métodos balísticos avanzados
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Métodos balísticos avanzados y "muerte balística"
Contenido
1. Introducción....................................................................................5
2. Defnición del problema primario...................................................5
3. Defnición del problema secundario...............................................6
. Modelos bal!sticos a"an#ados$ la ecuación de la ener%!a cinéticaen la bal!stica interior.......................................................................................
&
4.1 . 'a solución de (oppoc)..........................................................1*
4.1 .1 . +uposiciones......................................................................1*
4.1 .2 . (onclusiones alcan#adas...................................................11
5. 'a naturale#a de los e,ectos producidos por el co"olumen - lostérminos de ener%!a cinética........................................................................13
5.1 . (omparación con el eperimento...........................................1
6. 'os e,ectos de la pérdida de calor................................................1&
&. (onsecuencias de los métodos bal!sticos a"an#ados$ estudio dee,ectos en los tubos de las armas................................................................1/
7.1 . 0arámetros bal!sticos.............................................................1
7.1 .1 . (ur"as de tiempo - recorrido............................................1
7.1 .2 . uer#as ue act4an sobre el pro-ectil...............................2*
7.1 .3 . Ecuación elemental de la dinámica del pro-ectil...............2*
7.1 .4 . Distribución de la ener%!a..................................................21
7.1 .5 . 0resión de los %ases propulsores.......................................22
7.1 .6 . 0resión máima.................................................................23
7.1 .7 . elocidad inicial.................................................................2
7.1 .8 . elocidad máima.............................................................25
7.2 . ida del ánima....................................................................... 26
7.2 .1 . (orrosión...........................................................................26
7.2 .2 . brasión............................................................................26
7.2 .3 . Erosión...............................................................................2&
7.2 .4 . (ombado del tubo.............................................................3
7.2 .5 . Des%astes en la boca del ánima........................................35
/. Muerte bal!stica............................................................................35
. (onclusiones................................................................................3&
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!mágenes
Ima%en 571. (ur"a de presión ,rente al tiempo............................................1
Ima%en 572. Temperatura - presión alcan#adas a lo lar%o del recorrido de la
bala..............................................................................................................1
Ima%en 573. (ur"as de presión teórica - eperimental para dos car%as
dadas........................................................................................................... 15
Ima%en &71. (ur"a t!picas presión7tiempo8 "elocidad7tiempo - recorrido7
tiempo..........................................................................................................1/
Ima%en &72. (ur"as t!picas de presión7recorrido - "elocidad7recorrido.......1/
Ima%en &73. actores ue determinan la "elocidad del pro-ectil.................1
Ima%en &7. uer#a de ro#amiento a lo lar%o del ánima...............................2*
Ima%en &75. (ur"as de presiones se%4n tipo de %rano................................2
Ima%en &76. Erosión entre campos del ánima de un ca9ón..........................2&
Ima%en &7&. Diámetro del ánima después de rá,a%as de 5*8 2**8 3** - 5**
disparos en la ametralladora :ro;in% de 128& mm......................................2/
Ima%en &7/. 0érdida de precisión.................................................................2/
Ima%en &7. elocidad en boca después de dos rá,a%as de 3** disparos con
en,riamiento intermedio...............................................................................2
Ima%en &71*. T!pica cur"a de des%aste........................................................3*
Ima%en &711. ida de un tubo de calibre 5856 en ,unción de la cadencia....32
Ima%en &712. De,ormaciones de / tubos &6onas de máimo des%aste del ánima...................................3
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$% !ntroducci&n%
'os sistemas de bal!stica interior pueden ser en l!neas %enerales
clasifcados en tres tipos$ emp!ricos8 semiemp!ricos - métodos cuasieactos.
'os sistemas emp!ricos utili#an de ,orma somera las consideraciones de la
teor!a termodinámica8 pero asumen relaciones al%ebraicas entre los
parámetros bal!sticos. 'os sistemas semiemp!ricos están constituidos por
parámetros bal!sticos8 deri"ados de numerosos datos de pruebas de ,ue%o8
unidos a re%las emp!ricas - asumiendo las teor!as de la termodinámica. 'os
sistemas cuasieactos buscan eplicar todos los ,enómenos bal!sticos con
todos los parámetros8 de la ,orma más completa posible. Estos métodos8
aunue basándose en los datos eperimentales8 necesitan en muc?as
ocasiones asumir ?ipótesis ue simplifuen el problema bal!stico.En la b4sueda de ?acer más plausible el cálculo de los e,ectos en el
interior de los tubos se ?an conse%uido modelos matemáticos ue son
capaces de resol"er con cierta sol"encia los problemas reales. unue estos
métodos son bastante comple@os las ?erramientas in,ormáticas ?an
permitido ue el cálculo se ?a-a simplifcado de manera si%nifcati"a. Todo esto permite eplicar de ,orma más sencilla los di,erentes
mecanismos de des%aste de los materiales del tubo consi%uiendo como
ob@eti"o 4ltimo eplicar la muerte bal!stica de estos.
