Balistika

Balistika

Úvod
Dlho som rozmýšľal nad definitívnym výberom témy; uvažoval som skôr nad voľbou aplikácie matematicko-fyzikálnych disciplín do hudby, o čom, pravdupovediac, široká verejnosť nemá vo väčšine prípadov ani len základné znalosti, no nakoniec zvíťazilo moje nadšenie pre hluk a podivnú arómu spôsobujúce stroje a zariadenia môj taktiež egoizmus, ktorý vyústil do toho, že som si vybral tému, o ktorú mám momentálne zvýšený záujem práve ja, nie do toho, čo by potenciálne mohlo nadchnúť poslucháčov/divákov. Chcel som sa s  touto sférou poznania viac zblížiť, pretože mi chýbali mnohé (pre mňa a moje budúce zameranie) dôležité poznatky vedomosti z tejto oblasti, s ktorou sa mi už vďaka mojim širokospektrálnym záujmom aspoň okrajovo dotknúť, no doposiaľ som jej nevenoval väčšiu pozornosť. No taktiež dúfam, že i Vy pri štúdiu objavíte krásu tohto disciplíny, ktorá sa možno bude pre niektorých z Vás pri prvom kontakte skrytá, ťažko pochopiteľná.
Napriek tomu, že všetky oblasti balistiky „majú niečo do seba“, či už je to balistika forenzná, ktorá sa dotýka súdnych vied, alebo jej aplikácia do astronómie, ktorá sa nazýva astrodynamika, týchto tém sa v tejto práci dotkneme len okrajovo, pretože mňa najviac zaujala balistika strelných zbraní a vopred daný rozsah práce nám nedovoľuje bližšie nahliadnuť i do týchto nemenej zaujímavých sfér.
Môj záujem o zbraňové systémy, zbrane a ich časti, výbušniny a muníciu sa prejavil už približne pred siedmimi rokmi, no vzhľadom na vtedajší nedostatok fyzikálnych vedomostí a poznatkov a najmä vďaka chýbajúcej znalosti potrebného matematického aparátu som nebol schopný bližšie skúmať a študovať túto zaujímavú aplikáciu fyziky do jednej zo sfér môjho záujmu. Získal som tak nový pohľad na vec, ktorý ma uchvátil.
  Touto prácou chcem oboznámiť neodbornú širokú verejnosť so základmi tejto zaujímavej vednej disciplíny a priniesť im fyzikálny pohľad na tieto strach a hrôzu naháňajúce, no zároveň fascinujúce stroje a zariadenia, ktoré už tisícročia pomáhajú chrániť i ničiť životy, zdravie a majetok, rozpútavať vojny a konflikty, i udržiavať mier.

1   Definície, charakteristiky, základné pojmy, rozdelenie odborov balistiky

Charakteristika
Balistika (z gr. slova βάλλειν (ballein), „hodiť“) je časť mechaniky, ktorá sa zaoberá letom, správaním sa a účinkom projektilov, obzvlášť guliek, delostreleckých a mínometných granátov, neriadených bômb, rakiet, no i vesmírnych telies atp.; veda alebo umenie návrhu a uvedenia do pohybu, resp. zrýchlenia projektilov, aby sa dosiahol požadovaný účinok.
 
Z histórie
Prvé známe balistické projektily sú kamene, oštepy, kopije a austrálsky Boomerang.
 
Rozdelenie
Balistika má tri nasledovné hlavné aplikácie:
a)  balistika strelných zbraní
b)  forenzná balistika
c)  astrodynamika  
 
1.1 Balistika strelných zbraní
Táto oblasť bude podrobnejšie rozobratá v kapitole 2.
 
1.2 Forenzná balistika
Forenzná balistika zahŕňa analýzu guliek a ich nárazov potrebnú na zistenie informácií o ich použití a to sa využíva pri súdnych pojednávaniach a pri právnych úkonoch na zistenie, či daná zbraň alebo zbraňový systém bol použitý pri páchaní trestného činu.
 
1.2.1  Balistické odtlačky
Pri streľbe ručné zbrane zanechávajú na guľkách stopy, takzvané „odtlačky“ (z angl. ballistic fingerprints) ktoré umožňujú priradiť konkrétnu guľku ku konkrétnej zbrani, z ktorej bola vystrelená. Je to podtyp forenznej balistiky, resp. aplikácia balistiky do právnych záležitostí a vnútornej balistiky, resp. štúdium dejov medzi výstrelom zo zbrane a guľky opúšťajúcej hlaveň.
 
Pri forenzných balistických vyšetrovaniach sa vykonávajú nasledovné činnosti:
· identifikácia a opis miesta, kde k udalosti došlo;
· posúdenie poškodenia prostredia a vozidiel;
· výskum, zber, skladovanie a identifikácia nálezov, ktorými sa balistika zaoberá
· vyšetrenie zbrane, posúdenie jej vlastností a funkcií;
· identifikácia strelca;
· vyhodnotenie vzdialenosti výstrelu;
· hodnotenia v okamihu smrti a/alebo zranenia, príčiny použitia prostriedkov;
· zistenie doby prežitia a schopnosti samostatne vykonávať činnosti alebo pohyb po úraze;
· typ alebo typy používaných zbraní, kaliber, počet výstrelov, vzdialenosť streľby   a vzájomná pozícia medzi obeťou a strelcom.
 
1.3 Astrodynamika
Astrodynamika je časť nebeskej mechaniky, ktorá študuje pohyb umelých nebeských telies: umelých družíc, kozmických sond a ďalších kozmických lodí. Rozsah úloh astrodynamiky zahŕňa výpočet obežnej dráhy kozmickej lode, určenie parametrov jej začatia, výpočet zmien obežnej dráhy v dôsledku manévrov, plánovanie gravitačné manévre a ďalšie praktické problémy. Astrodynamické údaje sa používajú pri plánovaní a realizácii všetkých vesmírnych misií. Astrodynamika vyčnieva z nebeskej mechaniky, ktorá študuje v prvom rade pohyb prírodných kozmických telies pod pôsobením gravitácie, svojou orientáciou smerom   k riešeniu problémov riadenia nebeských plavidiel. V tomto ohľade, v astrodynamike je nutné vziať do úvahy faktory ignorujúce klasickú nebeskú mechaniku, ako sú vplyv atmosféry a zemské magnetické pole, gravitačné anomálie, slnečné žiarenie, tlak a ďalšie. Astrodynamikou sa zaoberali o. i. i títo významní fyzici: Johannes Kepler, Isaac Newton, Konstantin Ciołkowski.
 
1.4  Balistický výskum
Balistiku môžeme študovať za použitia vysokorýchlostnej fotografie   alebo vysokorýchlostnej kamery. Umožňuje nám to detailne pozorovať správanie sa študovaného objektu v presný čas.

2  Balistika strelných zbraní
Vnútorná balistika    Vonkajšia balistika   Terminálna balistika
Balistika strelných zbraní sa zaoberá činnosťou projektilu od času výstrelu po čas zásahu cieľa. Často sa rozdeľuje do nasledujúcich štyroch kategórií, prípadne do troch kategórií a jednej podkategórie:
· vnútorná balistika študuje procesy zrýchľovania projektilu, napríklad pohyb guľky v hlavni
· prechodová balistika sa zaoberá správaním projektilu od času opustenia hlavne a momentu, kedy sa tlak za projektilom vyrovná
· vonkajšia balistika skúma priechod projektilu cez médium, najčastejšie vzduch, medzi strelným zariadením a cieľom
· terminálna balistika študuje interakcie projektilu s jeho cieľom, nech už je to telo, oceľ, alebo akýkoľvek materiál
 
2.1 Vnútorná balistika
Vnútorná/interná balistika skúma pohyb projektilu od chvíle, keď je aktivovaná jeho rozbuška pohonnej hmoty po chvíľu, keď začne opúšťať hlaveň zbrane. Štúdium vnútornej balistiky je významné pre dizajnérov a užívateľov strelných zbraní všetkých druhov,  od malorážnych olympijských pušiek a pištolí až po high-tech delostrelectvo. Jednoducho, ako mnohí nadšenci pre zbrane vravia, vnútorná balistika nezahŕňa nič viac, ako zbieranie dát pre konkrétne zbrane a muníciu.
  
Hatcher delí trvanie vnútornej balistiky na 3 časti:
· doba uzamknutia (lock time), čas od uvoľnenia spáleniny do udretia na zápalku
· doba vznietenia (ignition time), čas od udretia na zápalku do uvedenia projektilu  do pohybu
· hlavňová doba (barrel time), čas od uvedenia projektilu do pohybu do momentu,  keď projektil začína opúšťať hlaveň
 
Tieto doby vplývajú na presnosť. Ak je zbraň v pohybe, kratšia doba uzamknutia minimalizuje efekt tohto pohybu. Vzájomný vzťah medzi dobou vznietenia a hlavňovou dobou vplýva a súvisí s úsťovou rýchlosťou.
Ovplyvňujúcich faktorov je mnoho. Zdrojom energie je horiaci pušný/strelný prach. Generuje horúce plyny, ktoré zvyšujú tlak v komore. Tento tlak pôsobí spodnú časť projektilu a spôsobuje jeho zrýchlenie. Tlak v komore závisí od mnohých faktorov. Množstvo zhoreného strelného prachu, teplota plynov a objem nábojovej komory. Rýchlosť horenia strelného prachu nezávisí len na jeho chemickom zložení, ale i na tvare jeho zŕn. Teplota nezávisí len od množstva uvoľnenej energie, ale in od množstva tepla odovzdaného hlavni a komore. Objem komory sa kontinuálne mení: počas horenia strelného prachu sa zväčšuje priestor zaberaný plynom. Počas pohybu projektilu hlavňou veľkosť priestoru za projektilom taktiež narastá.

Stále tu však prebiehajú ďalšie procesy. Časť energie sa stráca pri deformácii projektilu a ďalšiu spôsobujú príčiny jeho rotácie (drážky). Ďalšia časť energie je stratená pri trení guľky o hlaveň. Ako guľka putuje hlavňou, stláča vzduch nachádzajúci sa pred ňou. Kvôli týmto procesom boli vytvorené modely.
  Tieto procesy ovplyvňujú dizajn zbrane. Nábojová komora, záver zbrane a hlaveň musia odolávať vysokým tlakom plynov bez poškodenia. Avšak tlak spočiatku (prudko) narastá na vysokú hodnotu, táto sa však začne znižovať v momente, v ktorom strela opúšťa hlaveň. Z toho vyplýva, že materiál, z ktorého je vyrobené ústie hlavne nemusí mať takú odolnosť, ako zakončenie komory.
 
Z histórie
Bývali časy, keď odbor internej balistiky nebol bohatý na informácie. Hlavne boli zostrojené dostatočne silné, aby zniesli známe preťaženie (záťažovú skúšku).
Úsťová rýchlosť sa nedala zmerať.
 
 
8
Potom sa však na hlavne začali pripájať meracie prístroje. Boli do nich vyvŕtané otvory, používali sa tzv. „crusher gauges“ (meradlá drvivosti) za použitia medených brokov, zo zbrane sa vystrelilo a tlak bol meraný nepriamo množstvom zdeformovaných medených brokov. Merania ukázali len tlak, ktorý dosiahol maximálnu hodnotu v danom bode v hlavni.
Neskôr, sa začali používať piezoelektrické senzory – prístroje na meranie tlaku, zrýchlenia, pnutia a sily, ktoré premieňali na elektrický náboj. Umožňujú zmerať okamžitý tlak. Taktiež meradlá napätia na hlavni nepotrebovali tlakovú prípojku.
Taktiež boli na tieto (meracie) účely upravované i projektily, čo umožňuje zmerať tlak na ich spodnej časti a ich zrýchlenie.
 
2.2 Prechodová balistika

Obr. 3: Príslušník Námornej pechoty Spojených štátov odpaľuje raketu z protitankového raketového kompletu FGM-148 Javelin počas útoku na zónu obsadenú Talibanom
9
Prechodová/transitná balistika, taktiež nazývaná vypúšťacia dynamika sa zaoberá štúdiom prechodu medzi internou a externou balistikou, teda skúma procesy, prispievajúce k vymedzeniu dynamického stavu projektilu pri počiatku voľného letu.  Prechodová balistika je samostatná vedná disciplína, ktorá zahŕňa množstvo premenných, ktoré nie sú úplne pochopené; preto to nie je exaktná vedná disciplína. Čo pochopené je, je to, že keď strela opustí ústie, zľahka naberie na rýchlosti vďaka unikajúcim plynom. Okamžite po tom sa táto rýchlosť zníži vďaka sile odporu vzduchu.
 
2.3 Vonkajšia balistika
 
Vonkajšia/externá balistika popisuje procesy prebiehajúce od okamihu, keď strela opustí hlaveň po interakcie s akýmkoľvek pevným objektom, ako napríklad náraz/zrážka.
 

Výpočet balistickej krivky pre ručné zbrane je pomerne jednoduchý, výsledná sila pôsobiaca na strelu je:
 
F = Fg + Fod
 
kde:
Fg……vektor gravitačnej sily
Fod…..vektor sily odporu vzduchu (Drag Force)
 
10
Ostatné sily je možné v prípade ručných zbraní zanedbať. Túto vektorovú rovnicu je možné rozpísať do smeru x, y a z (vplyv priečneho vetra). Pre veľkosti týchto síl platia nasledovné jednoduché vzťahy:
 
Fg = m · g
Fod = 1/2 · C · S · ρ · v2
 
kde:
m ...... hmotnosť strely
C ...... súčiniteľ odporu prostredia (závisí na tvare strely) (Drag Coefficient)
S ...... plocha prierezu strely
ρ ...... hustota vzduchu (tu je možné započítať atmosférické podmienky)
v ...... rýchlosť strely (tu je možné zahrnúť pozdĺžny i priečny vietor) 
 
