Övre gräns för projektilhastighet?

Det vapen du beskriver var dock ett tidigt terrorvapen som ej tog hänsyn till vilka som var kombatanter eller ej.

Kulors utformning är en del. Sedan luftmotståndet är en annan.

Eftersom luftmotståndet ökar med kvadraten på hastigheten, så gör det att väldigt hög utgångshastighet får extremt högt luftmotstånd, och projektilen kommer därför snabbt att tappa sina höga hastighet.

Det sätter naturligtvis gränsen till en del, eftersom någonstans når man en gräns där en extrem utgångshastighet ändå kommer att halveras bara några meter från mynningen pga det höga luftmotståndet.

Samtidigt som det krävs väldigt mycket tryck för att få upp en projektil i de hastigheterna.

Då är det helt enkelt lättare att istället använda en större och tyngre kula, som ändå kommer resultera i en patron av samma vikt och storlek (eftersom det inte behövs lika mycket krut för att accelerera den till en acceptabelt hög hastighet) samtidigt som den behåller sin kraft bättre över en längre sträckare.


Men annars har du samma teknik som stridsvagnspil även för handeldvapen.
Dels underkalibrerad projektil till PSG90, men även detta vapen t ex, som använder flechetter som ammunition (pilar, med sabot som faller av utanför mynningen).
http://en.wikipedia.org/wiki/Steyr_ACR
Med en utgångshastighet på 1450 meter i sekunden.
Och behåller hastigheten bättre genom att en utdragen pil har mindre frontal yta för luftmotståndet att verka på, relativt till sin tyngd, jämfört med en traditionell kula.


http://www.steyr-aug.com/acr2002.htm

To ensure maximum hit probability under battlefield stress the ACR ammunition design utilizes the latest kinetic energy projectile technology: a 9.85 grain carbon steel flechette in a lightweight synthetic case. The streamlined design and fin stabilization of this 5.56 X45 synthetic cased flechette reduces the drag coefficient and produces a highly stable projectile with excellent penetration at all ranges. Its translucent magazine allows for instant assessment of ammunition supply. Most importantly the flechette outperforms the current M16 A2 M855 by traveling twice as fast as the M855 on a completely flat trajectory when zeroed in at 600 M.

The weapon and the ammunition are designed to eliminate the need to change adjustments to sighting in all conditions. Faster flight speed, flatter trajectory, lower recoil and high cyclic rate add up to systematically engineered performance for maximum hit probability under combat stress. The Synthetic Cased Flechette also weighs less than one half the weight as the SS109 cartridge allowing for increase in the number of rounds per combat load. At 600 yards the velocity of the flechette is 910 Meter per second allowing it to penetrate steel plate and all known body armor.

Vore tacksam ifall du hänvisar till tillämpat lagrum!

Men gränsen är i stort sett nådd med konventionella eldhandvapen. Det är när kulans hastighet närmar sig krutgasernas ljudhastighet som gränsen uppnås. Visserligen kan man ladda ännu mer krut (eller något annat brännbart) för att ytterligare öka ljudhastigheten (den ökar med ökat tryck) men det går åt mer och mer krut för en allt mindre ökning av mynningshastigheten. Så trycket, värmen, slitaget, mynningsflamman och -knallen blir fort oacceptabla. Man kan nog säga att gränserna är 1500 m/s för finkalibriga vapen och 2000 m/s för kanoner.

Ovanstående är alltså med konventionella krutladdade patroner. Det finns andra tekniker, t ex lättgasteknik, som kan användas för att få högre hastigheter.

Ett lättgasvapen fungerar som ett luftgevär men med krutladdning i st f fjäder och med vätgas eller helium istället för luft. Vätgas och helium har mycket högre ljudhastighet än krutgaser vilket då medger högre mynningshastighet.

Är det inte molekylvikten som är avgörande? Pipan blir iaf helvetes lång.

EDIT: fan, nu rök kärnan av mitt inlägg.

Jag har forskat lite grann i ämnet eftersom jag ämnat skriva en science-fiction historia, och man kan ju inte kuta runt med M16/AK74 år 2214, det vore lite som att beväpna sig med brown bess idag.

Projektilens energi ökar med kvadraten på hastigheten, luftmotståndet ökar lika fort, så räckvidden bör vara närmast oförändrad om utgångshastigheten är den enda faktorn som ändrats. Dock får man en flackare projektilbana och givetvis en högre penetrationsförmåga.

Man bör därifrån relativt enkelt kunna förbättra kulans aerodynamiska egenskaper, precis som beskrivs in inlägget ovan med Steyr's stålflechetter. Dock skulle jag försöka tillverka dem i wolfram då det skulle förbättra kulans ballistiska koefficient ännu mer, en densitet som går ifrån 7.89 till 19.25 är en förbättring som är ganska radikal.

Den begränsande faktorn för hur bra penetrationsförmågan blir är troligen att kulan helt enkelt går sönder när den träffar sitt mål. Om vi föreställer oss vansinneshastigheter så blir resultatet istället för penetration en fullständig disintegrering av kulan och en närmast symmetrisk krater. Man har faktiskt använt en så kallad "light gas gun" för att på detta viset förklara varför kratrar i solsystemet så sällan är asymmetriska eller speciellt djupa.

Dock har en faktiskt projektil som regel avsevärt högre densitet än vad man nu skjuter på.
Slutresultatet är troligen något i stil med Newtons approximation:
http://en.wikipedia.org/wiki/Impact_depth

Avgörande för ljudhastigheten? Ja, lägre molekylvikt ger högre ljudhastighet. Helium och väte har låga molekylvikter. Men ljudhastigheten ökar med trycket också.

Precis, efter en viss nivå så börjar det krävas väldigt mycket större mängder krut med följande ökning av tryck, värme, slitage m.m.
Vilket dels resulterar i ett tyngre vapen pga förstärkningar och dels i mer skrymmande och tyngre ammunition pga den ökande krutmängden.
Och detta för relativt små ökningar av kraften.
Genom att istället öka storleken på kulan, så får man också en ökning av kraften, men utan samma behov av förstärkningar i vapnet och tyngre och mer skrymmande ammunition (någonstans där en patron med större kula fortfarande blir mindre och lättare än en patron med mindre kula men mycket större krutladdning).

Och att använda gas tror jag inte på, då gas är volymineffektivt och kräver gastankar som blir väldigt tunga i sig.
Projektilens energi ökar med kvadraten på hastigheten, luftmotståndet ökar lika fort, så räckvidden bör vara närmast oförändrad om utgångshastigheten är den enda faktorn som ändrats. Dock får man en flackare projektilbana och givetvis en högre penetrationsförmåga.

Njae.
Räckvidden beror ju på vad man jämför med.
Om du ökar hastigheten på en projektil så ökar luftmotståndet med kvadraten på detta.
Vilket gör att den kommer att tappa hastigheten fortare.

Med resultatet att om projektilerna är lika i övrigt så kommer den med högre utgångshastighet efter en viss sträcka att nå samma hastighet som utgångshastigheten på den långsammare projektilen, och då samma kraft och samma räckvidd som denna, med sträckan tills det att den tappat den hastigheten som "bonus".

Och penetrationsförmågan är väldigt lik den för aerodynamiken.
Nämligen att frontalytan jämfört med projektilens kinetiska energi är det som räknas. En liten, lätt projektil i hög hastighet har bra penetration pga att den har liten frontalyta och relativt stor kinetisk energi genom hög hastighet.
Det är därför som flechetten har väldigt god penetration då den har så liten frontalyta.

Men paradoxalt nog så leder detta till dålig effekt i målet, då liten frontalyta innebär en liten sårkanal, medans en större och tyngre projektil, som kan ha samma kinetiska energi men sämre penetration pga högre frontalyta kommer göra ett större hål.
Naturligtvis försöker man lösa detta genom att ha en projektil med minimal frontalyta när den flyger och när den träffar, men strax efter träff expandera, fragmenteras, "tumla" eller något annat som kraftigt ökar dess frontalyta för att maximera hålet den gör i målet.

Men för att citera någon jag hittade "always remember, small bullets may expand, but large bullets will never shrink".

Se det fetade.

Funderar på om man kan vända på steken? Alltså att ha krut (en del av det totala) i projektilen också. Vid kulhastigheter nära ljudhastigheten hos krutgasen "hinner inte kraften i krutet" ikapp kulan s a s. Kraften kan ju inte överföras fortare än ljudhastigheten i mediet - så det blir bara en enorm mynningsflamma och en jättesmäll av det. Men kulan går inte fortare.

Men, om det finns krut i kulan också? Då blir det dels en acceleration p g a trycket från krutet i hylsan, och när detta avklingar p g a projektilens hastighet så tar reaktionskraften från "kulkrutet" över. Det handlar alltså om raketdrift under en del av tiden i vapnets lopp.

Derp! Mitt resonemang mycket riktigt inte. Jag bugar och tackar!


Krut i kulan, som en raket? "Rakethandeldvapen" har byggts. Nackdelen: det tar en viss sträcka för dem att nå en hyfsad anslagskraft. Kanske om man hade söta små HEAT-stridsspetsar till.

Det beror ju på hur fort krutet brinner. Har man vanligt gevärskrut så förbränns det omedelbart vid de tryck och temperaturer som råder i en gevärspipa. Men en sådan anordning "skjuter ifrån" snarare än "skjuter på". Därför tänkte jag att man lättare kunde uppnå höga hastigheter.

Du menar alltså att man har krutet i "kulan" istället för i hylsan, men att förbränningen ändå ska ske i själva pipan?

Jag vet inte om det ger någon fördel i utgångshastighet, men det gör kulan större och med ett tomrum, vilket borde innebära sämre förhållande i vikt/frontalyta.

Kanske någon form av kombination av de "raketpistoler" (som MBA Gyrojet) och konventionell ammunition. Där man skjuter av en projektil med en liten raketmotor, men gör det i ett relativt vanligt vapen med en vanlig krutladdning, med resultatet att raketmotorn helst ska tända strax efter att den lämnat pipan och då "startar" med en redan hög hastighet och ökar på denna, alternativt ser till att uppehålla hastigheten under en längre sträcka.

En fördel kan vara större verkan i målet på nära håll då projektilen förutom ett hål också kommer att ge lite brännskador via raketmotorn.
Fast kanske att det ger mindre skador, genom att det kauteriserar såret istället....

Mjo, men med det synsättet att krutgaserna har svårt att strömma i överljudshastighet (genom pipan) så borde det öka på farten om man har en liten reaktionsdrift av kulan. Man kunde tänka sig en hålighet i kulan också. Som då fylls av krutgaser med högt tryck (kanske genom intern förbränning av en mindre krutladdning) när kulan startar sin resa i pipan. När så trycket bakifrån minskar mot slutet av denna resa i det vridna molybdenstålet så börjar detta tryck pysa ut genom kulans bas och ger därmed en extra skjuts.

Men det stämmer ju, som du säger, att kulan blir mer komplex. Den ska ju då inte bara tåla räfflornas hårda vridning utan den ska då också tåla höga tryck inifrån. Delar av kulan måste då vara i höghållfast stål eller liknande.