как узнать дульную энергию пневматики

Добрый день. Сегодня у нас немного пневматической физики и прикладной юриспруденции в подаче «для чайников». Многое из приведенного ниже уже несколько раз обсуждалось на страницах этого издания, поэтому все нижеприведенное будет освящаться лишь одну общую тему – мощность пневматики.

В чем сила, брат?

Здесь мы попытаемся определить, в каких же единицах нужно измерять «дурь» пневматических пистолетов и винтовок, от которой зависит, что он способен пробить и чего натворить. К слову, оценивать мощность по способности пробивать «ну очень толстые» бутылки не стоит, в этом отношении пневматика делится только на два класса – пробивает и не пробивает.

Чтобы компенсировать этот фактор, и дать объективную оценку силе и мощности пистолета оружейники обращаются к школьной физике. Именно оттуда к нам приходит знаменитая формула кинетической энергии, называемой в законе «Об оружии» Дульной энергией.

где m – масса пули (в кг), v – скорость вылета пули (измеряем по хронографу), E – итоговая дульная энергия.

В физике сила измеряется в Ньютонах, мощность в Ваттах, а наша итоговая энергия в Джоулях (Дж). Так что, когда говорят что-то про «силу выстрела пневматики» или «мощность пневматического пистолета» не придираемся к словам, а понимаем, что речь идет про те самые Джоули.

Классификация пневматики по энергии

До 3 Дж, без указания калибра

До 3 Дж, кал. 6-8 мм

3,5 Дж, кал. 10 мм

до 7,5 Дж, кал. 4,5 мм

Оружие для спортивной и развлекательной стрельбы. Повсеместно в РФ применяется в игре «Хардбол». В основном сюда попадают винтовки (Crosman 1077, оригинальные «Мурки») и малая часть пистолетов (Аникс 111, Аникс А-3000 «Скиф»).

14 Дж, кал. 17,3 мм

До 25 Дж, любого калибра

Спортивная и охотничья пневматика. Приравнивается к огнестрельному, а поэтому требует разрешений и лицензий.

Свыше 25 Дж

И снова формулы

С матчастью вроде ознакомились, теперь перейдем к практике. Итак, есть одна формула с тремя переменными. А значит, мы ее можем использовать для трех разных случаев (все это уже писал на форуме, здесь только повторюсь):

1. Известна масса пули, замерена скорость выстрела – определяем дульную энергию оружия:

2. Уже известна примерная дульная энергия (по прошлому пункту), меняем массу пули на другую – вычисляем возможную скорость вылета:

3. Известна дульная энергия, хотим определить массу пули для достижения нужной скорости – вычисляем:

Но знать математику, конечно, хорошо, но лучше, когда за вас уже что-то считает. Предлагаю калькулятор для решения вышестоящих задач:

Калькулятор для пневматического оружия

И помните, что на практике все работает немного по-другому, и что ожидает вашу пулю за пределами ствола порой невозможно предсказать. Удачи в измерениях, играем в хардбол, соблюдаем правила и технику безопасности.

Источник

Дульная энергия и калибр пневматики. Правовые аспекты.

От чего зависит мощность выстрела пневматики

Затрагивая тему мощности или силы выстрела, необходимо отделить эти понятия от физических величин. Из школьных курсов нам известно, что первая переменная выражается в Ваттах, вторая — в Ньютонах. В каждом случае участвует вес тела и его скорость. Однако в оружейном производстве принято использовать силу начальной кинетический (дульной) энергии, которая выражается в Джоулях.

Из формулы Е=1/2*m*v^2 видно, что основополагающими параметрами выступают скорость и масса снаряда. Поскольку вес пули всегда остается неизменным, зависящим от калибра, то эту величину можно считать постоянной.

Водородная энергетика

Когда-то возможность использования водорода в качестве источника энергии считалась едва ли не панацеей для развития отрасли. Такое отношение определили преимущества водородной энергетики. Основой получения энергии являются реакции водорода, во время которых выделяется тепло и вода, образуется электричество. Метод экологически чистый. Источник энергии – доступен и неисчерпаем. Водородная энергетика отличается высоким КПД.

Проблема, как всегда, в огромных инвестициях, необходимых для реализации подобных проектов. Еще одной немаловажной проблемой является отсутствие технологий, позволяющих контролировать температуру, образующуюся в ходе водородных реакций. Пока подобные технологии не будут разработаны, о повсеместном применении водорода в качестве источника энергии говорить не приходится.

Расчет дульной энергии пневматики

Она равна произведению половины массы на квадрат скорости: E=1/2*m*v^2, где m – вес, v – начальная скорость.

Для того чтобы узнать мощность пневматической винтовки или пистолета, необходимо знать калибр дроби и скорость ее вылета. С первым параметром все ясно, так как производители указывают вес пулек на упаковках. Для вычисления скорости потребуется хронограф. Существуют электронные модели, которые выдают результат уже в джоулях. Поэтому владельцу даже не потребуется выполнять расчет самостоятельно. При отсутствии нужного инструмента в качестве параметра можно использовать заявленную производителем скорость. Ее часто указывают в техническом паспорте изделия. Владельцу лишь остается подставить нужные цифры и получить конечный результат.

Геотермальная энергетика

В основе геотермальной энергетики лежит использование горячих источников. Пар источника направляется на турбину, которая своим движением приводит в силу электрогенераторы. Подобные станции уже работают в 24 странах мира. Первая из них была открыта в далеком 1904 году в городе Лардерелло в Италии. Так как источником энергии в таких станциях являются геотермальные источники, их можно использовать только в местах нахождения последних, что является немалым ограничением для того, чтобы рассматривать этот метод в качестве энергетики будущего.

Классификация пневматики по энергии

До 3 Дж, без указания калибра

Такие ружья и пистолеты больше используют для развлечения и отработки меткости стрельбы. Они не обладают убойной силой и не способны нанести существенного вреда человеку. Для его покупки не требуется получение разрешения, поэтому оно находится в свободной продаже.

До 3 Дж, кал. 6-8 мм

3,5 Дж, кал. 10 мм

до 7,5 Дж, кал. 4,5 мм

14 Дж, кал. 17,3 мм

Оружие, обладающее дульной энергией 14 Дж, относится к категории спортивного снаряжения. Используется для тренировки и участия в соревнованиях.

До 25 Дж, любого калибра

Ветровая энергетика

Еще одно направление, способное стать альтернативой традиционной энергетике. Впервые интерес к этому источнику энергии возник в 70-е годы прошлого век, в связи с нефтяным кризисом. Прошло десятилетие, и в сельских районах Европы, Индии, Китая заработали ветровые электрогенераторы.

Выработка электричества в таких электростанциях осуществляется за счет вращения лопастей, подключенных к генератору. Большая электростанция, оснащенная мощными турбинами, способна обеспечить основные нужды в энергоснабжении. Небольшие турбины и ветряки могут применяться в качестве автономных электрогенераторов. Недостатки ветровой энергетики те же, что и у солнечной – зависимость от климатических условий, высокая стоимость оборудования.

Справедливости ради стоит отметить, что над преодолением климатической зависимости альтернативных электростанций ведется весьма успешная работа. Уже разработаны электростанции, способные аккумулировать энергию даже в условиях плохой освещенности.

Полная механическая энергия

Теперь у нас есть всё необходимое, чтобы описать энергию

как физическую величину. Энергию обычно обозначают буквой
E
(иногда –
W
). Чтобы различить виды энергий, ставят индекс. Так, кинетическую энергию можно обозначить как
Eк
. Энергию мы решили связать с работой, поэтому и измеряют её в единицах работы, в джоулях.

Мы через вычисление работы уже получили выражения для разных видов энергии:

1) кинетическая энергия тела, которое движется со скоростью (см. рис. 16):

2) потенциальная энергия тела, поднятого на высоту (см. рис. 14):

3) потенциальная энергия упруго деформированной пружины (см. рис. 20):

Сумму потенциальной и кинетической энергии тела (или системы тел) называют полной механической энергией тела

(системы тел) (см. рис. 21).

Рис. 21. Полная механическая энергия тела

Мы сказали, что энергия относительна. А как же выполняется закон сохранения, если энергия зависит от системы отсчёта? Нас будет интересовать изменение энергии, а не её абсолютное значение, поэтому выбор системы отсчёта не повлияет на решение задач.

Разные системы отсчёта

Рассмотрим мячик, который находится на вершине горы (см. рис. 22).

Рис. 22. Мяч на вершине горы

Пусть мячик скатывается влево (см. рис. 23).

Выберем другой уровень: вначале

затем – кинетическая энергия и потенциальная (см. рис. 24).

Вне зависимости от выбора уровня энергия будет сохраняться:

А после преобразования выражения будут одинаковыми:

Получили такое же выражение. То есть от выбора уровня ничего не зависит.