% 'e(nici&n del problema primario%
El problema primario de un sistema de bal!stica interior es la
e"aluación espacial8 as! como la defnición las cur"as de "elocidad - presión
,rente al tiempo8 con cierta ri%urosidad - precisión en cada situación de un
estado determinado de car%a.
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0ara un determinado estado de car%a8 se admite usa sola solución8
una sola cur"a de presión con una presión máima - una sola "elocidad en
boca. De ,orma in"ersa8 para una determinada presión máima - unas
caracter!sticas de peso de pro-ectil - "elocidad en boca8 eisten "arias
soluciones posibles. Este problema in"erso de la bal!stica interior es el ue
permite el cálculo de las armas.
'a "ariación de un con@unto condiciones de car%a nos lle"a a una
serie de soluciones de un sistema particular. 0or lo tanto la precisión de las
soluciones de un sistema depende de la correcta defnición inicial del
problema8 as! como las suposiciones sobre el ,enómeno real. 'os di,erentes
sistemas ?an resultado en di,erentes %rados de comple@idad - en la
sofsticación de del tratamiento matemático del problema8 interpretación de
las condiciones termodinámicas8 ,enómeno mecánico - ,!sico8 etc. lo lar%o
de este documento anali#aremos el cálculo de la trans,erencia de calor8
distribución de temperatura - erosión desde el punto de "ista del modelado8
acabando con su relación con la muerte bal!stica de los tubos.
% 'e(nici&n del problema secundario%
'os sistemas de "ariación di,erencial en bal!stica interior pueden ser
estudiados tanto cuantitati"a como cualitati"amente. El tratamiento
cualitati"o está asociado al autor Tranter. El tratamiento cualitati"o se di"ide
?asta la ,ec?a8 de ,orma %enérica8 en emp!ricos8 semiemp!ricos - métodos
cuasieactos. 'os sistemas emp!ricos de I)op#8 +lu)?ots)-8 0idduc) - ic)ers
mstron% se deri"an con cierto apo-o de la teor!a de la bal!stica interior8
pero considerando la importancia de tener en cuenta los parámetro de
car%a con constantes numéricas8 deri"adas de los ensa-os de tiro. 'os
métodos semiemp!ricos de Aunt7Ainds8 Aitc?coc) - :o,ors están construidos
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sobre al%unos parámetros de car%a importantes8 as! como sobre los
,undamentos teóricos de la bal!stica. 'os modelos cuasieactos se atribu-en
a +u%ot8 Ta;a)le-8 Bapur8 Cinter8 (orner - 0uc?en)in inclu-en la ma-or
parte de los parámetros de car%a8 as! como la teor!a bal!stica8 ?aciendo mu-
pocas suposiciones. 0or lo tanto el problema secundario es estudiado ba@o
unas condiciones restrin%idas de los parámetro de car%a.
En el problema secundario de la bal!stica interior8 debemos asumir8
ue se cumple el principio ,!sico de la uni,ormidad - de la continuidad ue
estable ue peue9as causas producen peue9os e,ectos. u! de nue"o
estos peue9os e,ectos están subclasifcados para e"aluar la etensión de
la ri%ide# de cualuier sistema del problema primario.
'a ri%ide# de un sistema bal!stico está defnida como las "ariaciones
di,erenciales de los parámetros de car%a ue no ?acen ue cambien
si%nifcati"amente la presión máima - la cantidad de mo"imiento.
#% Modelos balísticos avanzados+ la ecuaci&n de la
energía cinética en la balística interior
na "e# ue se ?an defnido ambos problemas podemos abordar el
cálculo de un método bal!stico a"an#ado como es el de la ecuación de
ener%!a.
'a ener%!a cinética del disparo en cualuier momento está dada por
la ecuación de la ener%!a cinética8 ue es .
+i se asume ue el %as producido por el propelente se distribu-e con
densidad uni,orme desde la culata ?asta la salida del pro-ectil - ue su
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"elocidad en cualuier punto es proporcional a la distancia de apo-o de la
culata8 la ener%!a cinética será .
