Testování balistického koeficientu střely Berger .308 155 grainů VLD, část 1.

Testování balistického koeficientu střely Berger .308 155 grainů VLD

Autor: Bryan Litz (překlad: LittleBoby)

Úvod

Cílem tohoto článku je probrat téma balistiky střely Berger ráže .30 hmotnosti 155 grainů VLD a prověřit ji střeleckými zkouškami. Takovýto podrobný a přesný střelecký test je nedostatkové zboží v průmyslu sportovních zbraní. Bylo by lákavé se ponořit do tohoto tématu, ale my se budeme zabývat pouze vysvětlením skutečných testovacích postupů a zaměříme se hlavně na výsledky testů.

Takže, proč vlastně vynakládáme úsilí na změření balistického koeficientu (dále jen BC), když nám jej už prezentují sami výrobci? Krátce řečeno: protože hodnoty BC uváděné výrobci jsou často nepřesné. Většina výrobců využívá nějakého počítačového softwaru na stanovení BC. Pouze několik málo výrobců uskutečňuje střelecké testy pro zjištění skutečného BC, a pokud to už dělají tak se testovací metody mezi výrobci liší.

Rozdílné metody používané výrobci ke zjištění skutečného BC neumožňují přímé srovnání střel více značek. Tato nesrovnalost má za důsledek hodně zmatků za celou tu dobu a hodně střelců nakonec skončí tak, že BC nepovažuje vůbec za užitečnou hodnotu!

Je tedy zřejmé, že by bylo pro střeleckou komunitu velkým přínosem mít jednu, nestrannou společností provedenou, testovací metodu, ke změření BC všech střel a to jsem si právě já dal za cíl. Vyzbrojen opravdu skutečným BC, sportovní střelci mohou konečně srovnat „jablka s jablky“, když si vybírají svoji střelu pro soutěže s vlivem větru. Lovci si tak konečně mohou vypočítat přesnější tabulky poklesu střel a trefí tak menší cíle s menším počtem ran na větší vzdálenosti. BC je opravdu velmi užitečná hodnota, když je využitá správně.

Přehled použitého testovacího postupu

Základní myšlenkou testu je změření času letu střely v několika (3-5) bodech tak jak se prolétá střelnicí. Následně se využije speciální balistický software pro zjištění BC ze změřených dob letu.

Akustická čidla a bezdrátové vysílače jsou použity pro zjištění „rázu“ střely v nadzvukové části, takže testovací metodika funguje pouze v té části trajektorie, kde se střela pohybuje nadzvukovou rychlostí (pozn. rychlost zvuku je při teplotě 15°C na hladině moře 340 m/s). Umístění čidel na střelnici je potřeba znát s přesností na jednu stopu (30,48cm), aby se minimalizovala chyba měření, takže jsme využili 300‘ pásmo a laserový měřič vzdálenosti pro umístění senzorů ve 200 yardových intervalech. Je potřeba také znát vertikální vzdálenost dráhy střely od senzoru a to v rozsahu do jedné stopy, tak aby bylo možné započítat i časovou prodlevu zvuku pohybujícího se od střely k senzoru. Je potřeba také znát úsťovou rychlost střely s vysokou přesností, takže jsme použili Chronograf Oehler Model 35 s rozsahem 8‘, který zaručuje odchylku ve výsledku +/- 3fps.

Obrázek č. 1 – toto je vzorový audio soubor, vrcholky pak ukazují, když střela mime každý ze 4 akustických senzorů

Výsledkem testu je zvukový záznam pro každou střelu, ukazují vrcholky ve vzdálenostech 200 yardů od ústí hlavně po cíl. Časy spojené s vrcholky křivky jsou pak načteny do speciálního balistického software navrženého pro výpočet (iteraci) BC tak aby předpokládané časy doby letu střely přesně souhlasili s naměřenými hodnotami. Výhodou využití několik hodnot změřených časů v průběhu letu střely v porovnání s pouze jednou hodnotou celkové doby letu střely je možnost stanovit jak se BC mění s rychlostí během letu střely. Když jsou tyto hodnoty známé, je možné zvolit na výpočet vhodnější standard BC (například G7 vs G1; více o tom později).

Dalšími detaily nastavení testu se již nebudeme zabývat, protože zaměření tohoto článku je spíše než na metodiku zaměřeno na výsledky testů. Postačí jen říci, že i když se všechny proměnné v testu sečtou, koeficient BC je možné stanovit s přesností +/- 1% skutečné hodnoty. Tento údaj je podložen skutečností, že jsem zkoušel stejné střely v různých dnech, na rozdílných vzdálenostech, v různých podmínkách se senzory v jiných vzdálenostech a změřený BC byl vždy méně než 1% rozdílu ve všech případech.

Hurá na výsledky

Díky výrobním tolerancím (nepřesnostem), které existují, pro všechny značky střel přikládáme, ke každé testovací střele výkres ukazující střelu, kterou jsme testovali. To umožňuje střelcům zjistit, zda existuje nějaký rozdíl mezi jeho sérii střel, v porovnání se sérii, která byla testována. Obrázek č. 2 je výkres rozměrů vzorků střel, které jsme testovali.

Největší rozdíl mezi střelami ve stejné sérii, který má největší dopad na BC je průměr špičky střely (meplat). V pozdějších částech testu jsme zařadili tabulku, která ukazuje BC pro různé průměry špičky střely.

Všechny informace na Obrázku č. 1 jsou celkem samy vypovídající kromě čísla Rt/R. Tento koeficient jde od 0 do 1 a upřesňuje jak špičatá je špička střely (ogive nose). Matematicky je to poměr z: poloměru zakřivení tečného ogiválu (tangent ogive pro konkrétní délku špičky střely) k poloměru zakřivení konkrétní střely při stejné délce špičky (obvykle je to tzv. secant ogive).  Takže pokud má střela průběh ogiválu rovnající se tečnému ogiválu (pozn. plynule navazuje na válcovou část střely, tj. není sečný), pak je koeficient Rt/R roven 1.0. Pokud má střela ogivál tvaru komolého kužele je Rt/R roven 0.0. Jinak řečeno Rt/R je hodnota jako moc je má střela ogivál podobný typu střely „VLD“. Čím je číslo nižší tím více se podobá „VLD“ a naopak. Tato střela má Rt/R = 0.51, což je asi jedno z nejnižších čísel, které se vyskytuje u střel. (pozn. mezi hodnotami 0,5 a 1 se pohybuje většina střel, takže 0,51 je opravdu znakem toho, že špička této střely je tak „sečná“ (secant) je jen to vůbec možné).

Další koncept, který bych chtěl představit, před tím, než budu prezentovat výsledky testů je myšlenka, že BC závisí na rychlosti střely. Pokud se podíváte na způsob, jakým např. fy Sierra prezentuje BC, tak je vidět, že udávají rozdílné BC v závislosti na rychlosti střely. Proč tomu tak je? Pokud se zamyslíte nad tím co je to BC, že je to pouze srovnávací hodnota součinitele odporu vzduchu se střelou nějakého standardu (toto je přímo znění definice faktoru tvaru – form faktor; BC je pak přímou úměrou faktoru tvaru). Pokud se součinitel odporu vzduchu mění s rychlostí rozdílně než je standard, tak není BC konstanta, a musí být popsána v závislosti na rychlosti. Tato závislost na rychlosti je velmi problematická a byla zdrojem mnoha omylů.

Pokud je závislost BC na rychlosti známá, může být zahrnuta do výpočtu a vy můžete srovnávat střely spravedlivě a počítat jejich přesné trajektorie. Je tedy nejlepší nesnažit se problém okomentovat, ale minimalizovat ho. Můžete tedy efekt závislosti BC na rychlosti minimalizovat jednoduše použitím standardu, který je přesnější než obvykle používané metody testování střel.

Obrázek č. 3 zobrazuje křivku odporu 3 střel. Není nezbytně nutné porozumět perfektně, co znamená cd (součinitel odporu) nebo číslo Mach (Machovo číslo, odpovídá poměru skutečné rychlosti k rychlosti zvuku v daném prostředí). Tento obrázek, slouží pouze pro vizuální srovnání působení součinitele odporu. Šedá linie odpovídá rychlosti v závislosti na součiniteli odporu typické střely pro střelbu na dlouhé vzdálenosti. Horní linie je křivka odporu standardu G1, který používáme na výpočet BC. Spodní linie platí pro G7 standard, který je mnohem více odpovídající tvarem typu střel, které měříme. Řečnická otázka: Který standard (G nebo G7) byste řekli, že lépe odpovídá tvaru typické střele na dlouhé vzdálenosti? Můžete to stanovit buď pohledem na tvar střely, nebo podle tvaru křivky odporu standardu G7, která se k tomu hodí lépe.

Obrázek č. 3 – graf závislosti součinitele odporu 3 střel na rychlosti střely

Tabulka hodnot u Obrázku č. 3 ukazuje změny faktoru tvaru (i) a BC pro oba standardy G1 a G7. Hodnota BC standardu G1 se pohybuje od 0,38 do 0,45, zatímco standard G7 ukazuje od 0,22 od 0,23. Skutečnost, že standard G7 ukazuje nižší hodnotu, vás nemusí trápit, stále se totiž jedná o stejnou střelu! Standard G7 je jednoduše lépe se hodící pro použití v střely na dlouhé vzdálenosti. Pokud budete chtít vypočítat dráhu střely s použitím standardu G7 BC, stačí jen nastavit váš balistický program, aby věděl, že zadáváte hodnotu G7 BC a vše bude fungovat jak má.

Nelze se divit, že jsme velmi těžce srovnávali střely při použití standardu G1. Pokud bych se vás zeptal, jaký je BC střely na Obrázku č. 3, zeptali byste se mě: a při jaké rychlosti? Pokud budeme uvažovat hodnoty BC při standardu G7, můžete klidně odpovědět 0,22 nebo 0,23 s minimálními následky.

Je důležité pochopit, že BC závisí na rychlosti, protože to je to, co nás nutí pro přesný test umístit více senzorů pro celou dobu letu střely k cíli. Pokud byste zkusili změřit BC s použitím pouze dvou bodů (doba letu nebo rychlostní body), dostanete BC, který je platný pouze pro jednu rychlost. To je důvod proč můj test využívá více časů průletů několik body; je tak možno stanovit správnou křivku odporu, při všech rychlostech střely.

Obrázek č. 4 zobrazuje součinitel odporu, který byl změřen u střely Berger .30 155 grainů VLD. Každá skupina bodů na grafu odpovídá skutečným hodnotám, které jsme naměřili. Podobně jako na Obrázku č. 2, Obrázek č. 4 obsahuje tabulku čísel ukazujících faktor tvaru (i) a BC odpovídající standardům G1 a G7. Můžete vidět, že hodnota G7 BC má menší odchylku než 2% mezi rychlostí 1500fps a 3000fps, zatímco G1 BC vykazuje odchylku 12%.

Jednou z velmi zajímavých oblastí, která nás zajímá je, jak moc odpovídá změřená hodnota BC hodnotě prezentovanou výrobcem. V tomto případě Berger uvádí BC = 0,472 a byla změřena hodnota 0,445 (6% rozdíl). Dříve než odsoudíte výrobce Berger za zvyšování BC, zvažte následující body.

·         BC uváděné fy Berger je výsledkem výpočtu počítačového prediktivního softwaru. Typicky jsou tyto programy přesné na +/- 10%.

·         Hodnota BC střely Berger je průměrem hodnoty od rychlosti 1500fps do 3400fps, což je očekávaná oblast použití této střely. Tento rozsah je rozdílný od toho, který jsem používal já (1500-3400fps) což vedlo k posunutí průměru nahoru.

·         Průměr špičky střely, který jsem změřil u testovaných střel, byl mírně větší než u ostatních sérii střel, které jsem měřil. Toto vedlo k naměření BC menšího, než je průměr pro tuto střelu.

Obrázek č. 4 – součinitel odporu a BC

Zabývám se těmito poznámkami proto, že chci vyjasnit, že uvádění nepřesného BC výrobcem nemusí být vždy myšleno jako záměrně zavádějící. Existuje hodně důvodů, kvůli kterým se skutečná hodnota BC liší od uváděné. V globálním pohledu je 6% rozdíl ve skutečnosti velmi blízko počítačově stanovené hodnotě BC.

Modifikace špičky střely (meplat)

U této střely byly testovány obě modifikace střely a to zafrézování ( meplat trimming) a zmenšení - zašpičatění (meplat pointing). Pro ty, kterým nejsou tyto metody známé uvádím krátké vysvětlení. Zafrézování špičky střely je postup seříznutí hrbolatého okraje špičky střely na jednotnou úroveň pro plynulý průběh a stejný průměr po celém obvodu. Cílem je odstranění rozdílů BC mezi střelami díky nestejně opracovaným špičkám střel. Nevýhodou tohoto postupu je to, že průměr špičky střely se obvykle mírně zvětší, což vede v průměru ke snížení hodnoty BC. Zvýšení špičatosti střely (meplat pointing) je novější metoda, během které se střela zatlačuje v přebíjecím lisu do speciální matrice, která obsahuje vložku (insert), která zmenšuje (stiskne) průměr špičky střely na menší průměr. Tímto způsobem se dá zmenšit velký průměr špičky střely na menší. Výsledkem je zvýšení BC a zlepšení konzistence střel. (pozn. video postupu zde: http://bullettipping.com/media_video_bullettippingdiedemonstration.html)

Tabulka č. 1 – výsledek zafrézování nebo zvýšení špičatosti střely. BC jsou průměrné hodnoty od 1500 do 3000 fps.

Takže jak moc zafrézování sníží BC? A jak moc zašpičatění zvýší BC? Jak moc je BC rozdílné u krabice střel díky nerovnoměrné špičatosti střel? Tabulka č. 1 vám poskytne odpovědi na tyto otázky pro střelu Berger 155 grainů VLD. Pomocí této tabulky můžete dopočítat BC jestliže máte průměr špičky mezi 0,053“ a 0,087“. Hodnoty, které jsou uvedeny tučně, byly naměřeny ve skutečnosti. Ostatní hodnoty jsou založené vypočítaných na výsledcích dle testu.

Shrnutí

Jak je tedy možné tyto hodnoty co nejlépe využít? Začněme tím, že si řekneme, jak moc se projeví vliv rozdílu skutečné hodnoty BC oproti hodnotě udávané výrobcem na dráhu střely. Tabulka č. 2 ukazuje příklad hodnot 1000 yardového letu této střely při 3000fps v 10mph (mile per hour) větru za standardních atmosférických podmínek.

Tabulka č. 2 – hodnoty 1000 yardového letu střely vypočítané při rozdílných BC

 Protože hodnoty G7 BC ukázaly nejmenší rozdíly napříč rychlostí, můžeme je považovat za „správné“ BC a porovnat je s ostatními. Pokud použijete udávaný BC pro výpočet dráhy letu střely, dostanete chybu -11“ v propadu a -7“ ve snosu větrem, +90fps v rychlosti a -0,037 vteřiny v času letu na 1000 yardů. Zatímco pokud použijete změřenou hodnotu G1 BC pro stejný výpočet dostanete chybu: +4“ poklesu, +1“ snos větrem, +27 fps rychlosti a 0,006 vteřiny v čase letu střely. Když si srovnáte výsledky pro G1 BC a G7 BC všimnete si jednoho rozporu: G1 BC ukazuje větší pokles, více snosu, delší dobu letu, ALE předpokládá vyšší dopadovou rychlost! Tento výsledek je následkem špatné shody mezi testovanými střelami a standardem G1.

Takže, máme zde chybu 11“ poklesu a chybu 7“ ve snosu na 1000 yardů mezi udávaným BC a naměřeným BC. Proč by nás to mělo zajímat? Většina zbraní není ani dostatečně přesná pro zaznamenání rozdílu. Já vám ale řeknu, koho tyto hodnoty zajímají: střelce soutěží Palma (střelba na dlouhé vzdálenosti přes mechanická mířidla). Střely 155 grainů ráže .30 splňují podmínky požadavků mezinárodních soutěží Palma. Většina výrobců střel vyrábí tzv. Palma střely v ráži .30, hmotnosti 155 grainů. Když se tito střelci rozhodují o tom jakou střelu Palma používat pro soutěž tak pečlivě porovnávají BC všech dostupných střel, protože BC rozhoduje o tom s jak moc velkým snosem větrem se bude muset střelec vypořádat. Maximalizace BC znamená minimalizaci snosu větrem, což znamená méně bodů ztracených vlivem větru. Pro příklad: pokud střela „A“ odbočí 90“ v 10mph příčném větru a střela „B“ odbočí 97“ v tom stejném větru, střelec má větší prostor pro chybu se střelou „A“. Problém ale je, že udávané BC se liší v závislosti na metodice použité k jejich vytvoření a ty jsou rozdílné u každého z výrobců. Díky tomu je velmi nesnadné srovnávat „jablka s jablky“. Mým cílem bylo poskytnout střelcům změřené BC střel všech výrobců. Protože sám nejsem výrobce střel a používám stejné opakovatelné testovací postupy pro každou střelu, jsem schopen poskytnout přesné a nestranné balistické koeficienty střelcům, kteří je potřebují.

V příštích několika měsících vám představím ostatní střely ráže .30 o váze 155 grainů, které se používají v Palma soutěžích. Na konci bude provedeno také srovnání všech těchto střel. Protože jsou všechny střely ráže .30 a váhy 155 grainů, jediným ukazatelem, který je rozlišuje je jejich tvar (faktor tvaru). Až bude tato série uzavřena a všechny Palma střely srovnány tak budou mít střelci možnost udělat si správné srovnání Palma střel založené na přísně nezaujatém vědeckém testování.

 

Write a comment

Your Name:

Email:

Title:

Comment: Note: HTML is not translated!

Enter the code in the box below: