Optimalizace průtoku

 

Optimalizace průtoku je o tom, dostat stejné množství plynu za kulku do komory rychleji a beze ztrát vlivem "brždění" jeho toku nebo neúčelné expanze protékajícího plynu na cestě. Výsledkem je nejen podstatně vyšší maximální dosažitelný výkon, ale především vyšší efektivita využití hnacího média - stejné množství plynu tak dokáže udělit kulce větší zrychlení.

Dobře si to lze vysvětlit na analogii s kanonem: starý hladkohlavňový kanon vystřeluje projektily spalováním střelného prachu. Výkon tohoto kanonu nebude záviset jen na jeho ráži, délce hlavně a množství prachu které do něj nabijete, ale také na rychlosti hoření tohoto prachu. Pokud použijete prach s pomalejším hořením, nebo jeho obtížnější iniciací, může to dopadnout i tak, že projektil vymete z hlavně jen malá část výmetné slože a zbytek v ní neúčelně vyhoří až poté, co projektil hlaveň opustí. Větší část prachu pak nebude dělat nic, než jen obdobně jako malý raketový motor zvyšovat "efektnost" výstřelu (zpětný ráz, hlučnost, záblesk). Ikdyž ale všechen prach shoří ještě před tím, než střela opustí hlaveň, není ještě vyhráno, protože zvětšující se prostor za projektilem při jeho pohybu hlavní snižuje dosažitelný tlak, který je vlastně tím co střelu urychluje. Pomalé hoření prachu tedy nelze například jednoduše "vyřešit" prostým prodloužením délky hlavně. Výkonost lze nejvíce zvýšit zvýšením rychlosti hoření. V daném případě toho lze dosáhnout například jemnějším rozemletím prachu (kdy se k jednotlivým prachovým zrnům zvýší přístup kyslíku), jeho jiným složením, vyšší čistotou (méně nespalitelných zbytků), nebo lepší metodou iniciace - což je hlavní důvod proč jsou moderní palné zbraně na bezdýmný prach daleko výkonnější než staré zbraně na prach černý.

Z PGP/ZGP sice nevystřelujeme projektily pomocí střelného prachu, ale jde nám tu o to samé - co nejefektivněji využít jak hnacího média, tak délky hlavně. Jde nám tu rovněž o to, náhle zvýšit tlak v komoře, tak, aby hnací silou rozpínajícího se plynu nebylo plýtváno, aby veškerou svou práci vykonávala k urychlení a vymetení střely. Prostředkem jak toho dosáhnout je především upravit "potrubí" jímž plyn teče. Bude nás zajímat především těleso ventilu, jehla ventilu a přepouštěcí otvor mezi tělesem ventilu ve spodní trubce a komorou v prostřední trubce. Protože tyto části nejsou u sériové zbraně zcela dokonalé, jejich správnou úpravou lze efektivitu zbraně radikálně navýšit.

 

 

Začněte zbroušením střední části dřiku jehly ventilu z průměru 4mm na průměr cca. 3mm (pod 2.8mm už jít kvůli zachování pevnosti nedoporučuji). Dejte si přitom dobrý pozor na to, aby jste nepoškodily těsnění na jehle ventilu (doporučuji jehlu upnout do vrtačky a materiál poblíž těsnění "odsoustružit" nožovým pilníkem). Centrální otvor v tělese ventilu (na nějž doléhá těsnění jehly) pak rozvrtejte na průměr 6.8mm. Tím zvýšíte průtok do tělesa ventilu při aktuálním otevření. Aby jste umožnily plynu proudit bez překážek dál, všechny čtyři otvory v po obvodu tělesa ventilu rozvrtejte na průměr 5.2-5.5mm. U PGP ještě rozšíříme (respektive prohloubíme) drážku mezi otvory vypilováním nebo vybroušením jejího dna (opět doporučuji použít vrtačku jako soustruh) do hloubky, například do kruhového tvaru, rádiusu R3, abychom úměrně zvětšily i "křížový průtok" (těleso ventilu ZGP má širší drážku kterou netřeba upravovat). Na závěr všechny vzniklé hrany odjehlíme, jemně zaoblíme a plochy přeleštíme.

Maximální průtok plynu by se v takto upraveném ventilu oproti běžnému továrnímu kusu měl zvýšit o 53-56%. Praktický přínos jen této úpravy ovšem tak radikální nebude, protože s ní jednak také trochu zvýšíte prostor pro nežádoucí vnitřní expanzi plynu ve ventilu a druhak také vyššímu průtoku plynu do komory bude bránít originální (4mm) přepouštěcí otvor z ventilu do komory. Sama o sobě zkrátka tato úprava nemá až takový význam, projeví se až v souvislosti s ostatními modifikacemi.

Rozvrtáním centrálního otvoru se také sníží dosedací plocha na níž doléhá těsnění na jehle, čímž by se při stejné síle závěrné pružiny zvýšil jeho otlak a došlo by tak k určitému snížení jeho životnosti (která by se ovšem i tak pohybovala v řádu let). Zvětšení průtoku plynu nám ovšem umožní odlehčit úderník a následně zeslabit uzavírací pružinu ventilu, čímž se opotřebení při stejných výkonech naopak ještě sníží (nechcete-li tedy hnát parametry do extrémů) a efektivita přitom naroste. Takovéto přiměřené zmenšení plochy na kterou je těsnění jehly ventilu dotlačováno, vám tedy mimo jiné dovolí i použít slabší ventilové pružiny při zachování těsnosti.


Ilustrační řezy sestavami ventilu: PGP, ZGP - nahoře bez úprav, dole s upravenými originálními částmi pro zvýšení průtoku.

 

Upravením originálního tělesa ventilu si můžete vypomoci díky podstatnému zvýšení jeho maximálního průtoku, ale s nežádoucí expanzí média ani jeho dlouhou cestou do komory tu nic nepořídíte. S novým tělesem ventilu s větším centrální otvorem a jediným velkým otvorem na obvodu (bez spojovací drážky) proto můžete dosáhnout daleko lepších výsledků - zároveň zvýšíte průtok, snížíte prostory pro nezádoucí expanzi a zkrátíte cestu do komory.

Příjemné je, že ač jde o úpravu celkem zásadní, je 100% vratná a nehrozí při ní žádné poškození zbraně, neboť nový ventil vždycky můžete snadno vyměnit za starý ikdyby se vám nějakým zázrakem povedlo s ním něco pokazit. Nepříjemné je tu naopak jen to, že k výrobě nového ventilu je třeba soustruh plus alespoň dobrá stojanová vrtačka. Protože soustruh každý doma nemá ani na něm běžně nepracuje, polotovar by vám měl být schopen vyrobit libovolný alespoň trochu schopný kovoobráběč. Cena by se měla pohybovat do 300 Kč včetně materiálu (mosaz, bronz, dural) a daně (DPH), což myslím není až tak strašné. Vnitřky ventilu bude následně nutné ještě ručně upravit. Výborným nástrojem je na to malá (modelářská) přímá bruska, ale lze si vystačit i s běžnou vrtačkou a příslušnými brusnými tělísky, nebo jen se sadou jemných jehlových pilníků (s přímou bruskou to jen jde rychleji). Důležité je především horní kruhový otvor předělat na oválný (6,2x7,2mm) a všechny přechodové hrany změnit v plynulé přechody do ztracena. Všechny plochy je pak pochopitelně dobré vylapovat.

Jak při montáži u tohoto tělesa dostat otvor do správné polohy vůči přepouštěcímu otvoru? Trik spočívá v tom, že si na osazení průměru tělesa ventilu ve kterém běhá jehla ventilu na příslušné místo u otvoru uděláte z čela důlčíkem tečku a podle ní pak při utahování ventil "dostrkáte" do patřičné polohy střídavým částečným povolováním a utahováním jeho přítlačné matice - posun tělesa ventilu totiž není při povolování a utahování rovnoměrný, při utahování k němu dochází ve větší míře, respektve při povolování jen krátce, na počátku. Dostat tímto způsobem otvor do patřičné pozice je opravdu velmi snadné, daleko snažší než to z popisu vyznívá (nejsem si ovšem úplně jistý jestli to funguje pokud zcela vynecháte kroužek mezi tělesem ventilu utahovací maticí.

Po výměně ventilu bude opět třeba znovu trochu přenastavit úsťovou rychlost. Typicky je třeba zvýšit předpětí úderníkové pružíny (nebo zeslabit ventilovou), neboť omezení prostorů ve ventilu zabránilo z hlediska hospodárnosti sice neefektivnímu, ale pro úsťovou rychlost přesto významnému přenosu energie.

 

  

Rozšíření přepouštěcího otvoru 

 

Původní přepouštěcí otvor je totiž jakousi hlavní "brzdou" v celém mechanismu, místem které určuje nejvyšší možnou rychlost přepouštění plynu do hlavně. Před rozšířením přepouštěcího otvoru tedy ani ostatní úpravy nemají pro zvyšování efektivity ten správný vliv, protože dosažené maximum je omezené maximální možnou rychlostí přepouštění plynu do komory danou za nimi umístněným "škrtícím ventilem" v podobě tohoto otvoru. Jinak řečeno, před rozšířením otvoru těleso ventilu (ať už je jakékoliv) neplní jen roli jakéhosi "potrubí" kterým plyn teče z místa A do místa B, ale představuje do určité míry i jakýsi zásobník do kterého byl plyn po otevření ventilu napuštěn a ze kterého je poté (i po uzavření dávkovacího ventilu) postupně uvolňován nejvyšší rychlostí jakou přepouštěcí otvor umožňuje. Jeho rozšířením tedy celý mechanismus posunete na jinou, kvalitativně daleko vyšší úroveň a pokusíte se ho dostat do rovnováhy, tak, aby průtoky byli ve všech místech stejné a to maximální. Cílem zkrátka je změnit tok plynu v jeden krátký, masivní "zášleh" do komory.

Rozšíření přepouštěcího otvoru bude mít především ten důsledek, že budete moci snadno dosáhnout vyšších úsťových rychlostí, které by pro vás jinak byly téměř nedostupné (275-320 fps). Při současném provedením všech ostatních úprav to ale bude znamenat prakticky "jen" to, že budete moci pro dosažení stejné úsťové rychlosti snížit předpětí bicí pružiny, nebo - což je pro efektivitu daleko lepší - použít při stávající síle bicí pružiny silnější ventilovou pružinu.

Pokud jde o samotnou realizaci... přepouštěcí otvor je tvořen trubičkou zalisovanou ve spodní trubce, která při pájení překlenuje spoj a zajišťuje tak obvodovou těsnost i podélnou průchodnost otvoru. Tento otvor lze zvětšit dvěma základními způsoby: buď rozpájením trubek, náhradou originální trubičky za větší a opětovným spájením, nebo rozvrtáním stávajícího otvoru zespodu, skrz dno na větší průměr. Ať už zvolíte jakýkoliv způsob, půjde asi o tu nejradikálnější jednotlivou úpravu kterou v rámci celého ladění provedete.

Při rozšíření rozvrtáváním zeslabujeme originální trubičku a využíváme zde již vytvořeného pájeného spoje (který s případně ještě na povrchu přelívá v silnější). Horní otvor je zde při rozvrtávání třeba rozšiřovat velmi opatrně a nově vytvořený spodní "technologický" otvor je pak třeba zaslepit - buď zalisováním zádky, nebo vyvrtáním závitu a zašroubováním červíku utěsněného například teflonovou páskou. Otvor lze tímto způsobem bezpečně zvětšit z původních 4mm asi na 4,8mm. To sice opticky není mnoho, ale vzhledem ke kvadratické závislosti plochy na průměru to bude znamenat zvýšení průtoku v této oblasti o cca. 44% což už je opravdu podstatné zlepšení, které lze považovat za "dostatečné". Osobně mám sice raději druhou metodu - s rozpájením trubek - ale nelze popřít, že k rozvrtávání nejsou třeba určité prostředky nezbytné k pájení - k rozvrtání otvoru vám totiž stačí pouze dobrá stojanová vrtačka, pár vrtáků a závitník. Ty kteří dají přednost rozvrtávání bych upozornil, že střed přepouštěcího otvoru u PGP i u ZGP leží 62mm od zadního konce spodní trubky - nenechte se tedy zmást - NELEŽÍ nad kruhovým vybráním ve vnějším plášti spodní trubky (toto vybrání plní funkci ryze technologickou - usnadňuje výrobu skrze snažší upnutí dílu v přípravku).


Při rozpájení trubek se stávajicí trubička s vnitřním průměrem 4mm vymění za jinou, větší. Přepouštěcí otvor tak lze bezpečně zvětšit opravdu radikálně například až na 8mm. Jako polotovaru pro novou trubičku lze použít třeba (vystřelené či delaborované) nábojnice do pistole zakrácené na potřebný rozměr řezným kotoučem. I pokud použijete "jen" malorážkovou (.22 LR) nábojnici, ačkoliv opticky nedojde k příliš velké změně (typicky se průměr ze 4 zvětší na 5,2mm) vzhledem ke kvadratické závislosti plochy na průměru to bude znamenat zvýšení průtoku v této oblasti o cca. 60% což přinese opravdu radikální zlepšení. Použít větší nábojnici než 7.65 Browning (.32 Auto) je zbytečné - už i otvor o průměru ~8mm je zbytečně velký, a dál vás v průtoku stejně zcela jistě nepustí těleso ventilu. Optimální je zřejmě nábojnice 6.35mm Browning, případně přední část hrdla .243 Winchester.

Samotnou problematikou pájení PGP/ZGP se podrobně zaobírá tento článek, kde je detailně vysvětleno právě na této operaci.