Estas suposiciones son con"encionales - se tiene en cuenta con otras
suposiciones sobre el %radiente de presiones. unue ?a- autores ue
discuten su precisión se considera una buena aproimación en la práctica
?asta ue la relación (
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Escribiendo T
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lo ue nos permite epresar la ecuación 1 como$
Tanto la ecuación 1 como la ecuación 2 se son consideradas las
ecuaciones básicas de ener%!a para las armas con"encionales. ueron
primero introducidas en la bal!stica por Lésal8 - la ecuación 2 es
normalmente denominada la ecuación de Lésal. El primer término de la
derec?a aumenta de ,orma sustancial su importancia se%4n nos acercamos
al "alor 1 de la solución de la ecuación.
'os "alores de la pérdida de calor a tra"és de la pared del tubo ?a
sido tenida en cuenta mediante la elección de un término adecuado. 'a
resistencia al disparo8 proporcional a la presión instantánea8 tiene ue ser
a@ustada a C1. 'a resistencia "ariable puede ser introducida en la ecuación
a9adiendo para ello un nue"o término.
En el si%uiente apartado "eremos como la aportación de (oppoc)
permitió me@orar la eactitud de las ecuaciones 1 - 2.
#%$% /a soluci&n de Coppoc0%
'os aportes de (oppoc) se di"iden en dos partes. 0or un lado es
importante concocer cuales son las suposiciones a las ue lle%ó a tra"és del
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análisis para conse%uir corre%ir la ecuación de ener%!a. Después
anali#aremos las soluciones a las ue lle%ó este autor.
#%$%$% Suposiciones
• El ratio de combustión es proporcional a la presión
• 'os %ases tienen una constante de co"olumen no
necesariamente i%ual a .• El propelente se uema a la presión ue ?a- en la parte
posterior próima a la culata8 es decir8 el propelente
permanece en la cámara.
• 'a le- de uemado de un %rano de propelente es$
• o se tiene en cuenta el
mo"imiento del arma8 aunue en la aplicación práctica de
estos resultados podr!a incrementar el ratio de uemado.
'as demás suposiciones son tan con"encionales ue es necesario ue
sean mencionadas.
#%$%% Conclusiones alcanzadas
Después de un amplio desarrollo de ecuaciones tomando en
consideración todas las ?ipótesis anteriores lle%as a unas comple@as
soluciones ue nos permiten predecir el comportamiento ener%ético del
arma con bastante precisión. Na ue las ecuaciones son bastante comple@as
- su uso es poco ,recuente "amos a considerar auellas ue se usan de
,orma más ,recuente.
. Lelación entre presión máima H0m - masa de combustible HM.
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con
debido a ue
:. Mo"imiento - presión de combustión.
donde
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demás$
(. elocidad en el ánima.
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donde
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)% /a naturaleza de los e2ectos producidos por el
covolumen y los términos de energía cinética%
(uando O* la ecuación para la presión máima será$
M depende de LT* - es8 de ?ec?o8 in"ersamente proporcional a LT*.
0or lo tanto si escribimos
- escribimos M1 como el "alor obtenido para M en la primera ecuación
cuando esta es calculada con un "alor de ,uer#a constante tenemos$
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la cual tiene el mismo ,ormato ue se ?ubiera obtenido si .
El e,ecto del término sobre la presión máima es por lo tanto el
mismo ue un incremento en la ,uer#a por la constante .
Esta constante es independiente de LT* - solo depende de la solución
bal!stica a tra"és de 0m. 0ara los propolentes ue se utili#an normalmente el
ran%o de se mue"e entre unos "alores de *825 a *8 cc
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!magen )4$% Curva de presi&n 2rente al tiempo%
En la f%ura 572 están representadas la presión - la temperatura
alcan#adas se%4n se mue"e la bala a lo lar%o del ca9ón Hrecorrido en
calibres.
!magen )4% 5emperatura y presi&n alcanzadas a lo largo del recorrido de la
bala%
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'a temperatura dada es realmente la es realmente la temperatura
reducida HTF. Esta temperatura se calcula ,ácilmente con la si%uiente
,órmula$
'a temperatura reducida es inicialmente 1 pero cae ?asta *8/& en la
presión máima - ?asta o8&5 al fnal de la combustión. la salida la
temperatura es aproimadamente *8558 correspondiendo con el
en,riamiento del propelente a unos 135* B.
En la f%ura 573 podemos "er calculada las cur"as de presión para dos
car%as di,erentes en un ca9ón na"al de 6 pul%adas8 siendo O la unidad - la
masa e,ecti"a del disparo C1 ,ue tomada como i%ual a la masa medida C.
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!magen )4% Curvas de presi&n te&rica y e3perimental para dos cargasdadas%
'a si%uiente tabla muestra al%unos detalles de las soluciones.
'as "elocidades son reproducidas bastante bien8 - aunue el a@uste a
las cur"as de presión7tiempo no es tan bueno como en el modelo
isotérmico8 se pueden alcan#ar me@ores resultados cambiando los "alores
de O - C1.
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Esta teor!a8 en la ue se i%uala C1C8 las "elocidades dadas son
demasiado ele"adas. El error es8 para un arma dada8 casi constante en
comparación con la solución isotérmica - es de esta ,orma menos
dependiente de la ,orma del propelente.
*% /os e2ectos de la pérdida de calor
Esta teor!a tiene completamente en cuenta el calor espec!fco de los
%ases8 el cual es introducido en las ecuaciones como HJ 7 1. 'a pérdida de
calor se incrementa a tra"és de la si%uiente ,órmula$
En esta ,órmula Q es el ratio de pérdida de calor en cualuier
momento en relación a la ener%!a cinética del disparo - del %as. En el arma
de 38& pul%adas ?emos usado Q*8218 el cual está ui#ás li%eramente
sobreestimado. 'a repetición de los cálculos sin pérdida de calor muestra
ue8 para dar el mismo pico de presión ue antes8 el espesor bal!stico tiene
ue ser aumentado un 18/ K. El recorrido de combustión aumenta 2
pul%adas8 - la "elocidad se incremente 5& ,t
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,% Consecuencias de los métodos balísticos
avanzados+ estudio de e2ectos en los tubos de las
armas
Rracias a la construcción de métodos bal!sticos ue controlan todos
los parámetros ue a,ectan al disparo podemos determinar de ,orma
precisas balances ener%éticos8 presiones en cada instante8 retroceso de los
mecanismos...
Estos estudios - su precisión permiten a los ,abricantes - dise9adores
de armamento la posibilidad de estimar unos resultados muc?o antes de la
construcción de un prototipo. Es por ello ue se consi%ue a?orrar muc?o
tiempo - dinero en dise9o - desarrollo de los sistemas de armas.
0ero aunue estos resultados son bastante fables en numerosas
ocasiones eisten circunstancias incontrolables a la persona ue dise9a el
arma8 como son las municiones con eceso de pól"ora8 los de,ectos de
,abricación en el material - un sin fn de elementos ue8 a pesar de no ser
,recuentes8 producen e,ectos no deseados sobre el armamento.
En este apartado "amos a anali#ar cuáles son los e,ectos básicos ue
ocurren en un tubo bal!stico ?asta ue pro"ocan su deterioro total8 desde un
punto de "ista más sencillo ue el de los métodos bal!sticos a"an#ados.
Estos cálculos ue aparecen reSe@ados en los apartados si%uientes aparecen
simplifcados con sus epresiones más simples8 siendo necesario no perder
de "ista ue las ecuaciones más fables para los cálculos ue se reali#an son
las estudiadas con anterioridad en este traba@o.
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,%$% Parámetros balísticos%
ntes de entrar a eplicar los principales problemas ue puede su,rir
el tubo "amos a defnir una serie de parámetros bal!sticos ue tenemos ue
conocer. +on parámetros ue se deducen de los comple@os modelos8 como el
de la ener%!a cinética ue ?emos estudiado. Es a partir de estas ecuaciones
- de numerosos ensa-os ue podemos abordar el estudio de la bal!stica
interior por completo. eamos las principales defniciones.
,%$%$% Curvas de tiempo y recorrido
+on cur"as ue se calculan de ,orma eperimental para cada arma.
'a presión8 despla#amiento8 etc. se miden con di"ersos sensores.
continuación podemos "er 2 e@emplos t!picos de %ráfcas.
!magen ,4#% Curva típicas presi&n4tiempo6 velocidad4tiempo y recorrido4tiempo%
!magen,4)% Curvas
típicas depresi&n4
recorrido yvelocidad4recorrido%
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,%$%% 7uerzas 8ue act9an sobre el proyectil
Aa- dos ,uer#as opuestas ue act4an sobre el pro-ectil dentro
del ca9ón$ la de propulsión8 debida a la presión de los %ases sobre
el culote8 - la de ,ricción con el ánima8 ue inclu-e la %ran
resistencia ue se produce durante el proceso de encastre en el
ra-ado. demás8 la interacción entre el pro-ectil - el ra-ado crea un
par ue pro"oca su %iro.
!magen ,4*% 7actores 8ue determinan la velocidad del proyectil%
,%$%% Ecuaci&n elemental de la dinámica del proyectil
+i despreciamos la pérdida de ener%!a ue se consume en la rotación
Hse ?a podido e"aluar ue la ener%!a cinética de rotación no supera el 1K
de la ener%!a cinética de traslación8 entonces la ,uer#a propulsora F ue
act4a sobre el pro-ectil es$
donde A es el área del culote8 p es la presión e@ercida por los %ases8
p0 es la presión atmos,érica - Fr la ,uer#a de ro#amiento.
+e%4n la 'e- de e;ton md"
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En el si%uiente esuema se puede "er la ,uer#a de ro#amiento del
pro-ectil a lo lar%o del ánima.
!magen ,4,% 7uerza de rozamiento a lo largo del ánima%
,%$%#% 'istribuci&n de la energía
El propelente se uema liberando una %ran cantidad de ener%!a
ue se "a trans,ormando a medida ue la secuencia de ,ue%o pro%resa.
+u balance8 calculado de ,orma eperimental en cada arma8 es
aproimadamente el ue f%ura en el si%uiente cuadro.
:;/;
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calor no se emplea en propulsar al pro-ectil pues literalmente se escapa
por la boca del arma. demás8 si el ánima está ra-ada8 el pro-ectil sale
con una ener%!a de rotación ue8 para un calibre medio8 es del orden del
*.15 K de la ener%!a total. =tra parte de la ener%!a se pierde en el
retroceso del ca9ón8 entre un *.*2 K - un *.5 K del total. En el si%uiente
cuadro se presenta este 4ltimo dato para "arias armas$
;rm Energía del
usil 5.56 mm
(a9ón de ob4s de 12*
mm
0istola Ma%num
*.1
K
*.2
K
,%$%)% Presi&n de los gases propulsores
nali#ar la presión de los %ases dentro de la recámara ei%e un
estudio termodinámico comple@o como el ue ?emos podido iniciar con los
métodos bal!sticos a"an#ados. tili#ando la ecuacuón de oble - bel
podemos lle%ar a calcular el co"olumen b - la temperatura adiabática de
llama T 0. 'a ecuación de estado ue "amos a utili#ar es$
Mediante esta ecuación8 sin entrar en pro,undidades8 podemos decir
ue la presión es aproimadamente proporcional al calor retenido por los
%ases propulsores Heste calor está relacionado con T 0.I8 e in"ersamente
proporcional al "olumen
Vr ue ocupan.
0ero no debemos ol"idar ue la i%nición pro%resa a tra"és de los
%ranos en ,orma de onda de presi&nP es decir8 está su@eta a Suctuaciones
pro"ocadas por este carácter ondulatorio. demás8 cuando el pro-ectil se
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despla#a8 pro"oca una ca!da de presión en las proimidades del culote
Hdic?o de una manera intuiti"a8 el %as debe ocupar el "olumen ue ?a
abandonado el pro-ectil. N tampoco ?a- ue in,ra"alorar el ro#amiento de
los %ases con las paredes del ánima. Estos ,actores8 entre otros8 inSu-en de
manera ue8 en un instante concreto8 los "alores de la presión no son los
mismos en distintas #onas de la recámaraP as!8 dos datos si%nifcati"os son8
por e@emplo8 la presión en el cierre -8 la -a citada8 en el culote Hla primera
es sensiblemente ma-or ue la se%unda8 - ambas tienen importancia en el
desarrollo de la secuencia de ,ue%o.
,%$%*% Presi&n má3ima
'os dos ,actores principales ue contribu-en a un pico de presión alto
son una rápida %eneración de %ases durante las primeras etapas de la
secuencia de ,ue%o - una ele"ada masa del pro-ectil.
0ara conse%uir ue los %ases se %eneren rápidamente se reuiere o
una %ran superfcie de los %ranos8 o un "alor alto de la ,uer#a espec!,ica8 o
una buena "elocidad de combustión. El tama9o8 la ,orma - el n4mero de
%ranos determinan la superfcie total8 mientras ue la ,uer#a espec!fca - la
"elocidad de combustión dependen de la composición del propulsante.
0or otro lado8 a más masa del pro-ectil8 ma-or es la inercia
necesaria para acelerarlo. (omo el aumento del "olumen de los %ases de la
recámara es proporcional a esta aceleración8 se deduce ue el pico de
presión depende de la aceleración8 - en consecuencia de la masa del
pro-ectil.
En la si%uiente tabla se pueden "er las presiones máimas de al%unos
tipos de armas.
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CaA&n B Munici&nPresi&n
má3ima
5.56 5 mm H Lem. 223
12.& :ro;nin%
&6
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,%$%,% elocidad inicial
El punto de estricta combustión se alcan#a en el momento en el ue
todo el propulsante se ?a uemado. (onsideramos ue se produce
simultáneamente en todos los %ranos8 en consonancia con la ?ipótesis de
0iobert.
El momento de la estricta combustión depende en %ran medida
del pico depresión - de la ,unción de ,orma de los %ranos. n ele"ado
pico de presión reuiere ue la presión sea relati"amente alta durante toda
la secuencia de ,ue%o -8 como la "elocidad de combustión es
aproimadamente proporcional a la presión8 la estricta combustión se
alcan#a mu- rápidamente. nálo%amente8 un pico de presión ba@o implica
ue la estricta combustión se retrase.
