انفجار فوهة البندقية

الانفجار الفوهي هو موجة صدمية انفجارية تتولد عند فوهة السلاح الناري أثناء إطلاق النار . قبل أن يغادر المقذوف ماسورة البندقية ، يسد تجويفها ويحصر الغازات المضغوطة الناتجة عن احتراق الوقود الدافع خلفه، ما يحصر الغازات داخل نظام مغلق كعنصر محايد في الزخم الكلي لفيزياء النظام. ولكن عند خروج المقذوف من الماسورة، يُزال هذا السد الوظيفي ، وتتحرر غازات التجويف عالية الطاقة فجأةً لتخرج من الفوهة وتتمدد بسرعة على شكل موجة صدمية فوق صوتية (والتي غالبًا ما تكون سريعة بما يكفي لتتجاوز المقذوف مؤقتًا وتؤثر على ديناميكيات طيرانه )، مُحدثةً بذلك الانفجار الفوهي.

يُقسّم صوت إطلاق النار عادةً إلى عنصرين: عنصر سمعي ^{[ 1 ]} وعنصر غير سمعي ^{[ 2 ]} . العنصر السمعي هو صوت "بانغ!" العالي الناتج عن إطلاق النار ، وهو مهم لأنه قد يُسبب فقدانًا كبيرًا للسمع لدى الأشخاص المحيطين، كما أنه يكشف موقع السلاح. أما العنصر غير السمعي فهو موجة الضغط تحت الصوتية ، والتي قد تُسبب أضرارًا ارتجاجية للأشياء القريبة.

بالإضافة إلى الانفجار نفسه، يتم إطلاق بعض طاقة الغازات أيضًا على شكل طاقة ضوئية ، والمعروفة باسم وميض الفوهة .

عادةً ما تتجه غالبية قوة الانفجار إلى الأمام، مما يُحدث تأثير دفع نفاث يُؤثر بقوة عكسية على فوهة البندقية، مُنتجًا زخمًا خلفيًا إضافيًا فوق زخم رد الفعل الناتج عن المقذوف قبل خروجه من البندقية . وبالتالي، فإن الارتداد الكلي المُطبق على السلاح الناري يُساوي ويُعاكس الزخم الأمامي الكلي ليس فقط للمقذوف، بل أيضًا للغاز المُقذوف. وبالمثل، تتأثر طاقة الارتداد المُطبقة على السلاح الناري بالغاز المُقذوف. وبحسب قانون حفظ الكتلة ، فإن كتلة الغاز المُقذوف ستكون مساوية للكتلة الأصلية للوقود الدافع (بافتراض احتراقه بالكامل). وكتقريب أولي، يُمكن اعتبار أن للغاز المُقذوف سرعة خروج فعالة تبلغ${\displaystyle \alpha V_{0}}$أين${\displaystyle V_{0}}$هي سرعة فوهة المقذوف و${\displaystyle \alpha }$ثابت تقريبًا. الزخم الكلي${\displaystyle p_{e}}$ستكون نسبة المادة الدافعة والمقذوف كالتالي:

${\displaystyle p_{e}=m_{p}V_{0}+m_{g}\alpha V_{0}\,}$

أين:${\displaystyle m_{g}\,}$كتلة شحنة الوقود الدافعة تساوي كتلة الغاز المقذوف.

يجب استبدال هذا التعبير في معادلة زخم المقذوف للحصول على وصف أدق لعملية الارتداد. يمكن استخدام السرعة الفعالة في معادلة الطاقة أيضًا، ولكن نظرًا لأن قيمة α المستخدمة تُحدد عادةً في معادلة الزخم، فقد تكون قيم الطاقة المُستنتجة أقل دقة. تُؤخذ قيمة الثابت α عادةً بين 1.25 و1.75. وهي تعتمد بشكل أساسي على نوع الوقود المستخدم، ولكنها قد تتأثر قليلاً بعوامل أخرى مثل نسبة طول الماسورة إلى نصف قطرها.

يمكن لأجهزة فوهة السلاح تقليل قوة الارتداد عن طريق تغيير نمط تمدد الغاز. فعلى سبيل المثال، تعمل مكابح الفوهة بشكل أساسي عن طريق توجيه جزء من الغاز المنبعث نحو الجانبين، مما يزيد من شدة الانفجار الجانبي (وبالتالي يكون الصوت أعلى وأكثر قوة في الجانبين) ولكنه يقلل من قوة الدفع الناتجة عن القذف الأمامي (وبالتالي يقلل الارتداد)، حيث تدعي بعض التصاميم تقليل الارتداد الملحوظ بنسبة تصل إلى 40-60%. وبالمثل، تعمل معوضات الارتداد على توجيه الغاز المنبعث في الغالب إلى الأعلى لموازنة ارتفاع فوهة السلاح . ومع ذلك، تعمل كاتمات الصوت على مبدأ مختلف، ليس عن طريق توجيه تمدد الغاز جانبيًا، بل عن طريق تعديل سرعة تمدد الغاز للأمام. وباستخدام حواجز داخلية ، يُجبر الغاز على السير عبر مسار متعرج قبل أن يُطلق في النهاية إلى الخارج من مقدمة كاتم الصوت، مما يؤدي إلى تبديد طاقته على مساحة أكبر ولفترة زمنية أطول. يؤدي هذا إلى تقليل كل من شدة الانفجار (وبالتالي انخفاض مستوى الصوت ) والارتداد الناتج (لأن القوة تتناسب عكسياً مع الوقت بالنسبة لنفس الدفعة ).

يمكن أن تُثير انفجارات فوهات المدافع سحباً كثيفة من الغبار ، خاصةً عند إطلاق النار من مدافع ذات عيار كبير على ارتفاع منخفض وبشكل أفقي، ما قد يُتيح رؤية هذه السحب من مسافة بعيدة، وبالتالي كشف موقع المدفع، مما يزيد من خطر التعرض لنيران مضادة . وتشمل الإجراءات الوقائية ترطيب التربة المحيطة، وتوجيه مكبح الفوهة لتوجيه الانفجار للأعلى بعيداً عن الأرض، أو تغطية المنطقة المحيطة بالفوهة بقماش مشمع لحجب أكبر قدر ممكن من الغبار المتطاير.

تستخدم أجهزة تحديد مواقع إطلاق النار ميكروفونات لرصد صوت إطلاق النار وتحديد موقع إطلاق النار بدقة. هذه الأجهزة متوفرة تجاريًا، وقد قامت وكالات إنفاذ القانون بتركيبها كأجهزة استشعار عن بُعد في العديد من المناطق ذات معدلات الجريمة المرتفعة في المراكز الحضرية . تستطيع هذه الأجهزة تحديد موقع مصدر إطلاق النار بدقة عالية تصل إلى 99% ضمن نطاق 10 أمتار أو أفضل، كما تُرسل البيانات إلى مركز عمليات الشرطة في غضون ثوانٍ من إطلاق النار. ^{[ 8 ]} 

• القامع
• كابح ارتداد
• معوض الارتداد
• معزز كمامة
• غطاء كمامة