V skutočnosti závislosť sily odporu vzduchu na rýchlosti strely nie je presne kvadratická, pre malé rýchlosti je lineárna, pre rýchlosti okolo rýchlosti zvuku je úmerná tretej mocnine rýchlosti strely. Odporová sila vzduchu je oveľa väčšia než gravitačná sila pôsobiaca na strelu: 
  11   
Problém s vyjadrením odporovej sily sa odstráni zavedením závislosti C(v),  t. j. súčiniteľ odporu vzduchu je závislý na rýchlosti strely (funkcia odporu vzduchu, Drag Function). Najčastejšie používaná funkcia C(v), v západných krajinách je G1 (v krajinách bývalého východného bloku je používaná funkcia 1943) určená pre strelu o hmotnosti jednej libry a kalibru jedného palca. Dodnes všetci výrobcovia streliva požívajú túto funkciu a to aj pre mnohokrát tvarovo podstatne odlišné strely:

 
Pri výpočte sa použije C(v) podľa funkcie G1 (alebo nejaké iné) a násobí sa koeficientom tvaru T, ktorý udáva, koľkokrát je nami použitá strela horšia/lepšia ako vzorová strela použitej funkcie odporu vzduchu. Konkrétne pri funkcii G1 je koeficient tvaru T pre moderné strely asi 0,5; tj. strely majú podstatne menší súčiniteľ odporu.
 
12
Odporová sila sa potom počíta podľa vzťahu:
 
Fod =  
 
Je veľmi výhodné zaviesť balistický koeficient BC, rozmer BC je , ale jednotka   sa väčšinou neuvádza ("západná" definícia, východná definícia je inak):
 

 
m ..... hmotnosť strely v librách
d ...... kalibru v palcoch
T ...... koeficient tvaru
 
V BC sú obsiahnuté všetky podstatné informácie o strele (ak máme BC, tak  pre výpočet už nemusíme poznať hmotnosť, kaliber ani tvar strely). BC sa vzťahuje k danej funkcii odporu vzduchu (cez koeficient T), najčastejšie ku G1, ale to výrobcovia striel často zabúdajú uviesť.
Znalosť balistického koeficientu (a príslušnej funkcie odporu vzduchu), počiatočnej rýchlosti strely, tlaku a teploty vzduchu (pre výpočet hustoty vzduchu) a gravitačného zrýchlenia umožňuje výpočet balistickej krivky pre ručné zbrane dostatočne presne.  Pre zbrane s veľkým dostrelom je treba započítať aj ďalšie vplyvy, ako je Coriolisova sila   a derivácia strely, prípadne modifikovať súčiniteľ odporu vzduchu s uhlom nábehu strely.
 
Coriolisova sila
Coriolisova sila vzniká vďaka rotácii Zeme, pôsobí na každý objekt na Zemi, ktorý sa pohybuje nerovnobežne s osou rotácie Zeme a spôsobuje stranovú a výškovú odchýlku strely. Na severnej pologuli je stranová odchýlka vždy doprava, na južnej doľava. Výšková odchýlka závisí na smere výstrelu. Veľkosť odchýlok závisí na zemepisnej šírke, uhle výstrelu a rýchlosti strely. Započítať Coriolisovu silu do vonkajšej balistiky je pomerne jednoduché, pretože táto sila nezávisí nijako na tvare strely (na rozdiel napríklad od odporu vzduchu alebo derivácie).
 
Derivácia strely
Základné sily, ktoré pôsobia na strelu sú gravitácia a odporu vzduchu. Pretože strela sa pohybuje s nenulovým uhlom nábehu (uhol medzi osou strely a dotyčnicou k dráhe), vektor odporu vzduchu nie je rovnobežný s vektorom rýchlosti strely. Sila odporu vzduchu sa tak dá rozložiť na dve zložky: čelný odpor (Drag force) proti smeru rýchlosti a kolmo naň vztlaková sila (Lift force). Pretože odpor vzduchu nepôsobí v ťažisku a strela rotuje, výsledkom pôsobenia vztlakovej sily je derivácia strely (Drift) (za predpokladu, že strela koná pravidelný precesný pohyb), tj. stranová odchýlka v smere rotácie. Štandardné programy počítajú len s gravitáciou a čelným odporom (balistický koeficient a pod.) Pre presný výpočet streľby pre veľké uhly výstrelu je ale nutné zahrnúť aj vztlakovou silu – deriváciu strely. Pre výpočet je potrebné poznať rýchlosť rotácie   strely – a tá klesá vďaka sile povrchového trenia. Je teda nutné zahrnú aj ju. Doplnením o Magnusovu silu (bočná sila vznikajúca pri obtekaní rotujúceho telesa prúdiacou tekutinou)  a Coriolisovu silu dostávame tzv. "modifikovanú trajektóriu hmotného bodu" (Modified Point-Mass Trajectories). Dnes je to štandardná (?) Metóda pre výpočet kanónov a húfnic, NATO STANAG 4355. Výpočet sám o sebe nie je až tak komplikovaný. Je ale potrebné poznať momenty zotrvačnosti a polohu ťažiska strely (a z toho pre zložité delostrelecké strely vyplynie hodnota práce) a tiež niekoľko aerodynamických koeficientov, od ktorých závisí rýchlosť strely (niečo ako funkcia odporu vzduchu). Ako vypočítať tieto koeficienty vám ale nikto nepovie (vo STANAG ich výpočet nie je) a sami si ich ťažko budeme merať. Tento program je robený podľa Modified Point-Mass Trajectories. Jediná zmena je vo výpočte je určenie poklesu rotácie strely - je použitý jednoduchý empirický vzťah, ktorý ale dobre funguje a ušetrí tak jeden neznámy aerodynamický koeficient. Zostávajúce dva aerodynamické koeficienty pre výpočet derivácie sú odhadnuté z tvaru strely (autor: Robert McCoy).
 
Pre zaujímavosť (stúpanie 12“):
Počiatočná rotácia strely: 2625 ot./s
Koncová rotácia strely (1000m): 2165 ot./s
Počiatočná rotačná energie strely: 9,8 J
 
Vplyv derivácie je zhruba podobný vplyvu slabého bočného vetra o sile cca 0.4 .   K odchýlke spôsobenej deriváciou je potrebné pripočítať vplyv Coriolisovej sily. Keby boli drážky ľavotočivé, bolo by to pre strelca na severnej pologuli výhodnejšie. Pre vysoké uhly výstrelu je vplyv derivácie nezanedbateľný.

Tu je derivácia zásadná a pre 70 stupňov je porovnateľná s vplyvom vetra o rýchlosti  90  (!). Vplyv Coriolisovej sily je viac než 10-krát menší.
Výsledky porovnajme s výpočtami v knihe "Modern Exterior Ballistics" (Robert McCoy). Aj keď on vo výpočte používa presné (namerané) aerodynamické koeficienty   a výpočet vykonáva ešte presnejšie (6DOF metóda), tak pre strelu Sierra sa výsledky z tohto programu dokonale zhodujú s výsledkami z knihy. Pre 105 mm strelu je odchýlka do 10% pre uhol výstrelu 45 stupňov a do 15% pre uhol 70 stupňov. Vypočítané derivácie boli tiež skutočne namerané.

A čo ďalej? Ďalšie spresnenie výpočtu je v praxi už veľmi ťažké. Magnusova sila je vcelku nepodstatná [skôr je dôležitý jej moment (moment sily je vektorová fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje mieru otáčavého účinku sily)], isté spresnenie je zavedenie členov druhého rádu do aerodynamických koeficientov (napríklad závislosť odporu vzduchu na uhlu nábehu), pre priame streľby nepodstatné.
Vrcholom vonkajšej balistiky je "Metóda šiestich stupňov voľnosti" (Six Degrees of Freedom, 6DOF). Okrem všetkých síl zahŕňa aj ich momenty a umožňuje spočítať precesný   a nutačný pohyb strely počas letu - a podať kompletnú informáciu o stabilite. Vyžaduje však ďalšie, ťažko získateľné, aerodynamické koeficienty. Precesia je krúživý pohyb voľnej osi otáčajúceho sa telesa, na ktoré pôsobí vonkajšia dvojica síl, nutácia je mierny nepravidelný pohyb osi rotácie osovo symetrického objektu.

Obr. 4: Príslušníci Námornej pechoty spojených štátov strieľajú zo 155 mm húfnice M777
17
2.4 Terminálna balistika

Je to odvetvie vedného odboru balistiky, ktoré sa spolu s fyzikov nárazu zaoberá správaním strely vo chvíli, kedy zasiahne cieľ. Ak je cieľom ľudské telo, alebo iný živý tvor, potom je často označovaná ako "zastavovací efekt".
Terminálna balistika sa zaoberá ako projektilmi malých kalibrov (ručné zbrane), tak aj veľkými rážami (delostrelectvo).
Hlavným predmetom meraní efektivity penetrátora smerujúceho k danému cieľu jeho balistická medzná rýchlosť. Je to nárazová rýchlosť potrebná na prerazenie (penetráciu) cieľa pod určitým uhlom (naklonenia).
  Metódy slúžiace na pochopenie komplexnej interakcie medzi pevnými telesami v kolíznych situáciách majú veľký význam. Zahŕňajú aplikáciu znalostí mechaniky, dynamiky, náuky o materiáloch, tepelných dejov a šírenia nárazov v rôznych stavoch fáz materiálov.
 
2.4.1 Delenie projektilov
 
Na účely terminálnej balistiky je možné deliť projektily do troch tried:
· určené na dosiahnutie maximálnej presnosti na rôzne vzdialenosti
· určené k maximalizácii poškodenia cieľa penetráciou do cieľa ako najhlbšie je to možné
18
· určené k maximalizácii poškodenie cieľa riadenou deformáciou strely, čím sa určuje, ako hlboko do cieľa má strela preniknúť.
 
Podľa typu terča
Papierové terče

Pri streľbe do papierových terčov je žiaduce, aby projektil vytvoril v terči perfektne guľatý otvor s ostrými okrajmi. To napomáha presnejšiemu určeniu bodu zásahu v terči a tým aj dosiahnutého skóre. Tento typ projektilu sa nazýva "wadcutter" ("presekávač"). Má veľmi plochú špičku a často veľmi ostré okraje. Táto plochá špička vysekne v terči otvor, ktorého priemer je takmer zhodný s priemerom strely.
 
Oceľové terče
Pri streľbe na oceľový terč je potrebné, aby strela mala dostatok sily pre zhodenie tohto terča a zároveň terč samotný čo najmenej poškodila. Preto sa používajú strely z mäkkého olova alebo strely typu jacketed hollow point (pláštená špička s dutinou) prípadne soft point (mäkká špička), ktoré sa pri náraze sploští, takže sa pôsobiaca sila rozloží na väčšiu plochu.
 
Podľa vzdialenosti streľby
Streľba na krátku vzdialenosť
(Krátkou vzdialenosťou sa myslí cca 50 m.) Pri streľbe na krátke vzdialenosti sa používajú väčšinou strely s nízkou úsťovou rýchlosťou. Tu totiž aerodynamika nehrá príliš veľkú rolu.
 
Streľba na dlhú vzdialenosť
Pre streľbu na dlhé vzdialenosti existujú špeciálne strely, ktoré sa používajú vo veľmi presných a vysoko výkonných puškách.
Ich konštrukcie sa medzi jednotlivými výrobcami líšia. Ale všetky sú odvodené od striel uvedených na trh firmou Sierra Bullet Company okolo roku 1963. Konštrukcia bola založená na výskume vzdušných síl americkej armády vykonávaných v 50. rokoch 20. storočia, pri ktorých sa zistilo, že strely sú pri streľbách na dlhšie vzdialenosti oveľa stabilnejšie a odolnejšie proti bočnému vetru, ak je ich ťažisko posunuté smerom dozadu. Strela MatchKing (stále sa používa a je držiteľkou mnohých rekordov v streľbe) je konštrukcia hollow-point s malým otvorom v špičke a so vzduchovou dutinou v špičke   pod plášťom (predchádzajúce typy striel túto dutinu nemali, boli celé vyplnené oloveným jadrom). Konštrukcia ostatných výrobcov sa tomuto väčšinou veľmi podobajú. Líšia sa zvyčajne vo veciach ako veľkosť dutého priestoru prípadne prítomnosťou zátky vo špičke   z plastu alebo hliníka (jej účelom je zlepšiť aerodynamické vlastnosti strely. Vďaka použitiu ľahkých materiálov má toto len minimálny vplyv  na umiestnenie ťažiska).
Je však potrebné zdôrazniť, že tieto strely, hoci obsahujú dutinku rovnako ako niektoré lovecké strely alebo strely používané políciou, sa po dopade nedeformujú a nesplošťujú.  Po dopade sa strela MatchKing totiž správa veľmi nepredvídateľne. Môže sa otáčať okolo vlastnej osi alebo sa môže rozpadnúť. Ale najčastejšie preletí skrz a vytvorí len veľmi úzky strelný kanál (rovnako ako strela typu FMJ) a teda nezabíja dostatočne rýchlo a efektívne.
Tento typ strely používajú v ostreľovacích puškách aj ostreľovači americkej armády a to ako v kalibri 7,62 x 51 mm NATO tak 5.56 x 45 mm NATO. Vzhľadom k vlastnostiam spomínaným v predchádzajúcom odseku má americká armáda za to, že použitie týchto striel je v súlade s Haagskou konvenciou.
 
Maximálna penetrácia
Pri streľbe na obrnené ciele alebo veľmi veľkú zver je hĺbka penetrácie najdôležitejším faktorom.

Maximálna penetrácia strely sa dosiahne pri veľkej kinetickej energii strely  a zároveň malej dopadovej ploche. Konštrukcia striel používaných na tieto účely je taká, aby sa zamedzilo ich deformácii. Väčšinou majú olovené jadro umiestnené vo vnútri plášťa väčšinou z medi, mosadze alebo mäkkej ocele. Plášť úplne prekrýva jadro strely v jej prednej časti. Ale v zadnej časti je často obnažené olovo (to je dôsledkom výrobného procesu, kedy sa najskôr vyrobí plášť do ktorého sa až následne vlieva olovo).
Pri niektorých priebojných strelách sa ale používa namiesto olova tvrdší materiál, napr. tvrdená oceľ. Vojenská priebojná munícia do ručných zbraní používa strely s oceľovým jadrom a medeným plášťom (plášť sa v tomto prípade používa preto, že oceľ by bola až príliš tvrdá a poškodzoval by sa vývrt hlavne). Súčasné strely ráže 5.56 x 45 mm NATO SS109 (M855) používajú strely s jadrom z dvoch materiálov. V prednej časti je oceľ, ktorá zvyšuje odolnosť strely voči deformácii. V zadnej olovo, ktoré zvyšuje hmotnosť strely a tým aj prierezové zaťaženie strely pre lepšiu penetráciu v mäkkých cieľoch. U kalibrov, ktoré sa napríklad používajú v tankových delách, kde sa dosahuje veľmi vysokých úsťových rýchlostí, je viac než tvrdosť dôležitá hustota použitých materiálov strely. Často sa používa ochudobnený urán.
 
Maximálne poškodenie
Strely s riadenou deformáciou
 
  Jedná sa o skupinu striel, ktorých účel je maximalizovať poškodenie cieľa. Používajú sa hlavne pri love a proti ľuďom v civilnom použití. Vo vojenstve sa väčšinou nepoužívajú, pretože v medzinárodných stretoch sú zakázané Haagskou konvenciou.
 
Pri dopade na cieľ sa vďaka ich konštrukcii maximálne zväčší ich plocha. Vďaka tomu im tkanivá pri prelete cez ne kladú väčší odpor, takže dochádza k zníženiu penetrácie   a zároveň odovzdanie väčšieho množstva energie. Vedľajším efektom je zväčšenie otvoru, ktorý strela pri prelete tkanivami spôsobí a ich väčšie poškodenie. Zvyšuje sa zastavovací efekt.
Schéma zranenia, ktoré bolo spôsobené strelou, u ktorej došlo k riadenej deformácie (obr. P1)
 
Strely s plochým nosom
Najjednoduchšia strela pôsobiaca maximálnu poškodenie tkanív je tá, ktorá má plochú špičku (Flat point). (Popri nej sa používa ešte strela s okrúhlou špičkou, ktorá umožní tkanivám preplávať okolo okrajov a zostať bez poškodenia.) Tiež sa zvyšuje odpor, ktorý tkaniva kladú strele pri prelete, čím sa znižuje hĺbka penetrácie.
Strely, kde má prednú časť plochu rovnú takmer deväťdesiatich percentám plochy prierezu strely, sa používajú na lov veľkej a nebezpečnej zveri. 
Ich nevýhodou je väčší aerodynamický odpor a teda nie sú vhodné pre streľbu na dlhšie vzdialenosti.
 
Strely, pri ktorých dochádza po dopade ku fragmentácii (Fragmenting)
Tieto strely sú skonštruované tak, aby sa po dopade do cieľa úplne rozpadli (na rozdiel od striel FMJ a HP, u ktorých je požiadavkou to, aby si zachovali čo najviac svojej hmoty). Konštrukčne sa podobajú expanzívnym strelám, ale mávajú oveľa väčšiu dutinku v prednej časti. Alebo tiež môžu mať tenší plášť, čím sa znižuje ich celková integrita. Z dôvodu zníženia aerodynamického odporu ale predné dutinka býva niekedy zakrytá plastovou zátkou.
 
To, či k fragmentácii strely vôbec dôjde a potom prípadne jej miera, je veľmi závislé na jej dopadovej rýchlosti. Vďaka tomu, že sa strela okamžite po dopade rozpadne na veľmi malé kúsky, dôjde k odovzdaniu všetkej kinetickej energie počas veľmi krátkeho okamihu. Najbežnejším použitím je odstrel malej škodnej (použitie proti človeku je zakázané  a pre lov veľkej zveri nevhodné, pretože sa jednak znehodnocuje mäso a potom strela nedosahuje dostatočnej penetrácie na to, aby mohli byť zasiahnuté životne dôležité orgány pri väčších kusoch). Použitie týchto striel na malú škodnú je veľmi humánne, pretože bez ohľadu na to, kam je zasiahnutá, pôsobí takmer okamžitú smrť. Navyše nedochádza k nechceným odrazom  od pevných prekážok.
 Schéma zranenia, ktoré bolo spôsobené strelou, u ktorej došlo k fragmentácii (obr. P2).
 
Strely ktoré sa po náraze rozpadnú (Frangible)
Vďaka svojej konštrukcii sa pri dopade na cieľ rozpadnú, čím sa veľmi zvyšuje zasiahnutý povrch. Najčastejšie tieto strely obsahujú malé olovené guľôčky, ktoré až do nárazu drží pohromade. Po náraze potom tieto guľôčky pokračujú v lete každá trochu iným smerom. Vďaka nízkemu pomeru hmotnosti k ich kinetickej energii sa zastaví veľmi rýchlo.
Tieto strely sú používané bezpečnostnými agentmi na palube lietadiel. Minimalizuje sa ich použitím pravdepodobnosť poškodenia lietadla a priestrel cieľa a tým aj ostatných cestujúcich.
Môže sa zdať, že keď je účel vyššie spomenutých striel zvýšenie ich priemeru, tak by bolo lepšie používať strely s veľkým priemerom aj bez akýchkoľvek zväčšenia po dopade do cieľa. Tým by však dochádzalo k zväčšovaniu rozmerov nábojov a tým znižovanie kapacity zásobníkov.
 
Schéma zranenia spôsobené strelou z náboja .357 Magnum 80gr Glaser Safety Slug (obr. P3)
 
2.4.2 Vlastnosti rôznych nábojov z hľadiska terminálnej balistiky
 
Hĺbka penetrácie
Hĺbka penetrácie je veľmi dôležité hľadisko. Aby došlo k poškodeniu životne dôležitých orgánov, musí byť strela schopná preniknúť dostatočne hlboko. Ale ak by bola hĺbka príliš veľká a vo väčšine prípadov dochádzalo k prestreleniu, tak to znamená, že strela má príliš veľkú energiu, než by bolo potrebné (čo môže ústiť napr. v nepriaznivo veľký spätný ráz alebo v potrebu použiť na konštrukciu zbrane viac materiálu, čím sa stáva ťažšou) prípadne môže dôjsť k poraneniu osôb alebo poškodeniu vecí nachádzajú sa za cieľom streľby.
Ak sa napr. strieľa z boku a strela najskôr prejde cez ruku, je k prieniku strely až do srdca potrebná hĺbka penetrácie 10-12 palcov. Pri streľbe do brušnej dutiny z prednej strany je potrebné približne 7 palcov k tomu, aby došlo k zasiahnutiu hlavných ciev nachádzajúcich sa v zadnej časti brušnej dutiny.
Požiadavka FBI na hĺbku penetrácie je 12 až 18 palcov (305 až 457 mm).
Na hĺbku penetrácie má negatívny vplyv použitia expanzívne strely. Problém je v tom, že k jej expanzii spoľahlivo dochádza len asi v 60-70% prípadov.
 
Vhodnosť konkrétnych nábojov pre zastavenie útočníka
Marshallov index
Jedná sa o štatistiku z reálnych ozbrojených stretnutí presadzovanú Evanom P. Marshallom. Udáva, v koľkých percentách prípadov stačí na zastavenie útočníka iba jeden výstrel nábojom daného kalibru.
 
Záver
Mojím zámerom pri tvorbe tejto práce bolo len čisté poskytovanie už známych faktov, môj osobný prínos do tejto oblasti v súčasnosti nie je možný, či už po stránke teoretickej, z dôvodu nedostatočných znalostí v tomto odbore, či chýbajúcim vedomostiam z matematiky a fyziky, alebo po stránke praktickej; vzhľadom na to že nie som držiteľom zbrojného preukazu, teda nie som oprávnený vykonávať experimenty so strelnými zbraňami. No napriek tomu dúfam, že i tieto zaujímavé informácie zaujali Vašu pozornosť a nadchli Vás do ďalšieho, podrobnejšieho štúdia tejto nesmierne širokosiahlej vednej oblasti, ktorú som bol nútený vzhľadom na veľmi obmedzený rozsah práce, ktorý som už aj tak niekoľkonásobne prekročil, vynechať, či prípadne veľmi povrchne prebrať mnohé záležitosti, ktoré sú naozaj hodné toho, aby boli šírené a študované. Verím, že som Vám týmto dielom aspoň trošku pomohol poodhaliť rúško tajomstva skrývajúce fascinujúce poznatky tejto sféry poznania a dúfam, že i ja budem mať v budúcnosti možnosť venovať sa tejto téme ako napríklad konštruktér zbraňových systémov, zbraní a ich častí.