Mengapa Sebuah Mimis Dapat Stabil Meluncur?

Mengapa Sebuah Mimis Dapat Stabil Meluncur?

Ketika saya pertama kali berburu dengan menggunakan senapan angin, timbul sebuah pertanyaan di benak saya. Mengapa mimis senapan angin memiliki bentuk yang tidak bulat secara sempurna atau berbentuk lonjong sama halnya peluru senapan api? Bahkan sebelum mengenal senapan angin sama sekali, saya pernah melihat gambar sebuah mimis senapan angin ini pada suatu foto rontgen seorang korban dari senapan angin dan pada waktu itu saya sangat heran sekali dengan bentuk benda ini.

Pada umumnya sebuah mimis senapan angin dirancang secara khusus sebagai dua buah struktur yang dikombinasikan menjadi satu. Struktur yang pertama adalah rok atau skirt dan untuk struktur yang kedua yaitu kepala atau head.

Mengapa Sebuah Mimis Dapat Stabil Meluncur?

Kedua struktrur tersebut tidak digabungkan dalam sebuah silinder yang lurus, mereka justru digabungkan dengan bentuk silinder bikonkaf dan diberi nama pinggang atau waist. Bentuk tersebut dinamakan dengan diabolo alias dua bola.

Mengapa semua produsen mimis merepotkan diri hanya untuk menciptakan sebuah struktur yang sangat rumit ini?

Gambar 1. Ilustrasi dari Desain Diabolo sebuah Mimis Senapan Angin.
   

Bagian rok mimis telah dirancang secara khusus seperti suatu klep penahan udara. Klep ini memiliki bentuk yang sempurna ketika rok mimis mengembang pada laras senapan pada saat mimis didorong untuk bisa masuk ke dalam laras dan jika udara bertekanan memaksa dinding rok untuk membentuk cetakan bentuk pada bagian dalam laras senapan ini.

Klep yang telah terbentuk tersebut mampu menahan udara yang mendesak dengan cepat (pada senapan springer) atau udara yang berekspansi cepat (pada senapan pneumatik) sehingga tenana yang telah dialaminya akan langsung menggerakkan mimis ke bagian ujung laras senapan. Untuk keperluan yang satu ini maka diameter rok umumnya akan jauh lebih lebar jika dibandingkan diameter kepala mimis.

Bagian kepala merupakan konsentrasi massa atau berat dari suatu mimis. Berbeda halnya dengan bagian rok yang berongga (hollow), pada bagian kepala akan dibentuk lebih solid.  Bahkan khususnya untuk desain hidung kepala dengan bentuk hollow point sekalipun, konsentrasi berat mimis masih  akan lebih cenderung ke arah bagian kepala.

Hal ini sangatlah penting dikarenakan titik berat yang ada di bagian depan akan memberikan stabilitas arah ketika meluncur. Sama halnya dengan shuttlecock yang bisa dipukul dari arah mana saja pada akhirnya hanya akan mendarat dengan bagian kepala lebih dahulu.

Pinggang mimis dirancang dengan sedemikian rupa untuk dapat memberikan hambatan udara atau aerodynamyc drag. Hambatan tersebut pastinya juga akan memberikan stabilitas pada arah terbang mimis. Hal seperti ini dinamakan dengan fitur kestabilan mimis yang kedua.

Perpaduan fitur tersebut akan membuat desain mimis diabolo stabil secara alamiah. Bahkan pada laras senapan yang tidak beralur sekalipun (smooth bore), mimis akan meluncur dengan stabil.

Pinggang mimis mempunyai fungsi yang lain, yaitu untuk dapat membatasi kecepatan. Mimis senapan telah dirancang khusus untuk dapat meluncur dengan baik di bawah kecepatan suara (pada permukaan laut kecepatan suara kurang lebih 1096 fps).

Apabila memasuki suatu area kecepatan suara (transonik, kurang lebih 900 fps) atau di atas kecepatan suara (ultrasonik), maka bisa berakibat adanya gangguan stabilitas. Bisa dikatakan bahwa jika di area transonik ini mimis bisa mengalami guncangan (tumbling), dimana mimis tidak dapat bergerak secara lurus sepanjang sumbu dan bahkan hidung mimis hanya akan berputar-putar itu juga terjadi di Senapan Angin PCP.

Pinggang mimis yang semakin menyempit sebenarnya akan menciptakan aliran udara turbulen pada area sekitarnya dan mengakibatkan bantalan udara (air cushion) terutama untuk aliran udara laminar di area sekitarnya.

Ekor mimis yang telah dibentuk dari mimis bisa mengakibatkan hambatan aerodinamik (aerodynamic drag)  yang sudah pasti akan semakin memperlambat kecepatan sebuah mimis. Drag ini seringkali dialami jika ekor mimis semakin panjang.

   
Gambar 2. Gambaran Mimis pada Uji Terowongan Angin. Darisini sudah bisa  menunjukkan aliran udara yang sangat sempurna pada mimis yang tidak ditembakkan. Pada kenyataannya mimis yang telah ditembakkan akan mempunyai deformitas akibat kontak dengan bagian dalam laras senapan dan lebih cenderung  bisa mengalami guncangan. Sehingga pada akhirnya pada ekor mimis akan terdapat peningkatan hambatan udara.     Apabila mimis diabolo dikatakan secara alamiah stabli, mengapa kita membutuhkan laras beralur?   Yang menjadi masalah adalah sebuah mimis tidak pernah dibuat dengan seraham. Bisa dikatakan mimis mempunyai ketidakstabilan yang diakibatkan oleh titik berat mimis senapan yang tidak berada pada sumbu panjangnya.   Bisa Anda bayangkan jika bahan yang digunakan untuk membuat mimis dibuat khusus dengan cara melelehkan bahan campuran logam kemudian mendinginkannya. Proses seperti ini bisa menyebabkan munculnya konsentrasi bahan yang tidak bisa merata dan bahkan gelembung udara mikro pada bahan dasar mimis senapan.   Belum lagi malah pada aerodinamika karena cacat produksi dan bahkan deformitas ketika mimis dimasukkan dan meluncur untuk meninggalkan laras. Laras senapan sendiri bisa mengakibatkan gangguan aerodinamika yang menimbulkan drag pada mimis.   Akibatnya adalah, ketika mimis meninggalkan laras, maka mimis akan mengalami guncangan yang tidak beraturan (wobbing atau tumbling). Untuk mengatasi permasalahan ini, pemberian gaya rotasi pada mimis sangat dibutuhkan untuk memberikan kestabilan secara statik dan dinamik. Gambar 3. Pengaruh dari Guncangan terhadap Kestabilan Terbang Sebuah Mimis.       Laras senapan yang beralur digunakan pertama kali pada senjata api. Sebab profil proyektil yang dipakai jenis senjata ini tidak mempunyai fitur kestabilan yang secara alamiah ada pada mimis senapan angin, maka laras senapan beralur akan memberikan manfaat yang sangat besar untuk senjata api.   Alur atau rifiling dari senapan mimiliki fungsi untuk dapat menciptakan putaran pada sebuah proyektil yang melalui dan meninggalkan laras senapan. Bisa dikatakan bahwa efek putaran pada proyektis bisa memberikan kestabilan statik yang akhirnya bisa meningkatkan akurasi. Bisa Anda bayangkan pada sebuah gasing yang sedang berputar!   Pada kecepatan yang tertentu putaran tersebut akan membuat gasing bisa berdiri tegak dan gasing tersebut tidak akan terjatuh dengan syarat kecepatan rotasinya cukup. Lalu bayangkan juga pada sebuah tabung pengering mesin cuci! Ketika Anda memasukkan pakaian yang basah dan menyusun pakaian tersebut dengan tidak proporsional atau cukup simetris beratnya, Anda tentunya akan mendengar suara sangat gaduh yang memang timbul karena tabung pengering tersebut sedang berguncang menghantam dinding mesin cuci.   Apabila simetri yang telah dialami tabung tersebut sangat besar, semakin bertambahnya putaran mesin justru bisa membuat suara gaduh yang dihasilkan semakin berat. Pada proyektil yang sedang meluncur untuk meninggalkan laras senapan, fenomena seperti ini dinamakan dengan precession yang diakibatkan oleh gerakan yawing.   Pada proyektil, sudut dari gerakan precession yang sudah semakin mengecil sejalan dengan jarak yang telah ditempuh, maka bisa dikatakan bahwa proyektil tersebut telah stabil secara dinamik.   Gambar 4. Gerakan Precession pada Sebuah Gyroscope. Gambar 5. Gambar dari Gerakan Yawing Mimis yang Secara Dinamik Stabil       Pada dasarnya sebuah proyektil bisa dibuat stabil baik itu secara statik ataupun dinamik dengan memberikan kecepatan rotasi yang bisa dibilang cukup. Kecepatan dalam rotasi proyektil akan ditentuka oleh (1) twist rate (berapakah jarak dalam inchi (X) dalam sebuah putaran, dinyatkan dengan 1:X seperti misalnya 1:16, 1:20, atau 1:22.   Selain itu, juga akan ditentukan oleh (2) kecepatan proyektil. Seperti misalnya ada kasus :  suatu laras senapan dengan twist rate 1:6 yang berarti akan berputar 1 kali dalam setiap 16” (atau setiap 1:33 feet) dan untuk mimis yang mempunyai kecepatan 700 fps (feet per second) berarti Anda akan memperoleh putaran mimis sebanya 525 putaran per detik atau sama dengan 31,509 rpm (rotasi per menit). Dan jika kecepatan linier mimis berubah menjadi 800 fps, maka akan diperoleh kecepatan rotasi mimis menjadi 36,009 rpm.   Perlu Anda ketahui bahwa kecepatan suatu mimis tidak pernah tetap selama mimis tersebut meluncur. Sesaat ketika mimis telah meninggalkan laras senapan, kecepatan mimis tersebut akan mengalami perlambatan secara langsung (deselerasi). Tingkat perlambatan mimis tersebut biasa disebut dengan ballistic coefficient (BC).   Bisa dikatakan bahwa suatu proyektil dengan nilai BC yang sangat besar, maka proyektil juga akan semakin aerodinamis. BC sendiri aka sangat dipengaruhi oleh bagian kepala dan juga hidung mimis yang dimana porfil hidung mimis yang merata atau wadcutter akan mengakibatkan kehilangan kecepatan yang jauh lebih cepat. Dikatakan pula bahwa semakin kecil nilai BC maka sebuah protektil akan semakin gampang dibelokkan oleh angin.   Gambar 6. Grafik Hubungan nilai BC dengan Pergeseran Akibat dari Kecepatan Angin     Dapat dikatakan bahwa mimis senapan dengan profil hidung wadcutter mempunyai akurasi yang terbaik di bawah 20 meter. Sementara profil hidung dome bisa melampui jarak hingga 20 meter.   Hal tersebut berkaitan dengan BC dan juga kecepatan rotasi yang telah dialaminya. Bagimana  kecepatan putaran serta pengaruhnya pada akurasi sudah ada yang mengujinya. Terdapat sebuah data spesifik pada senapan angin yang sangat menarik yang telah saya ambil langsung dari website milik Tom Gaylord.   Pada pengujian tersebut, beliau telah menggunakan suatu senapan yang sama (Airforce Talon SS) dengan 3 laras senapan yang berbeda-beda untuk twist rate-nya yaitu (1:12, 1:16 dan 1:22). Pada 2 mimis yang dipakai, keduanya menggambarkan trend peningkatan akurasi dengan kecepatan rotasi yang semakin meningkat.   Gambar 7. Pengaruh Twist Rate terhadap Kecepatan. Semakin cepat putaran mimis senapan angin (ditunjukkan dengan semakin kecil twist rate) akan mengakibatkan kecepatan linier sebuah mimis senapan angin semakin kecil. Gambar 8. Pengaruh dri Twist Rate terhadap Akurasi Mimis. Semakin cepat putaran mimis senapan angin pada tingkat yang tertentu  maka akan meningkatkan akurasi sebuah mimis senapan terutama pada jarak yang cukup jauh.     Kesimpulan :   Sebuah mimis pada senapan angin dapat dikatakan secara alamiah stabil karena memiliki desain dengan bentuk diabolo. Pemberian gaya rotasi mimis senapan angin bisa membantu untuk kestabilannya terutama yang berhubungan dengan gangguan aerodinamis yang telah dialami mimis senapan pada jarak tembak yang bisa dibilang sangat jauh. Kecepatan rotasi akan sangat dipengaruhi oleh twist rate laras dan kecepatan mimis senapan angin.                  
 
 
 
       
 

One Reply to “Mengapa Sebuah Mimis Dapat Stabil Meluncur?”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *