Każdy, kto kiedykolwiek pojawił się na jakimkolwiek większym strzelaniu niż ganianie się z kolegami z podwórka dookoła śmietnika, miał najpewniej okazję zaznajomić się z pojęciem prędkości początkowej (V₀) kulki mierzonej w metrach na sekundę (m/s) lub znacznie powszechniej - w imperialnych stopach na sekundę (fps - feet per second). 

Od lat na wszystkich poważniejszych zlotach przyjęło się mierzenie owej prędkości właśnie w stopach na sekundę i na tejże podstawie klasyfikowanie replik pod kątem ustalonych przez organizatora kategorii bezpieczeństwa. Aby dochować pewnego standardu, pomiaru dokonuje się na kulkach o wadze 0,2 g ze skręconym na minimum systemem hop-up.

Metoda jest niezwykle mocno zakorzeniona w naszych głowach, jako jedyna słuszna. Jednak nie zawsze tak było.

Lata temu, w czasach, kiedy ceny AEGów zaczynały się od 1000 PLN, a pensja minimalna oscylowała w okolicach 500 PLN, wiodącą jednostką miary “mocy” replik był dżul [J], czyli znana z lekcji fizyki jednostka energii. 

W środowisku mało kto poświęca dziś dżulom większą uwagę. Niby wszyscy mieli to w szkole gdzieś w okolicy końca podstawówki, czy początku gimnazjum, ale esencją polskiego systemu edukacji jest teoretyczne przekazywanie teoretycznej wiedzy i wieloletnie pielęgnowanie fikcji na każdym możliwym polu. Zatem nadrabiając te zaległości…

Dżule i energia a fpsy

Jak powinna nas nauczyć szkoła, energia kinetyczna to energia ciała związana z ruchem jego masy, a mierzy się ją w dżulach właśnie. W airsofcie doświadczamy jej działania od niesłychanie praktycznej strony, albowiem kulki przeciwników szczodrze obdarowują nas swoją energią kinetyczną, co objawia się takimi małymi siniakami, wybitymi zębami itp.

Szkolny wzór na energię kinetyczną jest prosty i według niego oraz jego przekształceń działają chyba wszystkie airsoftowe kalkulatory fps, które można znaleźć w sieci:

E_k = (m*V²)/2

Wynik w dżulach [J] uzyskuje się poprzez pomnożenie masy obiektu w kilogramach [kg] (dla kulki 0,2 g jest to 0,0002 kg) przez podniesioną do kwadratu prędkości ciała w [m/s]. Wzór można też przekształcić, żeby podawał prędkość:

V= 3,28*√(2E_k/m) fps s/m

Dzięki pomnożeniu rezultatu przez 3,28 uzyskujemy przybliżony wynik w fps.

Co zatem ma na celu ten wywód, poza chwaleniem się znajomością podstawy podstaw fizyki klasycznej? Zmierzam do tego, że jakim cudem wyłącznie fpsy mogą być rzetelnym źródłem pomiaru “mocy” repliki, skoro prędkość kulki jest tylko elementem większej układanki?

Z jakiegokolwiek logicznego punktu widzenia jest to po prostu metodologiczny bezsens. To mniej więcej tak, jak dietę składającą się z gotowanych ziemniaków, sosów instant i czekoladowych chrupek uznać za pełnowartościową, bo dzienna dawka kalorii się zgadza. 

Część z Was myśli pewnie teraz, że to szukanie dziury w całym. Przecież znamy wzór, prędkość i masę, więc policzenie energii to przecież banalnie proste podstawianie danych.

Cóż, teorię od praktyki różni to, że w praktyce teoria nie zawsze działa.

Zatem co jest nie tak?

Problem w tym, że ów prosty, ogólny wzór nie uwzględnia wielu zmiennych mających realny wpływ na energię kulki opuszczającej lufę - stosunku pojemności cylindra do pojemności lufy, tarcia, czy nawet napędu repliki. Spece od fizyki pewnie znaleźliby jeszcze więcej takich parametrów, które trzeba wziąć pod uwagę.

Najważniejsza jest tutaj ilość gazu wtłaczanego w przewód. Nie bez kozery cylindry w replikach AEG dzieli się na typy od 0 do 3, (pomijając już wszystkie powiększane i dedykowane wynalazki), zależnie od długości lufy w replice.

Jeżeli kulka zostanie wypchnięta z lufy zanim wypełni ją optymalna ilość gazu z cylindra, to nie wytworzy się “poduszka” wyższego ciśnienia dająca jej dodatkowego “kopa”, bo pocisk odleci już za daleko i - mówiąc obrazowo - para pójdzie w gwizdek. Z kolei jeżeli kulka wciąż podróżuje w przewodzie, a gaz z cylindra już się wyczerpie, to pocisk zacznie zwalniać jeszcze w lufie, bo skończy mu się “paliwo”. Efekt w obydwu przypadkach jest podobny - niższa prędkość początkowa i mniejszy zasięg.

Rzecz w tym, że na niedopasowaniu zestawu cylinder-lufa możliwości pogmatwania sprawy się nie kończą. Znaczenie ma też waga kulek. Co do zasady - cięższe obiekty rozpędzają się wolniej niż ciała lżejsze w identycznych warunkach. Nie ma to aż takiego znaczenia w przypadku replik szturmowych AEG, które zazwyczaj docelowo używają kulek 0,25 g, ale w przypadku replik snajperskich, DMR czy SAW działających na gramaturach powyżej 0,3 czy nawet 0,4 pojawia się pewien kłopot. 

“Poduszka” wyższego ciśnienia może nie pojawić się dla lekkiej i szybkiej kulki 0,2 g, ale dla sporo cięższej i wolniejszej - jak najbardziej tak. Rzecz jasna, prędkość początkowa będzie niższa niż na 0,2 g, ale nie na tyle, żeby skompensować przyrost masy i utrzymać E_k na stałym lub proporcjonalnie niższym poziomie. W związku z tym, choć prędkość spada, to energia kinetyczna nie maleje, a może nawet wzrosnąć.

Problem marginalny? Można się rozejść?

Otóż temat jest jak najbardziej na czasie.

Od kiedy podczas gier upowszechniły się - w opinii wielu mordujące rozgrywkę na równi z pozostałymi uczestnikami - repliki HPA, poczęły odzywać się głosy o srogiej niesprawiedliwości społecznej. Takie oto “działo na ziemniaki” może regulować prędkość wylotową w zakresie nieosiągalnym dla innych replik. Wielu graczy otwarcie i często bezpodstawnie posądzało posiadaczy nowej klasy replik o oszustwa i manipulowanie przy regulatorach podczas gry, bo jakżeby inaczej wyjaśnić różnice w donośności i “bolesności” pomiędzy HPA a AEG o teoretycznie zbliżonych parametrach?

Czarna magia? Czwarta gęstość? Trzeci aksjomat? Nie. To właśnie to, o czym tu piszę obserwowane w praktyce. Zjawisko to nosi nazwę “joule creep”, po polsku zaś nosi nieco mniej chwytliwe miano “dodatniego efektu kompresji”.

Repliki HPA są na taką przypadłość szczególnie podatne. W przypadku AEG, żeby osiągnąć niebezpieczny “joule creep” trzeba trochę się nagimnastykować, bo niezależnie od okoliczności, zawsze podawana jest  stała ilość gazu ograniczona  pojemnością cylindra. W HPA, gdzie dopływ powietrza z butli jest regulowany, nie trzeba nawet grzebać przy zaworze. Wystarczy niezbyt dokładna kalibracja i już dochodzi do sytuacji, w której na chrono uzyskuje się “bezpieczną” ilość fps na 0,2 g, tylko po to, żeby po załadowaniu cięższych, docelowych kulek E_k wzrosła.

O tym, jak wyglądało to na przykładzie konwersji Mancrafta można zobaczyć w starym artykule napisanym wieki temu przez Promanta. Co prawda obecne HPA nijak mają się do Mancrafta, przez którego wokół tego napędu narosło wiele mitów, ale w tekście znajduje się tabelka, gdzie ciekawscy mogą sobie policzyć ten "joule creep" pomiędzy kulkami 0,2 g i 0,4 g.

Jest to o tyle istotna informacja, że okulary i gogle spełniające normę bezpieczeństwa CE EN 166 F (oraz FT) i tak niegwarantujące bezpieczeństwa dla kulek szybszych niż 315 fps, przy takim postawieniu sprawy stanowią już wyłącznie symboliczne zabezpieczenie. A tak się składa, że wielu ludzi wciąż ich używa (chociażby wciąż popularne Uvex I-VO, albo różne modele okularów serii Bolle Safety), czy to z niewiedzy, czy to z przyzwyczajenia.

Dochodzi też jeszcze jeden aspekt - kulki cięższe wolniej wytracają swoją energię. Na kulki lżejsze silniej działają opory powietrza podczas lotu. Nie dość więc, że lekka kulka używana do testów na chronografie posiada na starcie mniejsze możliwości penetracyjne, to do tego na dystansie starcia może okazać się wolniejsza od cięższej kulki docelowej.

Czyżbyśmy zatem byli zgubieni?

Oczywiście, że nie. No, chyba że zgodnie postanowimy tkwić w iluzji bezpieczeństwa tak długo, aż komuś stanie się krzywda. Już teraz można natrafić na środowiska, gdzie limity ustalane są w dżulach, a nie w fps. W internecie znajdują się też stosowne tabele. Niestety nie uwzględniają zjawiska dodatniej kompresji, bo to jest indywidualne dla każdej repliki.

Cóż zatem czynić? Można prowadzić testy replik przed grą na kulkach gracza oraz docelowych ustawieniach HU. Byłoby to najwygodniejsze dla graczy, ale rodzi oczywiste pole do nadużyć ze strony uczestników oszczędnie gospodarujących uczciwością. Do tego zmiana ustawień chronografu po każdym teście to byłaby na dłuższą metę mordęga.

Wydaje mi się, że najlepszym i najmniej skomplikowanym sposobem byłoby podniesienie standardowej wagi kulek wykorzystywanych przy teście do 0,3 g przy jednoczesnym przeniesieniu się ze standardu fps na standard J. Jeżeli w replice zachodzi dodatni efekt kompresji, to wtedy będzie to widoczne jak na dłoni. Zresztą taką samą metodę poleca Wolverine Airsoft w swoim filmie na temat dodatniego efektu kompresji

To oczywiście tylko propozycja z naszej strony. Wiem, że temat nie jest wcale taki nowy, ale sądzę, że potrzebuje większego rozgłosu i burzy mózgów, niż miało to miejsce do tej pory.

Technologia idzie naprzód, a my zdobywamy coraz to nowe informacje, więc i nasze zwyczaje powinny nadążać za stanem faktycznym, a nie odwzorowywać stan wiedzy środowiska sprzed bez mała 10 lat.

Chętnie poczytamy co macie na ten temat do powiedzenia.