tiistai 14. heinäkuuta 2015

Perustietoa lentoradan selvittämisestä ja ratakortista

Tämän tekstin tavoitteena on antaa tarkka-ammunnan harrastajalle perustietoa siitä, kuinka omassa aseessa käytetyn patruunan lentoradan saa selvitettyä ja kuinka yleisimpiä ballistiikkaohjelmia voidaan hyödyntää ratakortin tekemiseen.


Perinteinen koeammnta

 

Aivan ensimmäiseksi on valittava patruuna, jota aikoo pitkän matkan ammunnassa käyttää. Se voi olla joko itseladattu tai tehdaspatruuna, aloittelijan kannattaa kuitenkin aloittaa tehdaspatruunalla. Hyviä pitkän matkan tehdaspatruunoita ovat esimerkiksi Lapua Scenar ja Sako Racehead (käyttää Sierra Match King luotia), joista jää myöhempään käyttöön laadukkaita hylsyjä jälleenlataustarpeisiin.

Jos tarkka-ampujalla ei ole aiempia lentoratatietoja, lähtönopeusmittaria eikä ballistiikkalaskinta, on turvauduttava koeammuntaan, jolla kerätään ns. DOPE (data on previous engagements).
Termi on peräisin ajoilta, jolloin ei ollut yleisesti käytettävissä ballistiikkalaskimia, vaan tarkka-ampujan piti turvautua aiempiin muistiinpanoihinsa siitä, miten käytetty patruuna on eri olosuhteissa käyttäytynyt. Jos vastaan tuli uusi tilanne, niin tarkastelemalla riittävän kattavaa DOPE:a pystyi ekstra- tai interpoloimaan vanhoista tiedoista ampuma-arvot uutta tilannetta varten.

Yksinkertaisimmillaan DOPE kerätään ottamalla ylös ampumamatka, tuuli, ilmastolliset olosuhteet ja osumat taulussa. Myös käytetty tuki, valaistusolosuhteet yms. voidaan merkitä muistiin. Ihanteellisinta olisi, jos koeammunnan pystyisi suorittamaan vakioiduille matkoille, esim. 100 - 1000 m sadan metrin portailla, eri sääoloissa, jotta kerätty data olisi mahdollisimman johdonmukaista eri olosuhteille. Alla esimerkki DOPE-kirjasen lehdestä, johon tietoja kerätään:


Menetelmässä on huonona puolena inhimillisen virheen määrä, joka kasvaa periaatteessa joka laukauksella.

Luotien ominaisuuksista ja lentoradan laskennasta


Asia ei varmaankaan useimmille tule yllätyksenä, mutta pitkälle ammuttaessa toiset luodit suoriutuvat tehtävästä paremmin kuin toiset. Erot johtuvat yksinkertaistetusti luotien muotoilusta, massasta sekä massan jakautumisesta luodin sisällä. Nämä ominaisuudet vaikuttavat siihen kuinka hyvin luoti pystyy säilyttämään lentonopeutensa ilmaa halkoessaan. Suure joka kuvaa tätä "hyvyyskerrointa" on nimeltään ballistinen kerroin, yleisesti BC (ballistic coefficient). Periaatteessa mitä suurempi BC on, sitä paremmin luoti lentää.

Jotta asia ei olisi niin yksinkertainen, luodin lennolle on kehitetty erilaisia matemaattisia malleja, joihin ballistiikkalaskurit ja erilaiset laskutikut ja - ympyrät perustuvat. Malleissa on käytetty lentoradan laskennassa ns. standardiammuksia, joilla kullakin on erilainen vastuskäyrä. Ensimmäinen standardiammus on ollut Kruppin standardiammus vuodelta 1850, jonka nimeksi on annettu G1. Se on aikansa kuva ihanteellisesta luodista, johon kaikkia muita luoteja verrattiin.

Standardiluoteja on monia muitakin, mutta niistä TA-toiminnassa kiinnostavin on G7-standardiluoti, eli pitkä veneperäinen "very low drag" luoti.


Luotivalmistajat voivat ilmoittaa luodeilleen BC-arvot G1 - ja G7-malleille, joista G1 arvo on suurempi. Käytännössä kaikki nykypäivän luodit joita käytetään pitkän matkan ammunnassa, perustuvat G7 muotoon. Jos lentoradan laskennassa käyttää veneperäiselle suoralentorataiselle luodille G1-mallin vastuskäyrää, laskettu lentorata alkaa poiketa todellisuudesta matkoilla, jossa luodin lentonopeus alkaa hidastua kohti äänennopeutta.

Alla havainnollistava käyrä siitä, kuinka G1 ja G7 vastuskäyrät ovat melko yhtenevät noin 500 metrin matkalle, jossa tarkasteltava luoti lentää vielä noin puolitoistakertaista äänennopeutta, mutta sen jälkeen eroja alkaa syntyä. Suurimmat erot malleissa ovat transsoonisella alueella, jossa G1 mallin vastuskerroin (CD = coefficient drag) on pienempi kuin G7 mallissa, eli G1 malli on optimistisempi luodin suorituskyvyn kannalta.

Huomioitavaa on, että vaikka vastuskäyrissä on eroa jo 500 metrin jälkeen, lasketut lentoradat (kuvaajan vasemman reunan taulukko) alkavat poiketa toisistaan enemmän vasta 800 metrin jälkeen. Tämä johtuu siitä, että vaikka G1-mallin vastuskerroin on suurilla lentonopeuksilla hieman korkeampi kuin G7-mallilla, ja hitaammalla nopeudella kerroin puolestaan on selvästi matalampi, luodin kumulatiivinen putoama on 800 metriin asti samaa luokkaa kuin G7-mallissa.

Ballistiikkalaskimissa voi yleensä valita, haluaako käyttää laskennassa G1- vai G7-mallia. Tällöin on otettava huomioon käytettävän luodin muoto, ja valittava sille parhaiten sopiva malli ja syötettävä mallia vastaava BC-arvo laskimeen. Huomioi kuitenkin, että valmistajan ilmoittama BC on joskus todellista suurempi, sillä korkea BC on markkinaetu luodille.  Tällöin BC:tä on rukattava alaspäin koeammunnan tulosten perusteella.
Laskettu lentorata on melko hyvin paikkansa pitävä alle 800 metrin matkoilla, riippuen tietenkin aseen kaliiperista ja luodin lähtönopeudesta.

Mutta koska valmistettu luoti ei ikinä ole aivan standardiammuksia vastaava, niiden todellinen lentorata on sekoitus G1 - ja G7-mallien ratoja, sillä luodin todellinen BC muuttuu sen lennon aikana. Aiemmin tästä on selvitty laskemalla lentorata osissa, käyttäen joko G1- tai G7 mallia ja vertaamalla laskettua lentorataa koeammunnan tuloksiin, jonka jälkeen laskentaa on hienosäädetty enemmän todellisuutta muistuttavaksi. Se on ymmärrettävästi ollut hankalaa ja aikaa vievää, joten parempikin tapa on kehitetty.

Laadukkaat luotivalmistajat ovat omissa koeammunnoissaan dopplertutkilla selvittäneet luotien todelliset lentoradat, käyttäen eri lähtönopeuksia. Koeammunnan olosuhteet huomioiden tuloksista on saatu muodostettua matemaattinen malli, joka ottaa huomioon luodin muuttuvan BC:n eri lentonopeuksilla.
Tällä hetkellä dopplermitatut lentoratatiedot ovat paras mahdollinen apuväline luodin lentoradan laskennassa. Dopplermitattu lentoratatieto mahdollistaa myös aiempaa tarkemman ammunnan aliäänisille matkoille.

Dopplertutkalla mitatut lentoratatiedot ovat yleensä maksullisia ja jos niitä jokin valmistaja tarjoaa ilmaiseksi, niin niistä on voitu poistaa lentoratatiedot aliäänisiltä lentonopeuksilta.
Toiseksi paras vaihtoehto lentoradan selvittämisessä onkin laadukkaiden ballistiikkalaskinten todennusmahdollisuus, eli "truing". Siinä esimerkiksi G7-mallia käyttäen lasketaan vallitsevien olosuhteiden ja mitatun lähtönopeuden perusteella lentorata luodille. Lentoratatiedoista selvitetään se matka, jolla luoti on lähellä aliääniseksi muuttumista.

Tätä matkaa vastaavalle kohdalle viedään suuri maalitaulu, tai vaihtoehtoisesti ammutaan sopivalla matkalla olevaan mäenrinteeseen, josta näkee helposti luodin iskemän verrattuna tähtäyspisteeseen. Kun on saatu selvitettyä luotien osumien poikkeama tähtäyspisteestä milliradiaaneina, saatu poikkeama ja käytetty ampumamatka syötetään laskimen todennusosioon, joka korjaa lasketun lentoradan paremmin todellisuutta vastaavaksi. Mitä lähemmäs koeammunta saadaan transsoonista aluetta ja mitä tarkemmat olosuhde- lähtönopeus- ja ampumamatkatiedot saadaan syötettyä laskimeen, sitä "puhtaampi" käyrä saadaan laskimesta ulos.


Lähtönopeuden mittaus


Oikea lähtönopeus on olennainen osa lentoradan laskennassa, ja sen mittaus tulee tehdä huolellisesti. On myös huomioitava, että vaikka teoriassa käyttäisi aivan tasalaatuista patruunaa identtisissä sääolosuhteissa, piipun kuluminen, kuparoituminen ja likaisuus vaikuttaa lähtönopeuteen. Siksi käytössä olevalle patruunatyypille pitääkin aika ajoin mitata lähtönopeus uudestaan.

Olisi myös suotavaa, että patruunatyypistä jota käyttää, saisi mitattua lähtönopeuden eri ruudin lämpötiloilla. Näin saadaan tarkempi lämpötilakorjauskerroin selvitettyä. Jos tähän ei ole aikaa tai mahdollisuutta, kohtalainen likiarvo lämpötilakorjaukselle on 0,7 m/s per celsiusaste.

Lähtönopeutta mitattaessa ammutaan 5-10 laukausta rauhalliseen tahtiin ja saaduista mittaustuloksista lasketaan keskiarvo. Jos jokin mittaustuloksista poikkeaa merkittävästi muista, sitä ei huomioida keskiarvossa. On myös tärkeää että ammutaan todellakin rauhassa, jotta ase ei ehdi liikaa lämmitä. Kun patruuna syötetään lämpimään aseeseen, sen ruuti alkaa lämmetä, joka kasvattaa lähtönopeutta ja sitä kautta mittausvirhettä.

Lähtönopeuden mittauksen yhteydessä olisi hyvä myös kohdistaa ase, jotta ballistiikkalaskimen vaatimat kohdistustiedot ja lähtönopeusarvo olisivat yhtenevät.

Lähtönopeusmittareita on monenlaisia, on valokennoihin, magneettikentän muutokseen ja dopplertutkaamiseen perustuvia mittareita. Perusharrastajalle helpoimmin saatavilla oleva on valokennoihin perustuva mittari, joista esimerkkinä Shooting Chrony.


Valokennotekniikkaan perustuvissa mittareissa on huonona puolena niiden herkkyys valaistusolosuhteille, mittarin vaatima tarkka asento luodin lentorataan nähden ja aseen suupaineen aiheuttamat häiriöt. Lisäksi niissä on huomioitava mittarin etäisyys aseen piipusta, jolloin mittari näyttää todellista hieman alhaisempia lähtönopeuksia.

Parempi mittari on magneettikentän muutokseen perustuva mittari, joka kiinnitetään aseen piippuun. Tälläinen on esimerkiksi Magnetospeed.




Tämän tyyppinen mittari on tunteeton sääolosuhteille, ja mittari on helpompi suunnata oikein luodin lentoon nähden. Huonona puolena on se, että ohutpiippuisissa aseissa ei välttämättä voi suorittaa aseen kohdistusta samaan aikaan lähtönopeuden mittaamisen kanssa, sillä mittari voi vaikuttaa piipun värähtelyyn.

Uusimpana kuluttajamarkkinoille tullut mittari on LabRadar, joka perustuu dopplertutkaukseen. Se on tunteeton säälle, eikä vaikuta aseen käyntiin mittauksen aikana.


Mittausolosuhteiden huomiointi


Kun lähtönopeutta mitataan ja asetta kohdistetaan, on otettava muistiin silloin vallinneet sääolosuhteet. Jos ase kohdistetaan 100 metrin matkalle, tuulta ei välttämättä tarvitse huomioida, sillä sen aiheuttama epätarkkuus häviää kohinaan. Mutta esim. 300 m kohdistukselle tuuli olisi jo huomioitava.

Tärkeämmät olosuhdetiedot ovat ilman lämpötila, ruudin lämpötila, ilmanpaine, korkeus merenpinnasta ja suhteellinen kosteus.

Ilman ja ruudin lämpötilan voi useimmiten merkitä samaksi, poikkeuksena kuitenkin esimerkiksi tilanteet joissa patruunoita on säilytetty lämpimässä autossa, taskussa, auringonpaisteessa tai muussa paikassa, jonka lämpötila eroaa ulkoilmasta.

Ilmanpaine on kytköksissä korkeuteen merenpinnasta. Jos ilmanpaine on mitattu esim. taskukokoisella sääasemalla jossa ei ole GPS-ominaisuutta korkeuden selvittämiseen, voidaan mitattua ilmanpainetta käyttää sellaisenaan.
Mutta jos ilmanpaine on saatu esim. Ilmatieteenlaitoksen palvelusta, se on siinä ilmoitettu merenpinnan tasoon suhteutettuna, jolloin on huomiotava ampumapaikan korkeus merenpinnasta. Useimpiin ballistiikkalaskimiin saa syötettyä kummankin tiedon, jolloin ne otetaan huomioon automaattisesti, mutta jos sitä mahdollisuutta ei ole, niin ilmanpaineen merenpinnalla saa muutettua ampumapaikkaa vastaavaksi seuraavasti:


Suhteellisella kosteudella ei ole niin suurta merkitystä, mutta hyvä se on ottaa muistiin. Jos kosteutta ei saa selville, riittävään tarkkuuteen pääsee 50 % kosteudella.

Esimerkki ilmaisesta Lapua Quicktarget Unlimited ohjelmasta



Lapua Quicktarget Unlimited on ilmaiseksi Lapuan nettisivuilta ladattava ballistiikkalaskin, joka hyödyntää luodeille mitattua tutkadataa lentoratojen laskennassa.
http://www.lapua.com/en/customer-center/lapua-ballistics/download-lapua-edition.html

Kuten jo nimikin kertoo, mitattu tutkadata on pätevä vain Lapuan omille luodeille, eikä ilmaisversion lentoratakirjastoon voi tuoda muiden valmistajien luotien tietoja.

Ohjelman asennuksen jälkeen annetaan aseen tiedot kuvan mukaiseen punaisella rajattuun kenttään.


Laatikossa olevia tietojen yksiköitä pystyy muuttamaan, paitsi Sight. Adj. MOA per Click. Yksikön muutos tapahtuu klikkaamalla hiiren osoitin halutun tiedon kenttään, ja sen jälkeen hiiren oikella korvalla klikataan tiedon yksikköä. Silloin aukeaa valittavissa olevien yksiköiden lista.

Sitten annetaan tietoja kohdistuksen osumista:


Seuraavaksi tiedot kohdistuspaikan maantieteellisestä sijainnista ja ilmastollisista olosuhteista:


Lopuksi valitaan käytettävä kaliiperi ja luoti sekä annetaan lähtönopeus. Vastuskäyräkirjastosta haetaan luotia vastaava malli.


Sitten syötetään laskennassa huomioitavaksi halutut arvot. Ne voivat olla joko paikan päällä mitattuja tai kuvitteellisia.



Table Scale osiossa määritellään kuinka pitkälle lentorataa lasketaan ja millaisin välimatkoin ampuma-arvot ilmoitetaan.

Gunsite Data osiossa määritetään mm. ampumapaikan korkeus ja ampumakulma.

Enviromentals Properties osiossa annettavat ampumasuunta sekä leveys- ja pituuspiiri vaikuttavat korioliskorjaukseen, eli siihen kun pitkillä lentoajoilla maapallo ehtii pyörähtää luodin alta pois.

Atmosphere Settings osiossa annetaan ilmanpaine, suhteellinen kosteus ja ilman lämpötila.

Wind Settings osiossa määritellään tuulen nopeus ja suunta. Jostain syystä ohjelman ilmaisversiossa tuulitiedot on syötettävä kohdistuspaikan ilmastollisiin olosuhteisiin, josta ne tuodaan käyttöön Use Sight-In Data for Table nappia painamalla.

Kun halutut tiedot on annettu, ohjelmaikkunan yläpalkissa olevasta Show-kohdasta valitaan haluttava laskennan lopputulos, jonka jälkeen painetaan Calculate. Jos haluaa saada aikaiseksi ratakortin, jossa näkyy tarvittavat napsujen määrät eri ampumamatkojen korotuksille ja tuulikorjaukset, valitaan Trajectory Table.

Tulos näyttää seuraavalta, josta olen korostanut ne tiedot, jotka poimitaan siirrettäväksi helpommin luettavaan ratakorttiin, jonka jokainen saa tehdä mieleisekseen.
Range = ampumamatka metreissä
Correction to Elevation for Zeroing = korokorjaus napsuina
Correction to Windage for Zeroing = sivukorjaus napsuina
Muistakin tiedoista on apua, mutta kerrotaan niiden hyödyntämisestä jossain muussa kirjoituksessa.



Koro- ja sivukorjaus ovat taulukossa napsuina, joiden suuruus on määritelty aseen tietoihin. Jos on merkinnyt napsun määräksi 1 cm / 100 m, napsut voidaan muuttaa milliradiaaneiksi siirtämällä pilkkua yhden numeron verran vasemmalle. Esimerkiksi 102,7 napsua = 10,27 mrad.

Huomioitavaa on, että jos taulukon laskee nollatuulella, punaisella korostettu sivukorjaus antaa puhtaan kiertopoikkeamakorjauksen, kuten tässä esimerkkilaskennassa.
Taas kun laskennassa otetaan tuuli ja sen suunta huomioon, lukuun sisältyy sekä kiertopoikkeamakorjaus että tuulikorjaus.
Jos haluaa selville puhtaan tuulikorjauksen ilman kiertopoikkeaman huomioon ottamista, täytyy vain merkitä asetietoihin rihlannousuksi 0.

Esimerkki ratakortista


Koska ballistiikkalaskimien ulos sylkemät taulukot ovat yleensä melko sekavia, ne kannattaa muokata helpommin luettavaan muotoon. Alla esimerkki ratakortista, jota itse käytän.


Olen värikoodannut ampumamatkat seuraavasti:
Harmaa = lyhyet matkat
Sininen = keskipitkät matkat
Vihreä = pitkät matkat,
Keltainen / oranssi = ylipitkät matkat (luoti lentää alle äänennopeutta)

Koska ylipitkiä matkoja ammutaan harvemmin, ne ovat erillisessä taulukossa poissa tilaa viemästä.
Ampumamatkojen porrastus kannattaa harkita matkan mukaan, lyhyillä matkoilla riittää karkeampi porrastus, mutta pitkillä matkoilla jossa taulukon interpoloinnin epätarkkuuden aiheuttama heitto kasvaa, porrastuksen on hyvä olla tiheämpi.

Ratakorttiin olen liittänyt ns. tuuliympyrän, jonka avulla on helppo arvioida erisuuntaisten tuulien sivukomponentti. Alla esimerkki 700 metrin ampumamatkalle, jossa tuuli puhaltaa 6 m/s noin kello yhdestä.


Taulukosta nähdään, että 700 metrin matkalle tuulikorjaus 6 m/s suoralle sivutuulelle olisi 2,7 mrad. Tuulen puhaltaessa kello yhdestä, seurataan 6 m/s kaarta, kunnes päädytään halutun suuntaviivan kohdalle. Tästä seurataan katkoviivaa suoraan alaspäin, jolloin selviää, että kello yhdestä puhaltava 6 m/s tuuli vastaa vaikutukseltaan 2 m/s suoraa sivutuulta.
Kun katsotaan 2 m/s sivutuulen vaikutus 700 metrin kohdalla, saadaan tuulikorjaukseksi 0,9 mrad.

Ratakortteja on hyvä valmistella eri lämpötiloille ja ilmanpaineille sekä laminoida ne, jotta kenttäolosuhteissa olisi saatavilla mahdollisimman hyvin kulloisiakin olosuhteita vastaava ratakortti. Hyvä paikka säilyttää ratakortteja on reisitaskuun sopiva karttalaukku, johon voi kalvon alle laittaa parhaiten olosuhteisiin sopivan ratakortin heti näkyville.



Pikatilanteita varten, jossa ei ole aikaa kaivaa tarkkaa ratakorttia esille, voi hyödyntää yksinkertaistettua ratakorttia. Yksinkertaistetussa kortissa on ideana sen pienempi koko, jotta sen voi esimerkiksi teipata aseen tukkiin tai kantaa ranteessa. Hyvä ranteeseen sopiva kotelo on esimerkiksi suunnistuksesta tuttu määritekotelo.



16 kommenttia:

  1. Voisitko jakaa tuon ratakortin excelin tms. millä olet sen tehnyt?

    VastaaPoista
  2. Hei. Millä ohjelmalla olet tuon tehnyt, olisiko mahdollista tuota saada?

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Siis tuon ratakortin tuulikorjaukset :)

      Poista
    2. Tuolta löytyy, 30 päivää on lataus ilmeisesti voimassa.
      http://www.filedropper.com/tuuliympyr

      Poista
    3. Ja ihan perus excelillä olen tehnyt tuon taulukon alunperin. Jos haluaa tuota pohjaa käyttää, niin kannattaa vaikka perus paint-ohjelmalla muokata tuulikorjausarvot omaa patruunaa vastaavaksi.

      Poista
  3. Kiitos paljon :)
    Tosi hyviä kirjoituksia kaikkineen päivineen, auttanut paljon.
    Hyvää kevättä.

    VastaaPoista
  4. Hei. Vielä olisi yksi kysymys: Millä ohjelmalla olet tehnyt ns.tuuliympyrän, exel vai joku muu. Itse en ainakaan exel:listä löydä (osaa) tehdä sitä.

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Tuota ei siis saa ihan suoraan tehtyä Excelillä, vaan vaatii jonkin verran näpertämistä. Yksinkertaistettuna tuuliympyrän saa tehtyä Excelillä näin:
      - Säädä sopivalta alalta taulukon rivit ja sarakkeet saman levyisiksi, tämä helpottaa tuuliympyrän kaarien asemointia
      - Yläpalkista kohdasta Lisää löytyy Muodot, jossa on erilaisia viiva- ja kaarimalleja, joilla tuuliympyrä rakennetaan.
      - Jotta kaaresta saa tasaisen, pidä Shift-näppäin pohjassa kun "raahaat" kaarta isommaksi
      - Kun tuuliympyrä on valmis, taustaviivoituksen saa häivytettyä muuttamalla solujen täyttövärin valkoiseksi

      Toivottavasti näillä vinkeillä pääset eteenpäin!

      Poista
  5. Hieno ratakortti! Olisiko mahdollista saada siitä muokattavaa pohjaa? Omat excel-taidot eivät riitä vastaavan tekemiseen :(

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Tuosta: http://wikisend.com/download/469368/taulukkopohja.xlsx

      Ladattavissa 7 päivän ajan.

      Poista
  6. Aivan loistavaa, kiitos! Tulee heti käyttöön tulevana vkonloppuna.

    VastaaPoista
  7. Hienon näköinen ratakortti. Olisiko mahdollista saada excel-pohjaa siitä (niinkuin moni muukin on näköjään jo kysellyt)?

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Tässähän se, latauslinkki jälleen voimassa 7 päivää.
      http://wikisend.com/download/247148/taulukkopohja.xlsx

      Poista