Tagasilöök

M198 haubitsa suudmepidurist väljuvad püssirohugaasid. Suudmepidureid kasutatakse suurtükkide konstruktsioonis tagasilöögi vähendamiseks

Tulirelva tagasilöök (ehk lihtsalt tagasilöök) on vahetult pärast lasu sooritamist moodustuv relva liikumishulk. Ekvivalentne on rääkida ka tulirelva tagasilöögi energiast, mis kujutab endast vastavat kineetilist energiat. Praktikas kirjeldataksegi tagasilöögi ulatust enamasti energeetilistes ühikutes või tagasilöögi kiiruse põhjal, mitte aga impulsiühikutes.

Kuna tagasilöögi suurus hakkab teatud väärtuste juures mõjutama oluliselt relva või relvasüsteemi käitumist, siis on tagasilöögienergia hajutamine väga oluline aspekt tulirelva väljatöötamisel. Kui näiteks miinipildujate ja raskekuulipildujate puhul suunatakse energia maapinda selle jaoks mõeldud alustugede kaudu, siis käsitulirelvade puhul täidab sama funktsiooni laskuri enda õlg, s.t energia levib maapinda läbi inimese keha.

Tagasilöögi olemus

Peamine tulirelva tagasilööki kirjeldav loodusseadus on impulsi ehk liikumishulga jäävuse seadus. Relva impulss on definitsiooni järgi võrdne relva massi ja tagasilöögi kiiruse korrutisega: $p_{r}=m_{r}v_{r}$.

Hetkel, mis järgneb vahetult päästmisele, on kuuli impulss relva impulsiga võrdne ja vastassuunaline, ehk matemaatiliselt: $p_{r}=-p_{k}\Rightarrow m_{r}v_{r}=-m_{k}v_{k}$. Aja jooksul, mil kuul liigub raua suudmeni, toimub ühtlasi impulsi muutumine ajas, mis defineerib tagasilöögi jõu $F_{r}$.

Tagasilöögi tekitatud energia leitakse kineetilise energia definitsiooni põhjal $E_{r}={\frac {p_{r}^{2}}{2m_{r}}}$, analoogselt saab kuuli jaoks $E_{k}={\frac {p_{k}^{2}}{2m_{k}}}$. Impulsi jäävuse seadusest järeldub, et ${\frac {E_{k}}{E_{r}}}={\frac {m_{r}}{m_{k}}}$. Nagu näha mõjutab relva massi ja kuuli massi suhe otseselt süsteemi kineetiliste energiate suhet. Kuna tulirelva mass on harilikult oluliselt suurem kuuli massist, siis läheb peamine osa kineetilisest energiast kuulile ja relva tagasilöögi energia moodustab sellest vaid murdosa.

Tagasilöögi tekitatav kineetiline energia kaob soojuseks; käsitulirelvade puhul neelab selle energia laskuri keha, kuid näiteks vanamoodsate laevakahurite puhul liigub relv löögi mõjul mööda laevatekki tagasi ning energia hajub kahuri rataste ning teki vahelise hõõrdejõu mõjul.

Hollywoodi filmides kujutatavad olukorrad, kus ohver lendab pihta saamisel mõned meetrid tahapoole, on küll ebatäpsed, kuid see ebatäpsus ei tulene energia jäävusest, nagu sageli väidetakse. Ehkki energia jäävuse seadus kehtib, ei tähenda see, et kuuli kineetiline energia peab olema võrdne relva tagasilöögiga: tegelikult on see mitu korda suurem. Näiteks M16 vintpüssist tulistatud kuuli kineetiline energia on ligikaudu 1763 džauli hetkel, mil see väljub rauasuudmest, kuid relva tagasilöögi energia on vähem kui 7 džauli. Hoolimata sellest erinevusest säilib siiski energia, kuna lasule eelnev süsteemi koguenergia (püssirohu keemiline energia) ja lasule järgnev koguenergia on võrdsed. Selleks, et selgitada välja, kuidas on kineetiline energia jagunenud tulirelva ja kuuli vahel, tuleb kasutada impulsi jäävuse seadust üheskoos energia jäävuse seadusega.

Sama põhimõte kehtib ka olukorras, kus kuul tabab sihtmärki. Kuuli kineetiline energia võib olla sadu või isegi tuhandeid džaule. See peaks teoorias olema piisav, et tõsta inimest maapinnalt üles, kuid tegelikult ei kandu see energia efektiivselt sihtmärgile edasi, sest ka koguimpulss peab säilima. Sihtmärgile ülekanduva energia murdosa (sihtmärgile ülekanduv energia ja kuuli kineetilise energia jagatis) ei saa olla suurem kui sihtmärgi ja kuuli enda masside suhe.

Kuuli alles jääv kineetiline energia kulub kuuli deformeerumiseks või purunemiseks (olenevat kuuli ehitusest), sihtmärgi vigastamiseks (olenevat sihtmärgi konstruktsioonist) ja soojuseks. Ehk siis, kuna kuuli sihtmärgi tabamine on mitteelastne kokkupõrge, siis kasutatakse impulsi ülekandeks ainult väikest osa kuuli energiast.

Käsitulirelvade tagasilöök

Käsitulirelvade puhul võib tagasilöögi tajumise viis mõjutada laskuri või meeskonna sooritust: kui laskmisel tekkivat tagasilööki kirjeldatakse kui väga tugevat, võib vastava relva kasutamisega kaasneda laskmisele vahetult eelnev ärevus, mis võib aga omakorda põhjustada ebaühtlast päästmist, ehmatust tulistamisel ja sihtmärgist mööda laskmist.

Kummist moodul tagasilöögi pehmendamiseks

Selline tagasilöögi tajumine on seotud konkreetse relvaga seostuva kiirendusega. Tegelik tagasilöök on aga seotud relva impulsiga ehk relva massi ning tagasilöögi kiiruse korrutisega. Raskem relv põhjustab mingi kindlaks määratud impulsi juures väiksemat tagasilöögi maksimaalkiirust ning tulemuseks on väiksem kiiruse muutus ajas ehk, vastavalt definitsioonile, väiksem kiirendus. Siit omakorda tuleneb tagasilöögi vähendatud mõju kasutajale.

Tüüpiliselt kirjeldatakse konkreetse relva-padruni süsteem “tugeva” või “pehme” tagasilöögi kaudu. Pehme tagasilöök levib pikema ajaperioodi jooksul ja seega on sel definitsiooni järgi väiksem kiirendus; samas tugeva tagasilöögi puhul on kiirendus suurem, kuna tagasilöök levib lühema ajavahemiku jooksul.

Peale relva kogumassi mõjutavad tajutava tagasilöögi tugevust ka relva sees liikuvad osad. Kuigi need osad ei mõjuta süsteemi koguimpulssi, siis avaldavad piisavalt suure massiga liikuvad osad siiski mõju relvakasutajale. Näiteks avaldavad laskurile suuremat mõju need relvad, mis kasutavad vinnastamiseks ära lasul tekkivat tagasilöögienergiat (nt MG3). Samas gaasikolviga ümberlaadimismehhanismid mõjutavad kasutajat pisut vähem (Galil AR), sest vastavate relvade puhul liigub kolb esialgu laskuri suunas ning seejärel laskurist eemale; selle tulemusena pole küll koguimpulss muutunud, kuid tagasilöök on hajutatud pikema ajavahemiku peale, ehk siis inimene ei taju seda nii tugevalt.

Lisaks kasutatakse käsitulirelvade kabadel tihti ka kummist, nahast või muust sarnasest materjalist pehmendusi. Analoogselt võib kaba vooderdamise asemel kasutada õlapehmendust, mis samuti võimaldab õlga suunatud lööki hajutada ja pikema ajavahemiku peale jaotada. Lisaks löögi väiksemale mõjule muudab kummist pehmendus väiksemaks ka relva libisemise tõenäosuse.

Suuremad relvad ja relvasüsteemid

Tagasilöögienergia hajutamiseks suuremates relvasüsteemides kasutatakse spetsiaalseid tagasilöögisüsteeme. Enne selliste süsteemide kasutuselevõttu põhjustas tagasilöök vanamoeliste kahurite mitmemeetrist tagasiliikumist laskmiste läbi viimise jooksul. Sellise kahuriga lastes tuleb raud iga kord uuesti paika sättida. Tänapäevaste relvasüsteemide puhul kasutatakse aga hüdropneumaatilist tagasilöögisüsteemi. Relva raud asub rööbastel, mille peal see tagasi liikuda saab ning tagasilöögi neelab endasse silinder, mille tööpõhimõte sarnaneb auto amortisaatori tööpõhimõttega. Silinder sisaldab kokkusurutud õhku ning hüdroõli; löögi ajal surutakse raua liikumise energia arvelt õhk kokku ning raua liikumisel tagasi hajub energia hüdraulilise sumbumise teel. Seepärast jaotub löögist tulenev impulss oluliselt pikema aja peale, mis hõlmab silindri kokkusurumiseks kulunud aega ning raua endisele kohale tagasi liikumiseks kulunud aega; see muudab tagasilöögi otsese mõju relvameeskonnale väiksemaks võrreldes kahurite ja haubitsatega, millel tagasilöögi hajutamiseks mõeldud süsteem puudub.

Tagasilöögita tankitõrjerelvad

Austraalia sõdurid laskmas granaadiheitjast Carl Gustav M3, 2014

Tagasilöögita kahurid on tulirelvad, mis võimaldavad suurema osa põlemisel tekkivatest püssirohugaasidest juhtida kahuritorust välja läbi toru tagumise ava. Selle tulemusel mõjub relvale teistpidi suunatud impulss, mis tasakaalustab relva tagasilöögi-impulsi. See võimaldab kõrvaldada traditsioonilistele kahuritele omased kohmakad tagasilöögimehhanismid. Kuna raua seintele mõjub väiksem rõhk, siis saab kahuri konstruktsioonis kasutada vähem rauda; tulemuseks on kergem ja hõlpsamini kaasas kantav tulirelv ning madalam hind.

Tagasilöögita kahurid leiavad peamiselt rakendust tankitõrjes. Esimene töötav tankitõrjekahur töötati välja Teises maailmasõjas. Tagasilöögita kahurid võivad välimuselt sarnaneda raketiheitjatega, kuid erinevad raketiheitjatest siiski laskemoona poolest. Säärased kahurid ei kasuta laskemoonana mitte rakette, vaid mürske/tankitõrjegranaate. Kui mürsk on rauast väljunud, siis käitub see oma trajektooril inertsi toimel nagu tavaline suurtükimürsk, mitte ei kiirene edasi nagu rakett.

Eesti kaitsejõududes on kasutusel mitmeid erinevaid tagasilöögita relvi: 90 mm tagasilöögita TT-kahur 1110, M40, Carl-Gustav M2, Carl-Gustav M3.