Præcession
http://science.howstuffworks.com/gyroscope...
side 2 giver en simpel forklaring på præcession.
Momenter på kuglen får den til at præcessere omkring rotationsaksen, hvilket giver stabil retning om mindre luftmodstand end kaotisk forløb.
**Frank Petersen har skrevet til os med spørgsmålet: **Hvorfor drejer et gyroskopisk stabiliseret projektil imod drejningsmomentets akse?
Et projektil påvirkes af en kraft, når det flyver gennem luften, pga. luftstrømninger omkring projektilet. Denne kraft 'angriber' ikke projektilet i tyngdepunktet og kan derfor erstattes at en kraft af samme størrelse og retning som 'angriber' i tyngdepunktet og et drejningsmoment. Så meget kan min ikke-ingeniør-hjerne visualisere!
Ballistiklitteraturen siger, at fysikkens love får projektilets spids til at dreje ind imod drejningsmomentets akse. Hvorfor?
Jeg vil sætte pris på et svar, som ikke forudsætter den store ingeniørviden. På forhånd tak for hjælpen. Venlig hilsen Frank Petersen, riffelskytte
Er der nogen af vores kloge læsere, der kan hjælpe Frank? Så skriv det i debatten nedenfor.
Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til Scientariet.
http://science.howstuffworks.com/gyroscope...
side 2 giver en simpel forklaring på præcession.
Momenter på kuglen får den til at præcessere omkring rotationsaksen, hvilket giver stabil retning om mindre luftmodstand end kaotisk forløb.
det bliver vel ikke drejet ind i omdrejningspunktet, men fastholdt ved den rotation det er påført inden det forlader mundingen?
noget der bevæger sig ligeud skal jo også tilføres/bruge energi for at ændre retning
ligeså skal rotation tilføres/bruge energi for at skifte orientering.
Du må formulere dit spørgsmål lidt mere simpelt så vi ingeniører kan forstå det ;-)
Projektilets spids burde gerne være lige præcis midt i/på omdrejningsaksen, ellers er der nogle projektilfabrikanter der har sløset med tolerencen.
Der findes i øvrigt "Brenneke projektiler" til glatløbede haglgeværer der har indstøbt finner der medfører rotation som følge af vindmodstanden, og jeg har ind imellem tænkt på om de små "grooves" riffelgangen præger i projektilet (der kommer ud af rifler og pistoler) ikke medvirker til at bevare omdrejningen.
http://science.howstuffworks.com/gyroscope... side 2 giver en simpel forklaring på præcession. Momenter på kuglen får den til at præcessere omkring rotationsaksen, hvilket giver stabil retning om mindre luftmodstand end kaotisk forløb.
Præcessionen (~afdriften) på projektilet varierer (lidt) med modvindens retning, men hovedessensen er - som nævnt i ovenstående citat - at luftmodstanden bliver mindre p.g.a. projektilets rotation - MEN KUN PÅ EN DEL AF OVERFLADEN, og her er den præcise grund. Når et projektil ikke påvirkes af hverken sidevind eller rotation, vil den få en tendens til at tumle afsted. Men når rotationen stabiliserer projektilets flugt, vil der optræde en svagt mindre opdrift på den ene side af projektilet (området "klokken 2-4" set fra enden) og en svagt øget opdrift på den modsatte side ("kl.8-10"), og det får projektilet til at kæntre en lille smule. Denn afdrift vil altid ske til den modsatte side af rotationsretningen - altså, hvis projektilet spinner med uret (set bagfra) vil projektilet drifte mod venstre og omvendt.
Fænomenet er lettere at se på en diskus (til atletik), hvor atleten (der drejer med uret) kaster den med venstre side (set bagfra) hævet 20-25°, og diskussen stille og roligt først "retter sig op" og derefter krænger til venstre det sidste stykke ned. (dette fænomen påvirkes også en smule af diskussens stigningsvinkel i forhold til flyveretningen, men det er af mindre betydning).
Men kort sagt : rotationen giver mere opdrift på den ene (lang-)side og mindre på den anden.
Junior kom lige forbi og sagde det hele i een sætning :
"det er s.. da li'som forskellen på de der frisbee-ringe og gamle frisbee'er."
Og ganske rigtigt - frisbee'er drejer altid mod venstre, hvis de kastes normalt - altså drejende med uret. De (nye) kasteringe (jeg ved ikke om de hedder frisbee-ringe) flyver helt lige og især plant.
Hvis jeg har forstået dit spørgsmål korrekt spørger du hvorfor projektilet drejer i luften.
Til dette spørgsmål er svaret simpelt. I et riffel-løb findes der såkaldte riffel-gange ( der kan være 4 eller 6 af dem). Det er egentlig disse gange som sætter projektilet i omdrejninger netop for at stabilisere projektilet.
Der findes så yderligere et tal som viser hvor tunge projektiler et løb kan stabilisere, men mon ikke det første i denne besvarelse er tilstrækkeligt svar på dit spørgsmål, ellers må du præcisere spørgsmålet yderligere. :)
Det er blot min viden som forholdsvis ny-jæger, og hvis jeg tager fejl er der sikkert klogere hoveder som kan rette op på det...
[quote]http://science.howstuffworks.com/gyroscope... side 2 giver en simpel forklaring på præcession. Momenter på kuglen får den til at præcessere omkring rotationsaksen, hvilket giver stabil retning om mindre luftmodstand end kaotisk forløb.
Præcessionen (~afdriften) på projektilet varierer (lidt) med modvindens retning, men hovedessensen er - som nævnt i ovenstående citat - at luftmodstanden bliver mindre p.g.a. projektilets rotation - MEN KUN PÅ EN DEL AF OVERFLADEN, og her er den præcise grund. Når et projektil ikke påvirkes af hverken sidevind eller rotation, vil den få en tendens til at tumle afsted. Men når rotationen stabiliserer projektilets flugt, vil der optræde en svagt mindre opdrift på den ene side af projektilet (området "klokken 2-4" set fra enden) og en svagt øget opdrift på den modsatte side ("kl.8-10"), og det får projektilet til at kæntre en lille smule. Denn afdrift vil altid ske til den modsatte side af rotationsretningen - altså, hvis projektilet spinner med uret (set bagfra) vil projektilet drifte mod venstre og omvendt.
Fænomenet er lettere at se på en diskus (til atletik), hvor atleten (der drejer med uret) kaster den med venstre side (set bagfra) hævet 20-25°, og diskussen stille og roligt først "retter sig op" og derefter krænger til venstre det sidste stykke ned. (dette fænomen påvirkes også en smule af diskussens stigningsvinkel i forhold til flyveretningen, men det er af mindre betydning).
Men kort sagt : rotationen giver mere opdrift på den ene (lang-)side og mindre på den anden.[/quote]
hvordan ved projektilet hvad der er højre og venstre side, det roterer jo ikke i sin bane på samme måde som en diskos?
Glemte at gøre de tydeligt at disse riffel-gang er designet med en bestemt hældning som egentlig også er det føromtalte "tal"
Mit svar var nok for kortfattet.
Præmissen i spørgsmålet er, at projektilet allerede roterer om sin længdeakse (jvnf. "gyroskopisk stabiliseret projektil").
Som jeg fortolker det, går spørgsmålet på, hvorfor rotationen "hjælper" projektilet med at holde spidsen fremadrettet - i forhold til hvis det ikke roterede.
Hvis projektilet ikke roterer, vil små forstyrrelser skubbe lidt til projektilet, så det ikke længere peger lige fremad. Når først spidsen ikke længere peger lige fremad, vil luftmodstanden ikke længere være symmetrisk fordelt; forstyrrelserne forstærkes og projektilets orientering vil blive kaotisk - det hvirvler rundt i alle retninger. Når projektilet hvirvler rundt på den måde vil det stadig stort set følge den samme bane, men luftmodstanden bliver meget større, så det mister hurtigt fart og når ikke så langt.
Hvis projektilet roterer om sin længdeakse, er det "gyroskopisk stabiliseret", ligesom en snurretop. Mit link i første svar forklarer, hvordan et snurrende legeme reagerer på et ydre moment: i stedet for bare at følge med momentets påvirkning, begynder det at præcessere.
At projektilet præcesserer betyder, at rotationsaksen godt nok ikke længere peger lige fremad, men i stedet slingrer det lidt, så spidsen bevæger sig fremad i en spiralbevægelse. Jo hurtigere projektilet roterer, jo mindre vil en given forstyrrelse få det til at slingre. Så længe projektilet stadig roterer hurtigt, vil spidsen et stadig pege fremad "i gennemsnit" og undgår dermed at bremses så meget.
Et opklarende billede:
http://library.med.utah.edu/WebPath/jpeg2/...
Et billede, der viser, at for meget rotation kan give for meget stabilitet:
http://www.nennstiel-ruprecht.de/bullfly/f...
Billede herunder
a: Projektil med præcession
b: kort kaotisk bane uden rotation
c: længere bane med rotation
Hej,
Se engang her:
http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=AD...
Se afsnit B - External Ballistics.
Mvh
Jan
Mange tak for alle jeres svar. Nedenstående grafik forklarer mit spørgsmål mere detaljeret:
http://www.nennstiel-ruprecht.de/bullfly/f...
Jeg forstår alle begreber og forklaringer i Fig. 7.
http://www.nennstiel-ruprecht.de/bullfly/f...
Jeg forstår også, at yaw vinklen i Fig. 8 bliver større pga. drejningsmomentet. Det jeg ikke forstår er, hvorfor " Movement of bullet axis" drejer vinkelret ind imod drejningsmomentets akse (Fig 8.), som formuleret i mit oprindelige indlæg. Er det "cykelhjulet i en snor" effekten, som gør sig gældende?
Gyroskopisk (statisk) stabilitet (Sg) opnås når "stivheden" af den roterende masse er større end påvirkningen af drejningsmomentet: Sg > 1. Eller sagt i lægmands termer:
1: En kugle er statisk/gyroskopisk stabil, såfremt kuglespidsen reagerer på wind force ved at bevæge kuglespidsen ind imod drejningsmomentet.
2: Stivheden i projektilets længdeakse er stærkere end drejningsmomentet.
Dette er så vidt jeg forstår definitionen på Sg, som Don Miller har udledt sin forenklede formel udfra.
Jeg håber, at mit sprøgsmål er en smule klarere formuleret, og jeg ser frem til at modtage jeres svar. Endnu en gang tak for gamle og nye svar.
Et billede, der viser, at for meget rotation kan give for meget stabilitet:
Netop, et givent projejtil er kun stabilt over en ganske kort strækning (ved en bestemt rotationshastighed i forhold til V).
Korte (lette) projektiler med høj rotationshastighed vil have tendens til at tumble (rulle over tværaksen).
De fleste projektiler bliver afskudt gennem løb med en riffelgang, for at starte en rotation, eller igennem et glat løb, hvorefter projektilet selv producere rotationen, når det kommer fri.
Rotationen er nødvendig, for at fremme præcession, da der altid vil være små forskydninger i vægtfordelingen i metallet (hvis dit bly ikke er helt rent, hvad render så først ud af støbeskeen, hvis din matrise ikke er 110% i vatter, bliver din kappe skæv, er kobberet/messingen du laver din kappe af helt ensartet o.s.v.). I en riffelgang giver en højre-drejet riffelgang nedadgående træk, og en venstredrejet et opadgående træk - jeg kan ikke på stående fod huske hvorfor.
Et projektil, som flyver vil også blive påvirket at tyngsekraften (nedadrættet), luftmodstand (bagudrettet), ballistisk coefficient (et projektils forms evne til at gennembryde luften - dråbe=god, klods=skidt), magnus-effekt (jordens rotation - større flyvetid=længere påvirkning, også afhængigt af skudretningen - omvendt retning på den sydlige halvkugle).
Har ikke specifikt kendskab til gyrostabilicerede projektiler.
Gå en tur på biblioteket og lån "Rheinmetall"´s bog om ballistik. Der er nogle rigtigt gode forklaringer, og masser af formler til beregning af alle tingene.
http://bibliotek.dk/linkme.php?ccl=lid%3D0...
magnus-effekt (jordens rotation - større flyvetid=længere påvirkning, også afhængigt af skudretningen - omvendt retning på den sydlige halvkugle).
Det du beskriver er kaldes ikke Magnuseffekt, men Corioliseffekt.
Corioliskraften er en fiktiv kraft relateret til en partikels bevægelse i et roterende henførselsystem, her et projektil der påvirkes af jordens rotation.
Magnuseffekt betegner den tværkraft der virker på et legeme der roterer i en strømning der har en komposant vinkelret på rotationsaksen, samme kraft som gør at en fodbold "skruer".
Din pointe er intakt; begge kræfter kan være vigtige i ballistiske beregninger.
Det skal nok passe ;-) Det er længe siden, jeg læste på det ;-)

Kommentarer (16)