasku kojoj se može pripisati veći hidrodinamički otpor u odnosu na sulicu koja izlazi nedeformirana.

Nepotrebno je naglasiti da ta pojava, osim što smanjuje energiju i brzinu sulice, također kompromitira i preciznost hica!
 

 Lijevi fotogram prikazuje, međutim, Superjedija koji je lansirao svoju standardnu sulicu promjera 6.5 mm i 140 cm dužine na kojoj su montirane dvije kukice.
Udaljenost pređena sulicom je približno ista kao na prethodnom fotogramu Jedija 106. Može se utvrditi da je rep sulice podignut puno manje iznad integralne vodilice urezane na tijelu puške u odnosu na prethodni fotogram.
Balistika hica je poboljšana uprkos većoj vučnoj sili dvije gume (od sile od 50/60 kg kod 106 smo prešli na cca 80/90 kg kod Superjedija).

 

Dijagram brzina / pređena udaljenost vrha sulice

 

Dijagram je dobiven izvlačenjem prosjeka brzina vrha sulice svakih 25 cm napredovanja radi reduciranja pogreške prilikom očitavanja kretanja svake tisućinke sekunde. Ovaj dio je elaboriran od mog suradnika Fulvia Calvenzija.

 

Komentar krivulja: brzina sulice/pređeni put vrha za Jedi 106 i Superjedi.
Modeli Jedi 106 i Superjedi, upotrebljeni u ispitivanjima, koriste iste sulice: promjer 6.5mm dužina 140cm.
Veća potencijalna sila instalirana na Superjediju, trebala bi na kraju puta ponuditi superiornije balističke performanse sulice, međutim (usporedba između iscrtkane plave linije 106-ice i pune plave linije Superjedija) na 4.5 metra od vrha puške, brzina Jedija 106 je veća od one kod Superjedija.

 

Kako je to moguće?
Sulica Superjedija kreće impresivnim ubrzanjem, gotovo 31 m/sek, ali nakon tri metra "staje na kočnicu": uočljivo usporava u odnosu na sulicu Jedija 106.

 

Što se dogodilo?
Mogu pokušati izvesti objašnjenje time što sam mjerenja vršio na sulici promjera 6.5 mm na čiji sam rep bio montirao krilca uvučena u jedan kanalić kako bi dobio neku vrstu Flap stabilizatora, upravo kao kod strijela na lukovima. Moja namjera je bila ublažiti podizanje zadnjeg dijela sulice (pojava pokazana na prvim fotogramima ovog članka).
Rep sulice s krilcima se stvarno manje podiže u odnosu na potpuno glatku sulicu, ali uočljivo usporava, toliko da izgubi 20% svoje brzine na kraju leta.
Može se zaključiti da se svako izbočenje na sulici plaća u smislu energije raspršene u savladavanju hidrodinamičkih otpora, tako da sam u pokušaju poboljšanja balističke putanje pogoršao dinamičke performanse!
Trigonometrijska krivulja brzina/prijeđeni put vrha u svakoj svojoj točki (nagib krivulje u odnosu na horizontalnu os) predstavlja ubrzanje sulice: u slučaju Superjedija sa sulicom od 6.5 mm usporavanje u prvih metar i pol prijeđenog puta je vrlo veliko, naznaka jednog snažnog hidrodinamičkog otpora na koji sulica nailazi u tom dijelu i koji je veći od onog kod modela 106 (za kojeg smo konstatirali da ne kreće tako dobro na fotogramu snimljenom stotinku sekunde nakon lansiranja!).

 

Komentar krivulja: brzina sulice/put vrha sulice
Superjedi opremljen sulicom od 6.5 mm i sulicom od 7 mm.
Performanse sulice promjera 7 mm su zaista iznenađujuće: brzina od 17 m/sek (61 km/h) postignuta nakon prelaska 4 metra nadilazi brzinu kretanja većine riba.
U usporedbi sa sulicom od 6.5 mm, ali također i u odnosu na Jedi 106, Superjedi opremljen sulicom od 7 mm postiže 2 m/sek (7.2 km/h) veću brzinu.
U ispitivanjima kretanja brzina, pojava koja me je najviše dojmila do sada je konstantna superiornost sulice od 7 mm u odnosu na sulicu manjeg promjera, osim u području brzina koje je demonstrirala sulica od 6,5 mm na izlazu iz cijevi puške.
Prilikom ispitivanja u bazenu, sulica od 6.5 mm, u području korisnog dometa, nikad nije bila brža od 7 mm sulice. Vjerojatno konični dodatak na vrhu sulice od 6,5 mm utječe na moguću krivu sliku usporedbe ove dvije sulice.
Na mojem Superjediju opremljenom sulicom od 6.5 mm sam već predvidio skidanje koničnog dodatka (dovoljan je odmjereni udarac čekićem po široj bazi konusa u pravcu vrha) i uvjeren sam da će bez njega sulica ići brže, ali bez video kamere visoke brzine snimanja nisam više u mogućnosti izmjeriti nove vrijednosti.
Može se, međutim, napraviti jedna grafička simulacija ako se u krivulji ubrzanja sulice od 6,5 mm skine dio na kojem dolazi do naglog usporavanja uzrokovanog koničnim dodatkom, (to bi bila krivulja brzine sulice od 6,5 mm s kukicama, ali bez konusa), dobilo bi se kretanje brzina znatno boljih vrijednosti čak superiornijih od onih kod sulice od 7 mm, barem u prvom dijelu putanje.

 

Dijagram energije sulice u odnosu na kretanje vrha.

 

 

Ovaj dijagram još očitije pokazuje bolje balističke performance sulice od 7 mm kao soluciju primjene na Superjediju.
Energija sulice od 7 mm nakon 4 metra je 60 Joule-a dok sulica od 6,5 mm dostiže samo 42 Joule-a.
U postocima, sulica od 7 mm postiže oko 50% više energije na kraju korisnog dometa.

 

Važnost materijala koji se upotrebljavaju za izradu sulica:

 

Ovaj odlomak neće direktno uspoređivati materijale od kojih su obično napravljene sulice, ali će izvući neke bitne zaključke na temelju proba izvedenih u pokusnom bazenu mada bez nekih specifičnih ispitivanja samih materijala.
Iskrivljena sulica ne omogućava niti korektnu balistiku niti prihvatljive dinamičke vrijednosti.
Prilikom upotrebe može doći do slučajnog iskrivljenja sulice, bilo zbog udarca u neki kamen bilo zbog divlje reakcije pogođene velike ribe.
Ukoliko se u tom slučaju ne uspije izravnati sulica (uvijek vrlo teška operacija s obzirom na elastičnost čelika primjenjenih u ovim proizvodima) treba ju zamijeniti.
Potraga za čelicima za primjenu na sulicama, se po mom mišljenju, treba usmjeriti na čelike koji osim velike čvrstoće (barem 40 stupnjeva Rockwel-a) moraju imati i veliku krutost kako bi kroz duže vrijeme garantirali šiljatost vrha.
Trenutno ove zahtjeve zadovoljavaju jedino harmonični čelici.

 

Giorgio Dapiran

 

Prijevod Alan Černava
15.12.2004