Laukaisupainelogiikalla ajateltuna 7,62 NATO aiheuttaisi 344 MPa:n pesäpaineilla (arvio Wikistä) ja patruunan kannan säteellä R=12 mm 155, 6 kN voiman. Jos sellainen todellisuudessa kohdistuisi aseen kautta ampujaan, niin luultavasti olkavarsi lentäisi huithelvettiin.
Tämä viesti ei vie MiKu:a eteenpäin, mutta palauttaa piirustuksen ymmärryksen ja statiikan perusteet (vapaakappalekuva, sisäiset voimat ja paineen aiheuttama "nettovoimavaikutus) arvoonsa tulosten järkevyyden arvioinnin kannalta. Lisäksi löytyi ampuja - ase (Kalasnikov 7,62) vuorovaikutuksen mittaus- ja simulointijulkaisu tarpeettomaksi mutta mielenkiintoiseksi lisätiedoksi.
7,62 * 51 Patruunan mitat, jonka mukaan kannan halkaisija on R1=12,014 mm. Se ei ole säde. Ohessa linkki piirrokseen:
fi.wikipedia.org
Painevoimista ja vuorovaikutuksista: Kannattaa piirtää vapaakappalekuvia tarpeen mukaan luodista, hylsystä, lukosta, hylsypesästä ja aseen rungosta (laatikosta RK:ssa) jne, jos ei ole ennen niistä sellaista tehnyt. Niistä näkee, mitä painepinta-alaa vastaava paineen resultanttivoima jää ulkoisesti vastaan otettavaksi voimaksi jäljelle. (Vapaakappalekuvien piirtäminen kotitehtävänä).
Ruuti palaa hylsyn sisällä, joten paine kohdistuu hylsyn sisäpinnalle (esim ulkohalkaisija - 2 * hylsyn seinämän paksuus), myöhemmin piipun sisäpinnalle, kun luoti etenee piipussa, ja koko ajan paine kohdistuu luodin perään, tosin luotiin hieman matalampana paineena kuin hylsyn pohjaan, koska ruutikaasuakin hylsypohjan ja luodin perän välissä on kiihdytettävä (sisäballistiikan laskelmia).
Laukaustilanteeessa aseen painetta sulkevat osat on lukittu jotenkin.aseen runkoon ja lukon, hylsyn sekä piipun / patruunapesän tulee muodostaa kaasutiivis kokonaisuus.
Esim. kotimaisessa RK:ssa lukon "väkäset" tukeutuvat rungon (laatikon) sulkuolakkeisin. RK:n piippu on kierreliitoksella lukittu runkoon (laatikkoon) ---> Piippu (jossa patruunapesä), runko ja lukko ovat "yhtäpuuta" laukaushetkellä ---> Niiden väliset voimat ovat kappaleen sisäisiä voimia, eivätkä ne välity muihin kappaleisiin tai tukipisteille. Jos ei muuten hoksaa sisäisiä ja ulkoisia voimia, niin pitää rakenne purkaa osiksi ja voima - vastavoima merkitä osien välille vapaakappalekuviin, kirjoittaa yhtälöt ja ratkoa ne, jotta asia valkenee.
Paineen aiheuttamasta resultanttivoimasta jää jäljelle piipun painepinta-alan verran eli luotiin kohdistuvan paine*pinta-ala verran voimaa ja sen vastavoima, joka ei kumoudu aseen "sisäisenä voimana".
Tiedetään sisähalkaisija 7,62 mm (pikkukaliiperi) ja isokaliiperi ~7,8 mm ??, mutta rihlan geometriaa ei tunneta --> arvataan piipun painepinta-alan halkaisijaksi keskihalkaisija ~7,7 mm.
Sitä vastaava voima kohdistuu luotiin, joten se ei ole aseen rungon sisäistä voimaa / rasitusta. Sen vastavoima eli hylsyn pohjaan piipun painepinta-alalle kohdistuva painevoima on otettava ulkoisesti vastaan jotenkin, joko tukivoimina staattisesti jäykästi tai aseen liikkeenä + tukivoimina (esim ampujan olkaa vasten) dynaamisesti. Luodin ja piipun kosketuksen (kitkan ja rihlakulman mukaisen rotaatiokiihtyvyyden vaikutus) voimat unohdetaan merkityksettömänä tarkastelun idean kannalta.
Voiman hetkellinen huippuarvo maksimipaineella 344 MPa on F=p*A=344 MPa * 3,14/4 *7,7^2 mm^2 = 16 019 kN = 16 kN (vastaa ~1,6 tn massana) eli 1/10-osa aiemmin esitetystä, kun korjauksena huomioitiin hylsyn mittojen järkevyys ja "netto painepinta-ala". Tähän päästiin tehtävä statiikan perusteiden mukaisella tarkastelulla.
Voima vaikuttaa hylsyn ja lukon välissä ja välittyy sieltä eteenpäin aseen tukipisteille (ampujan ja aseen välille). Se aiheuttaa koko systeemin (ase + ampuja) liiketilan dynamiikan mukaiset voima- ja liikevaikutukset. Koska ase on kohtuullisen jäykkä, niin tukireaktio aseen ja ampujan välillä on ruutikaasun painepulssin (herätevoima) muotoinen, mutta huipustaan leikkautunut, kun osa voimasta menee systeemin (ase + ampuja) kiihdyttämiseen. Kun painepulssi (heräte) loppuu, niin systeemi pyrkinee ensin hidastumaan ja sitten takaisin tasapainoon, mutta siihen menee merkittävästi pidempään kuin alkuperäisen herätteen aika.
Ohessa iltalukemiseksi linkki 7,62 Kalasnikovin laukaussyklin mittaus- ja simulointituloksiin ase-ampuja systeeminä. Aseen tukeen kohdistuva mitattu voimapulssi (olkapää ase) on paineherätteen muotoinen ja mitatut maksimiarvot ovat 2,5 ... 3 kN makuulta (prone) ammuttaessa ja ~2,5 kN seisaaltaan (off hand) ammuttaessa, kun testissä oli kolme eri kokoista ja painoista ampujaa. FEM-simuloinnin tuloksien järkevyyttä on vaikea arvioida. Esim Mises jännitystuloksia olkapäästä värikuvna, lieneekö inehmo von Mises -materiaalia, jota erityisesti metallien alkavan plastisoitumisen malliksi on suositeltu.
