最近用了AI刪除回復和拉黑噴子成效顯著,那么咱們就可以開始聊正經的了。
其實任何武器裝備都不會像很多初級的軍迷想象的一樣簡單,停留在基本的基礎認知之上。咱們舉個例子:
很多人都知道一把槍在擊發的時候是依靠撞針撞擊子彈的底火完成射擊動作的。如果只知道這點就停留在“很多人”的層面上。但如果知道現代槍支的底火是裝有“雷汞”、“疊氮化鉛”等容易被擊發的裝藥,本質上也屬于“很多人”的層面。
那么如果更細致的問,得用什么樣子的撞針,配合多粗的彈簧,產生多大的力道,能擊發什么樣的底火呢?
為什么會提出這個問題呢?其實底火不僅僅要設計成擊發彈藥的一種部件,同時還是彈藥的一層保險裝置。只有在合適的條件下能夠擊發的底火才是一個合格的設計,否則你在一些軍事視頻中看到有老六拿錘子砸底火,就會讓你心態炸裂了。
難免會有疑問,這玩意不爆嗎?
回到更現實的問題——一個底火需要多大的撞擊力才能擊發、擊發裝置又是利用什么方式提供這些撞擊力的?
這才是一個軍迷真正應該關注的細節。
在現代槍械的設計中,擊發底火的元件通常是槍機組件中的撞針。在槍械擊發的時候通常利用擊錘敲擊一下撞針的尾部,撞針獲得了向前運動的動能,去打擊子彈的底火從而擊發子彈完成射擊動作。
至于為什么要用擊錘+撞針的形式而不是用擊錘直接打擊子彈的底火這就牽扯到了自動武器設計原理的另一個方面了,和今天的內容沒什么太大關系,咱們有機會再講。
在今天的話題中,我們就引出了子彈擊發過程中的第一個公式,撞針動能:
看起來就是動能公式對吧,實質上這也就是動能公式。它是和底火的一個很重要的性能參數所匹配的——底火擊發能量,也就是說底火需要多大的能量才能被擊發,這個單位是“焦耳”。換到撞針上就是撞針得需要多大的動能提供底火所需要的擊發能量。
例如在軍規《MIL-P-20449C (MU) 》中,M61型底火的擊發能量在0.34 - 0.79 焦耳,在規范中規定了,低于 0.34J 時,不應被擊發;在高于0.34至0.79J 以內,必須確保可靠擊發。這個測試是專門的底火測試儀通過拋球法的一個性能測試結果。
一根M4A1的鋼制撞針通常的重量為8.25克(0.3盎司)按照底火的要求需要這根撞針以至少9米/秒的速度撞擊底火,最高的撞擊底火的速度被限制為13.5米/秒。這個數值就是今天咱們講的第一個公式求皆所得。那么如何讓一根8克多的撞針達到這個速度呢?是利用擊錘敲擊撞針的,其實我們要看的是擊錘的動能。
這個東西的旋轉動量要等于撞針所需要傳遞的動量。這就是今天的第二個公式
當的時候,撞針就可以獲得有效動能,實際上計算一下,
怎么獲得這個旋轉動量?這就是第三個公式的作用了,彈性勢能公式。
我們要討論的是這根彈簧的剛度。
彈性勢能:
最終,我們要求出剛度k,為什么要求k呢?因為彈簧是一個儲能結構,存儲的是彈性勢能,這個勢能的存儲就和彈簧的剛度有著直接的關系,最終我們可以計算出彈簧的剛度k為5000牛/米。拉動或壓縮這根彈簧一米大體上需要500公斤的力量。不過由于這是一個旋轉結構,在壓縮的時候基于杠桿原理,基本上還是人力所能及的。
機械結構的部分就是這樣的,那么撞針到底火的配合呢?
剛剛咱們說了動能的傳遞,但是傳遞的時間依然是一個未知量,0.001秒傳遞的能量和1000秒傳遞的能量本質是不一樣的。
所以我們就要考慮撞針撞擊底火的時間了。
這就是第四個公式:
這里面的ke實際上是底火和撞針之間通過測量計算出來的一個特定值,叫做“形變量等效剛度”
兩個關鍵因素——用什么樣材質的撞針把什么樣材質的底火“砸出”一個符合標準的坑所需要的剛度。這其實是底火和撞針設計中相當考驗設計人員經驗的一個節點。
通常,撞擊的時間被限制在0.1-0.3毫秒,從人類的觀感上則是完全不可察覺的一瞬間。
有了時間,其實也就有了第五個公式,它會告訴我們,在這一瞬間有多大的力量作用在底火上呢?也就是——瞬時沖擊力公式,按照前面撞針的速度范圍,我門也就知道了撞針撞擊在底火的瞬間的作用力為371 - 557N。
這個力量做啥的?
這就是第六個公式——撞針的最小沖擊行程計算
剛剛得出的沖擊力計算可以配合撞針系統的質量和撞針簧的剛性計算出加速度a,這時候我們就可以控制撞針不會在底火帽的彈性模量下不會刺穿底火而更有效的傳遞能量。
最終第七個公式就來了—— 底火的形變計算公式,這里面有幾個值是經驗值,不太方便說。但它決定了底火有效擊發的關鍵特性。
好了,七個公式講完了,為什么講公式呢?其實“軍迷”眼中的“新奇”,和真正的技術應用是兩碼事,一個簡單的底火擊發過程,實際上是依靠12個公式中各種參數來均衡計算的,這里寫了12個公式里面最重要的7個,另外5個沒辦法給大家寫出來,要不然,就真成了指導造槍了。
但是,今天要說的實際上就是一個工程學的實際操作方法,你可能為了安全性降低底火的敏感度,那么就需要裝更粗的彈簧來讓撞針更有力量,但是如果你讓撞針更有力量就有刺穿底火的風險,于是就得加更厚的銅殼,銅殼更厚了(上面的h)不容易形變,就得增加撞針的質量和硬度……于是就形成了改一點就要動很多的循環。
簡單的理解——工程就像和面一樣,水多了加面、面多了加水。
只是為了讓大家通過這件事理解一下工程學到底如何作用在武器上的,而撞針擊發底火可以說是槍械設計中最簡單的一個過程了。抽殼、復進、閉鎖……都要比錘子敲一下撞針要復雜得多。
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