Кинетическая и потенциальная энергии

Энергия санок на горке связана с тем, что тело поднято на некоторую высоту. Такую энергию называют «потенциальная

энергия тела, поднятого над поверхностью» (см. рис. 14).

Рис. 14. Потенциальная энергия тела

Внизу горы санки разгонятся до некоторой скорости. Потенциальная энергия превратится в энергию, которая связана со скоростью движения тела, её называют кинетической

Рис. 15. Кинетическая энергия тела

Кинетическая и потенциальная энергии

Различают два вида механической энергии: потенциальную и кинетическую. Кинетическая энергия связана с движением тела (см. рис. 16), название происходит от греческого «кинемос» – «движущий».

Рис. 16. Движение автомобиля

Вспомните, что кинематика – раздел физики, изучающий движение.

Потенциальная энергия связана со взаимным расположением тел или частиц. Например, это взаимодействие тела с Землей, взаимодействие частиц в пружине. Название энергии выбрано не случайно. Понятие «потенциал» связано с возможностями, которых явно не видно: человек способен достичь успеха, о таком говорят: у него есть потенциал. Так и сжатая пружина или поднятый на вытянутой руке камень: они неподвижны, но у них «есть потенциал движения», стоит их отпустить (см. рис. 17).

Рис. 17. Потенциал движения

Как вычислить кинетическую энергию тела? Так же, как и потенциальную – через совершаемую работу. Чтобы разогнать тело из состояния покоя до некоторой скорости (см. рис. 18), нужно выполнить над ним работу:

Рис. 18. Разгон тела

Вычисление работы по разгону тела

Рассмотрим случай, когда скорость изменяется равномерно (см. рис. 18). Для изменения скорости к телу необходимо приложить силу:

Здесь мы рассмотрели только частный случай, когда скорость меняется равномерно. Но и в общем случае полученная формула будет верна.

Рис. 19. Относительность движения

При решении задач относительность надо учитывать и выбирать одну конкретную систему отсчёта. При этом нас будет интересовать изменение кинетической энергии, а не её абсолютное значение, поэтому решение задачи не будет зависеть от выбранной системы отсчёта. Часто выбирают систему отсчёта, связанную с Землёй.

Энергию также можно запасти, если сжать пружину (см. рис. 20).

Рис. 20. Сжатие пружины

Как посчитать эту энергию? Нужно вычислить работу по сжатию пружины. Она получится равной

Тут использованы общепринятые обозначения: – жёсткость пружины, – изменение длины пружины.

Консервативные и неконсервативные силы

Мы рассмотрели только два вида потенциальной энергии: энергия тела над поверхностью Земли связана с действием силы тяжести, энергия сжатой пружины – с силой упругости. А можно ли ввести потенциальную энергию для других сил? Можно, но не для всех.

Например, для силы Архимеда, сил гравитационного, электрического взаимодействия это можно сделать. Для этого достаточно посчитать работу, которую необходимо выполнить, чтобы преодолеть эти силы. Полученное значение и будет величиной запасённой энергии. Указанные силы называются консервативными.

Название происходит от латинского
conservo
– «сохраняю; запасаю». Как консервы – запасённые продукты, так и эти силы запасают энергию.

А вот, к примеру, для силы трения и силы сопротивления воздуха нельзя ввести потенциальную энергию. Эти силы называют неконсервативными.

Источник

Пневматика без лицензии — что нужно знать охотнику?

От чего зависит мощность выстрела пневматики

Затрагивая тему мощности или силы выстрела, необходимо отделить эти понятия от физических величин. Из школьных курсов нам известно, что первая переменная выражается в Ваттах, вторая — в Ньютонах. В каждом случае участвует вес тела и его скорость. Однако в оружейном производстве принято использовать силу начальной кинетический (дульной) энергии, которая выражается в Джоулях.

Из формулы Е=1/2*m*v^2 видно, что основополагающими параметрами выступают скорость и масса снаряда. Поскольку вес пули всегда остается неизменным, зависящим от калибра, то эту величину можно считать постоянной.

В чем сила, брат?

Здесь мы попытаемся определить, в каких же единицах нужно измерять «дурь» пневматических пистолетов и винтовок, от которой зависит, что он способен пробить и чего натворить. К слову, оценивать мощность по способности пробивать «ну очень толстые» бутылки не стоит, в этом отношении пневматика делится только на два класса – пробивает и не пробивает.

Чтобы компенсировать этот фактор, и дать объективную оценку силе и мощности пистолета оружейники обращаются к школьной физике. Именно оттуда к нам приходит знаменитая формула кинетической энергии, называемой в законе «Об оружии» Дульной энергией.

где m – масса пули (в кг), v – скорость вылета пули (измеряем по хронографу), E – итоговая дульная энергия.

В физике сила измеряется в Ньютонах, мощность в Ваттах, а наша итоговая энергия в Джоулях (Дж). Так что, когда говорят что-то про «силу выстрела пневматики» или «мощность пневматического пистолета» не придираемся к словам, а понимаем, что речь идет про те самые Джоули.

Расчет дульной энергии пневматики

Она равна произведению половины массы на квадрат скорости: E=1/2*m*v^2, где m – вес, v – начальная скорость.

Для того чтобы узнать мощность пневматической винтовки или пистолета, необходимо знать калибр дроби и скорость ее вылета. С первым параметром все ясно, так как производители указывают вес пулек на упаковках. Для вычисления скорости потребуется хронограф. Существуют электронные модели, которые выдают результат уже в джоулях. Поэтому владельцу даже не потребуется выполнять расчет самостоятельно. При отсутствии нужного инструмента в качестве параметра можно использовать заявленную производителем скорость. Ее часто указывают в техническом паспорте изделия. Владельцу лишь остается подставить нужные цифры и получить конечный результат.

И снова формулы

С матчастью вроде ознакомились, теперь перейдем к практике. Итак, есть одна формула с тремя переменными. А значит, мы ее можем использовать для трех разных случаев (все это уже писал на форуме, здесь только повторюсь):

1. Известна масса пули, замерена скорость выстрела – определяем дульную энергию оружия:

2. Уже известна примерная дульная энергия (по прошлому пункту), меняем массу пули на другую – вычисляем возможную скорость вылета:

3. Известна дульная энергия, хотим определить массу пули для достижения нужной скорости – вычисляем:

Но знать математику, конечно, хорошо, но лучше, когда за вас уже что-то считает. Предлагаю калькулятор для решения вышестоящих задач:

Классификация пневматики по энергии

До 3 Дж, без указания калибра

Такие ружья и пистолеты больше используют для развлечения и отработки меткости стрельбы. Они не обладают убойной силой и не способны нанести существенного вреда человеку. Для его покупки не требуется получение разрешения, поэтому оно находится в свободной продаже.

До 3 Дж, кал. 6-8 мм

3,5 Дж, кал. 10 мм

до 7,5 Дж, кал. 4,5 мм

14 Дж, кал. 17,3 мм

Оружие, обладающее дульной энергией 14 Дж, относится к категории спортивного снаряжения. Используется для тренировки и участия в соревнованиях.

До 25 Дж, любого калибра

Характеристики патрона 7,62×54 мм R[ | ]

Где срединное отклонение — половина ширины центральной полосы рассеивания, вмещающей 50 % всех попаданий[2].

Задача 1

Тело падает с высоты 20 метров (см. рис. 25).

Определить его скорость вблизи поверхности Земли.

Сначала тело обладало только потенциальной энергией – здесь поверхность Земли удобно принять за нулевой уровень (см. рис. 26).

Вблизи поверхности тело обладает только кинетической энергией (см. рис. 26). Потенциальная энергия перейдёт в кинетическую:

Выразив скорость, получим:

Пули для пневматики

Для охоты используются свинцовые пули с полыми хвостиками-стабилизаторами. Такие снаряды за счет мягкости материала, из которого они изготовлены, хорошо проходят по каналам нарезного ствола. Они также подходят и для стрельбы из гладкостволок.

Пули для пневматики рассчитаны на полет на дозвуковых скоростях. При превышении скорости звука такой боеприпас начинает кувыркаться, и точность стрельбы резко снижается. При повышении дульной энергии винтовки увеличивается и ее калибр, при этом масса пули возрастает, и в итоге пневматика уже не способна разогнать ее до сверхзвуковой скорости.

Разновидности охотничьих пневматических винтовок

Все пневматические винтовки делятся на три группы по принципу своего действия:

Главный узел пневматики с компрессионной конструкцией — поршень-насос. В винтовках с мультикомпрессионным принципом действия есть специальные камеры, в которые закачивается воздух.

Однако большинство воздушек, которые хорошо подходят для работы по зверю и птице, имеют пружинно-поршневую конструкцию. Именно на этот вариант и стоит в первую очередь обратить внимание всем, кому нужна лучшая пневматическая винтовка для охоты без лицензии. Главная часть механизма такой пневматики — пружина, которая воздействует на сжимающий воздух поршень.

Также различают:

У первых взведение пружины происходит именно при переламывании ствола, в моделях второго типа она взводится посредством специального рычага. Винтовки с фиксированным стволом более долговечны и удобны в применении, поэтому предпочтение опытные пользователи пневматики отдают именно им. Шарнирный механизм переломного ствола рано или поздно начинает расшатываться, а затем может и вовсе выйти из строя.

Задача 2

Сопротивлением воздуха пренебречь.

Рис. 27. Задача 2. Искомая высота

Рис. 28. Превращения энергии при движении снаряда вверх

Рис. 29. Падение снаряда

Общая механическая энергия сохраняется, она не может взяться из ниоткуда и не может исчезнуть бесследно. Поэтому запишем значения энергии для каждого ключевого момента времени.

1) Вначале полная механическая энергия состояла из потенциальной энергии сжатой пружины и потенциальной энергии снаряда (см. рис. 28):

2) В верней точке траектории есть только потенциальная энергия снаряда (см. рис. 28):

Полная механическая энергия:

Решение задачи

Вычислим полную механическую энергию из формулы

Перед этим переведём все величины в СИ:

Теперь можно вычислить максимальную высоту:

Для ответа на второй вопрос нужно решить систему уравнений:

Производители

Популярностью среди охотников пользуется продукция компаний:

Пневматические ружья этих компаний доступны по цене и в то же время обладают неплохими характеристиками, благодаря этому им и отдают предпочтение большинство охотников.

Энергия океанов

Океанами покрыта значительная часть поверхности земного шара, и возможность использования этого огромного неисчерпаемого ресурса могла бы стать отличной альтернативой традиционной углеводородной энергетике. Принцип действия приливных электростанций заключается в следующем. Область прилива делится плотиной на две зоны. Во время прилива и отлива вода перемещается по этим зонам, вращая турбины.

При всех своих преимуществах приливная энергетика имеет ограничения на свое использование. Строительство электростанции в зоне прилива потребует значительных капиталовложений. Для того, чтобы немалые инвестиции смогли окупиться, станция должна вырабатывать большое количество энергии, а значит, расстояние между двумя бассейнами должно быть не менее пяти метров. Это ограничение сразу делает повсеместное строительство электростанций на побережье морей и океанов невозможным, так как по критерию экономической целесообразности строительства на земле насчитается всего лишь порядка 40 мест, где электростанция действительно будет эффективной.

Поясним некоторые понятия:

Однако, дабы избежать искаженного представления об эффективности боеприпасов, нам стоит оговориться, что все ниже перечисленные расчеты приводятся для не экспансивных, т.е. не деформирующихся, не кувыркающихся, не взрывающихся и т.д. боеприпасов. Например:американский боеприпас 5,56х45 М855 (SS109 НАТО), несмотря на малый калибр, благодаря своим конструктивным особенностям имеет высокое поражающее действие.

К конструктивным особенностям пули патрона М855 относятся:

Попадая в тело, пуля производит комбинированное поражение. Как видно на профиле раны, пуля проходит в тканях расстояние около 12см головной частью вперед. Затем, она разворачиваясь на 90º, сплющивается и разламывается в районе кольцевой канавки. Головная часть (60% веса пули), имеющая стальной сердечник, глубоко проникает в ткани, нанося поражение, в т.ч. и вторичными ранящими снарядами (осколками костей). Оторвавшаяся часть пули имеет сердечник из мягкого свинца, поэтому она сильно деформируется, распадается на множество осколков, которые, разлетаясь в стороны, проникают в ткани на глубину до 7 см. Свинец сердечника, вытекая из донной части и мест разрыва пули, каплеобразно разбрызгивается и пробивает мягкие ткани. Пробитые ткани, например, кишечника, подвергаясь воздействию временной полости (вибрации от удара пули), разрываются. Отверстия в них могут достигать 7 см. Поэтому попадание пули в брюшную полость часто вызывает летальный исход.

Мы проанализировали около 300 типов боеприпасов на предмет их эффективности (эта работа была оценена дипломом Михайловской артиллерийской академии СПб), но остановимся на наиболее известных.

Анализируя зарубежные публикации и отчеты NRA (Национальной Ружейной Ассоциации Америки), нам удалось установить уровень энергии пули в момент удара, необходимый для поражения животного весом до 100 кг (олень, кабан, волк):

Не имея данных по воздействию пули на человека, мы рискнем воспользоваться этими цифрами.

Источник