רתע

תותח הנרתע לאחור לאחר ירי פגז

רֶתָע (או רֶתָע לְאַחוֹר) הוא תנע הפועל בכלי נשק בעת הירי, הפוך לכיוון הירי. על פי החוק השלישי של ניוטון, רתיעת הכלי לאחור מתרחשת כתגובת איזון לתנע הקדמי של הגוף הנורה. ברוב סוגי הנשק הקל, התנע מועבר לקרקע דרך גוף היורה. בנשק כבד כמו מכונות ירייה או תותחים, התנע מועבר לקרקע באמצעות חצובה או מערכת ייצוב.
שינוי בתנע מתבטא בכוח, ולפי החוק השני של ניוטון שווה לקצב שינוי (נגזרת) הזמן של התנע. הרתע, על פי הגדרת התנע, שווה למכפלת מסת הכלי היורה במהירותו. על פי חוק שימור התנע, עוצמה זו תהיה שקולה לעוצמת הגוף הנורה. מבחינה תאורטית, בתנאי מעבדה נצפה לקבל את השוויון הבא; פגז שמשקלו 200 גרם ונפלט במהירות של 500 מ'/שנייה, ומנגד התותח היורה, שמשקלו 100 ק"ג יירתע לאחור במהירות של 1 מ'/שנייה.

היבטים פיזיקליים

תנע

ישנם שני חוקי שימור שחלים בעת הירי; חוק שימור התנע וחוק שימור האנרגיה. רתע מוסבר על ידי חוק שימור התנע, ובכך נוח יותר לדון בו.
בהנחה שהגוף היורה והנורה מצויים במנוחה לפני הירי, סכום התנע במערכת הוא אפס. מיד לאחר הירי, לפי חוק שימור התנע הסכום במערכת נשמר, כלומר עודנו אפס. ובכתיב מתמטי ( • $p\,$ - התנע  • $_f\,$ - הגוף היורה  • $_p\,$ - הגוף הנורה):
$p_f + p_p = 0\,$
כאשר $p_f\,$ הוא תנע הגוף היורה ו-$p_p\,$ הוא תנע הגוף הנורה. במילים אחרות, מיד אחרי הירי תנע הנורה שווה והפוך בכיוונו לתנע היורה. ומאחר ותנע של גוף מוגדר כמכפלת המסה במהירות, ניתן לרשום את המערכת בצורה הבאה;

$m_f \times v_f = m_p \times v_p$

כאשר:

$m_f\,$ - הוא מסת הגוף היורה

$v_f\,$ - מהירות הגוף היורה מיד לאחר הירי

$m_p\,$ - מסת הגוף הנורה

$v_p\,$ - מהירות הגוף הנורה מיד לאחר הירי

אנרגיה

תותח סיפון בעל חופש תנועה לאחור

שיקולי אנרגיה יובילו למשוואה שונה. על פי החוק השני של ניוטון, אנרגיה קינטית של גוף בתנועה ניתנת להצגה מתמטית:

$E_t = {\frac 1 2} m \times v^2$

כאשר:

$m\,$ - מסת המערכת היורה, או מסת הגזים הנפלטים והכדור מיד לאחר הירי

$v\,$ - המהירות

משוואה זו קלאסית ומניבה מידות אנרגיה בג'אולים. $E_t\,$ הוא כמות העבודה שיש לבצע על ידי הגוף היורה או הנורה.
במונחי תעשיית הנשק, אנרגיית הרתע של כלי ידועה כ"רתע מורגש". אותה אנרגיה מהגוף הנורה נקראת "אנרגיית קנה" או "אנרגיית רתע". ניתן אפוא לראות הבדל עיקרי בין השניים. משוואת התנע מתארת את התנאים במהלך הירי אך לפני עזיבת הקליע (לצורך העניין) את הקנה. ואילו משוואת האנרגיה מתארת את התנאים אחרי עזיבת הקליע את הקנה.
מאחר ומסת הגוף נורה קטנה עשרות מונים מהמסה היורה, הרתע כמעט ואינו משפיע על המהירות (והאנרגיה). לכן, אפשרות התנועה לאחור של תותח הסיפון שבתמונה, מחמיאה אמנם ליכולות הרתע של התותח, אולם היא מטיבה רבות עם שימור הספינה. כיוון שהספינה עתה לא נדרשת לבלום בכוחות סיפונה את הרתע הרב.

מתקף

בנשק קל, ניתן להעריך בקירוב טוב את המתקף של הרתע $J_r\,$ כ-:

$J_r = V_0 \cdot m_p + 1{.}75V_0 \cdot c$

כאשר:

$V_0\,$ - מהירות התחלתית (מהירות לוע)

$m_p\,$ - מסת הגוף הנורה

$c\,$ - מסת החומר ההודף (אבק שריפה וגזי פליטה)

היות וזוהי משוואה מקורבת, קבוע ה-1.75 נקבע כתלות בחומר ההודף.

התגובה לרתע

ירי באקדח תופי מסוג סמית' ווסון בעל רתע חזק במיוחד

עבור כלי נשק קלים, הדרך בה היורה יתנהל עם הרתע תשפיע משמעותית על ביצועיו. לדוגמה, ירי באקדח בעל רתע חזק יטופל בחשש מסוים מצד היורה שיצפה לו. תחושה זו תיצור רתיעה עוד בטרם הירי (באנגלית: flinch) ותתבטא בטילטול ההדק והקנה, דבר שיפריע בוודאות לקו קנה ישר עם מטרה.

עוצמת הרתע נמדדת כמכפלת מסת הכלי במהירות הרתיעה שלו לאחור. עוצמה זו משתנה כאמור מאקדח לאקדח (או בין שני סוגי כלי נשק) בשל הבדלים במשקלי הכלים, מסת התחמושת, הרכב החומר ההודף, יחס המשקלים בין האבק שריפה והקליע והתנגדות דריכת המכלול.

נהוג לתאר את הרתע המורגש של כלי כ"רך" או "קשה". רתע רך מאופיין כנמשך על פרק זמן ארוך יותר מרתע קשה. ניתן לראות את ההבדל על ידי ירי שני כדורים בעלי מסה שונה באותו אקדח. כדור בעל מסה כבדה יגרום לרתע רך, היות שמכפלת המסה בתאוצה נשארת קבועה (חוק שימור התנע), ולכן עלייה במסה תביא לירידה בתאוצה והפוך.

פיתוח כלי נשק חסרי רתע אפשר שימוש וניוד טילים כבדים בחזית שדה הקרב

רובי צליפה אחדים ובעיקר משגרים נגד טנקים (נ"ט), נמנעים מהרתע על ידי פליטת גזי הפליטה (הרשף) לאחור מציר חלול. הפליטה מנוגדת בכיוונה לדחף הקדמי הפועל על הטיל ובכך גוף השיגור לא נדרש לאזן את ציר הירי. שיטה זו מאפשרת לשגר טילים גדולים ומהירים יותר ממשגרי כתף כגון; RPG, טיל לאו, סטינגר ובזוקה.

ראו גם

• נתז
• דחף
• משתיקול
• תחמושת
• טכנולוגיה צבאית