'as pól"oras pro%resi"as son %eneralmente más lentas ue las
re%resi"as a la ?ora de alcan#ar el punto de estricta combustiónP sin
embar%o8 %eneran una presión en este punto más ele"ada.
Después de alcan#ada la estricta combustión todos los %ases
contribu-en a la propulsión del pro-ectil durante el resto del recorrido a lo
lar%o del ánima. (uanta ma-or sea la distancia recorrida después de la
estricta combustión8 ma-or es la epansión de los %ases. De este modo8 el
rendimiento aumenta -8 con él8 la "elocidad inicial. (omo la epansión
en,r!a los %ases8 una estricta combustión preco# disminu-e el ,o%ona#o. El
uso de un tubo de ma-or lon%itud tiene un e,ecto similar a una estricta
combustión preco#8 sal"o ue el tubo sea ecesi"amente lar%a8 en cu-o
caso el ro#amiento entre el ánima - el pro-ectil reduce la "elocidad inicial.
En las eperiencias reali#adas en los pol!%onos de tiro se aprecia ue
la ma-or "ariación de la "elocidad del pro-ectil8 obser"ada entre
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disparos8 se produce en el punto de estricta combustión. Esta "ariación8
sin embar%o8 disminu-e con,orme se acerca a la bocaP as!8 cuanto más lar%o
es el recorrido del pro-ectil después de la estricta combustión8 menor es la
"ariación de las "elocidades iniciales.
,%$%-% elocidad má3ima
unue la "elocidad de combustión8 la ,unción de ,orma8 el tama9o
bal!stico - el n4mero de %ranos se pueden a@ustar para lo%rar una estricta
combustión preco#8 el incremento conse%uido en "elocidad inicial es
probablemente insufciente para compensar el aumento ue se produce en
el pico de presión8 ue podr!a eceder los l!mites de resistencia del
material. o ocurre lo mismo con la ,uer#a espec!,ica ue8 como sabemos8
está relacionada directamente con la ener%!a calor!fca8 cu-o e,ecto sobre la
"elocidad inicial es considerablemente más importante ue el de los
,actores apuntados en el párra,o anterior. 0ero8 de nue"o8 es el pico de
presión la "ariable primordial a controlar si empleamos una car%a de
pro-ección de ma-or ,uer#a espec!fca.
0ara disminuir el pico de presión8 como se "e en la f%ura si%uiente8
se pueden usar %ranos neutros o pro%resi"os ue consi%uen liberar la ma-or
parte de la ener%!a una "e# alcan#ado el punto de presión máima. Este
retardo pro"oca8 no obstante8 pérdidas de rendimiento - e,ectos
indeseables como ,o%ona#os - ,alta de consistencia en la "elocidad inicial
obtenida.
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!magen ,4-% Curvas de presiones seg9n tipo de grano%
,%% ida del ánima
Na ?emos "isto cuales son los parámetros ,undamentales ue solemos
conocer en las armas8 - ue a e,ectos prácticos nos resultan 4tiles en los
cálculos a reali#ar relacionados con el tubo. 0ara ?ablar de la muerte
bal!stica del tubo primero es preciso "er los e,ectos ue se dan sobre el
ánima.
,%%$% Corrosi&n
Dentro de los aspectos ue inSu-en en la "ida del ánima8 la corrosión
es %eneralmente el menos si%nifcati"o -a ue es posible controlarla -
combatirla ,ácilmente.
+i bien la pól"ora ne%ra - al%unos compuestos iniciadores pueden
pro"ocar corrosiones8 los productos de la combustión de los propulsantes
no son corrosi"os. 0ero ?a- ue tener presente ue casi todas las ánimas
está ?ec?as de acero - ue8 por tanto8 se pueden oidar en presencia de
?umedad o en ambientes salinos Hcomo sucede con los ca9ones na"ales
embarcados.
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0ara e"itar las corrosiones es imprescindible e,ectuar los
mantenimientos se9alados después de cada uso del ca9ón8 ue son tan
simples como la limpie#a - el empleo de lubricantes.
,%%% ;brasi&n
'a abrasión es el des%aste pro"ocado por el ro#amiento del pro-ectil
con el ánima. Depende del tipo de pro-ectil ue se emplee -8 en la ma-or!a
de los casos8 su pro,undidad es relati"amente peue9a.
'as bandas de ,or#amiento de plástico8 empleadas en al%unas
municiones de %rueso calibre8 reducen la abrasión8 pero en las municiones
de peue9o calibre8 el material de la superfcie del pro-ectil es trascendente
para controlar el des%aste. 'a elección de este material no es simple. De
?ec?o8 se ?a obser"ado ue la abrasión pro"ocada por al%unos
pro-ectiles per,orantes es menor ue la ue producen los pro-ectiles
normales8 a pesar de ue la dure#a super,icial de estos 4ltimos es menor.
Es importante tener presente ue si se introducen en el ánima
materiales etra9os como arena o barro8 la abrasión se incrementa
notablemente. o ?a- ue descartar ue8 si se obser"an dilataciones en
#onas locali#adas del tubo8 se deban a la presencia de estos cuerpos
etra9os ue ?an obstruido parcialmente el ánima
0or otro lado8 ?a- pro-ectiles ue se des%astan más ue el ánima
debido a la abrasión. En este caso se obser"a ue con,orme aumenta el
n4mero de disparos8 aparecen en el ánima8 ,undamentalmente en la #ona
de presión máima8 depósitos de material procedentes sobre todo de la
banda de ,or#amiento del pro-ectil - del cono de unión del tubo. Estos
depósitos se conocen con el nombre de cobreados. De nue"o la limpie#a del
ánima8 su lubricación o la del pro-ectil8 disminu-en los e,ectos de la
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abrasión. demás eisten productos ue eliminan estos depósitos. En
consecuencia8 un mantenimiento adecuado del ánima "uel"e a ser
imprescindible para conse%uir ue la abrasión no limite la "ida del tubo.
,%%% Erosi&n
'a erosión es la causa principal del des%aste del ánima. o ?a- ue
con,undirla con la abrasión. s!8 mientras ue la abrasión está causada por
el Vro#amientoW entre el pro-ectil - el ánima8 la erosión se debe a la
trans,erencia de calor de los %ases propulsores a las paredes del tubo. En la
si%uiente ima%en podemos obser"ar la erosión entre dos campos en el
ánima de un ca9ón de 1*5 mm.
!magen ,4.% Erosi&n entre campos del ánima de un caA&n%
Tanto la abrasión como la corrosión son ,áciles de combatir -
pre"enirP pero8 la erosión8 debido precisamente a la naturale#a del
proceso ue la causa8 es ine"itable -8 como consecuencia8 el des%aste
ue pro"oca será el ue limite realmente la "ida operati"a del ca9ón.
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El proceso de la erosión se produce porue el acero de las capas
superfciales del ánima8 en contacto con los %ases calientes8 se de%rada8
creando una capa de compuestos uebradi#os ue será arrastrada por el
si%uiente disparo.
En las inspecciones ue se e,ect4an a los tubos se aprecia ue la
#ona de ma-or des%aste se encuentra en el cono de unión - en el
comien#o del ra-ado8 - ue los campos se des%astan más rápidamente
ue los ,ondos.
En la f%ura &7& se presenta el diámetro del ánima a distintas
distancias del cierre en la ametralladora :ro;nin% de 12.& mm8 después
de rá,a%as de 5*8 2**8 3**8 ** - 5** disparos e,ectuados se%uidos.
+orprende ue después de la cuarta rá,a%a8 cuando el ca9ón sólo tiene
5* disparos8 se alcance un des%aste tan pronunciado. 'as cur"as
obtenidas son similares en su aspecto a las de la ma-or!a de las armas.
!magen ,4$1% 'iámetro del ánima después de rá2agas de )16116 11 y )11 disparos en la ametralladora :roDing de $6,
mm%
medida ue el des%aste pro%resa8 comien#a a ser menos e,ecti"a la
obturación entre el pro-ectil - el ánima -8 en consecuencia8 los %ases
pueden despla#arse a la parte delantera del pro-ectil8 debido a la presión
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ue e@ercen. Este ,enómeno pro"oca una ca!da de presión relati"a en la
#ona del culote ue ocasiona pérdidas de "elocidad inicial8 alcance -
precisión. demás8 cuando el des%aste a,ecta -a a la totalidad del ánima8
el pro-ectil pierde estabilidad en "uelo - comien#a a cabecear. En las
f%uras ue aparecen a continuación se aprecia la pérdida de "elocidad
inicial - de precisión en la ametralladora :ro;nin% de 12.& mm.
!magen ,4$% elocidad en boca después de dos rá2agas de 11 disparoscon en2riamiento intermedio
En la tabla si%uiente se presentan al%unos datos de re,erencia
para di"ersos calibres$
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!magen ,4$$% Pérdida de precisi&n%
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CalibremmF
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En la tabla si%uiente se aprecia el aumento del diámetro del
ánima - la pérdida de "elocidad inicial con el n4mero de disparos del tubo
MU1/5 del ob4s 155
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En la si%uiente tabla se presentan "alores de la "ida 4til de "arias
armas$
CaA&n B munici&n elocidad inicial mBsF
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Entre estos aditi"os se encuentran los talcos8 las ceras - el dióido de
titanio me#clado con ceras Hconocido como aditi"o sueco. +ir"a de
re,erencia ue :rosseau8 Rrollman - Card8 en 1&8 midieron ue el
des%aste en presencia de estos aditi"os se reduc!a a la centésima parte.
En cuanto al ritmo de ,ue%o - la re,ri%eración del tubo parece ló%ico
pensar ue si se emplean cadencias mu- ele"adas la temperatura media
del tubo se ele"e8 - ue lo mismo suceda si no se re,ri%era adecuadamente.
Eiste8 por tanto8 una ma-or trans,erencia de calor de los %ases al tubo -8
en consecuencia8 un incremento considerable de la erosión.
!magen ,4$#% ida de un tubo de calibre )6)* en 2unci&n de la cadencia
En lo ue al calibre se refere8 debemos tener presente ue si
disponemos de dos tubos de i%ual lon%itud8 pero espesor di,erente8 la
erosión es más se"era en el tubo de ma-or espesor8 debido a ue la
trans,erencia de calor al ambiente ue le rodea es menor Hla superfcie
interior del ánima está rodeada de una capa más %ruesa ue la a!sla me@or
del eterior. Este problema se sol"enta con el empleo de munición
subcalibrada.
'os materiales del tubo suelen ser aleaciones de acero con
"ol,ramio8 molibdeno8 n!uel - cromo8 ue aumentan considerablemente la
resistencia a la erosión. También es posible cromar interiormente el ánima8
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mediante una electrodeposición. pesar de ue se ?a comprobado ue las
ánimas cromadas se des%astan un 5*K menos ue las ue no lo están
Hima%en &711 este tratamiento presenta sobre todo difcultades de
ad?erencia ue lo ?acen poco rentable.
El 4ltimo parámetro ue debemos de considerar es el dise9o del tubo.
'a erosión se puede miti%ar si "ariamos8 por e@emplo8 la pro,undidad del
ra-ado. s!8 el ánima se puede ,abricar lisa en el punto de encastre de la
banda de ,or#amiento donde la erosión es ma-orP después se inicia el
ra-ado con una pro,undidad "ariable ue crece a medida ue se a"an#a
por el ánima8 de manera ue la banda de ,or#amiento se "a-a labrando
pro%resi"amenteP por 4ltimo se disminu-e la pro,undidad del ra-ado en las
proimidades de la boca8 con lo ue se consi%ue alisar la banda de
,or#amiento - me@orar las caracter!sticas aerodinámicas del pro-ectil. +e ?a
podido comprobar ue la "ida 4til de un tubo con ra-ado de pro,undidad
"ariable es aproimadamente seis "eces ma-or ue la de uno
con"encional de las mismas caracter!sticas8 aunue tanto este tubo como
su munición son de ,abricación costosa.
,%%#% Combado del tubo%
Es posible ue la trans,erencia de calor perturbe la rectitud del
ánima. Este e,ecto pernicioso8 ue puede a,ectar a la precisión en el tiro8 se
puede presentar en tubos de peue9o espesor relati"o. +e combate con
sistemas de aislamiento - re,ri%eración8 - con los aditi"os contra la erosión
-a comentados.
Este ,enómeno ?a sido obser"ado en los tubos &6
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con el n4mero de disparos8 pero nunca alcan#an "alores ue a,ecten a la
precisión ei%ida en los métodos de tiro.
!magen ,4$)% 'e2ormaciones de - tubos ,*B* @to4Melara 6 en 2unci&n deln9mero de disparos%
,%%)% 'esgastes en la boca del ánima
unue ?emos dic?o ue la #ona más epuesta al des%aste es el
comien#o del ra-ado - el cono de unión8 también se obser"an tubos ue
tienen la boca bastante de%radada Hima%en &713. Este ,enómeno sólo se da
en los tubos en los ue se alcan#an "elocidades iniciales ele"adas - siempre
ue la banda del pro-ectil sea de cobre. +e debe a las "ibraciones
pro"ocadas por el pro-ectil8 ue se manifestan en V%olpeteosW al salir por
la boca8 - a los e,ectos abrasi"os Hmás ue erosi"os %enerados por la salida
de los %ases. ,ecta a los campos - mu- poco a las ra-as8 suele ser
asimétrico8 crece eponencialmente con la "elocidad inicial8 es más
pronunciado en la misma boca - ocupa unos 2* calibres desde la boca ?acia
el interior.
Entre los e,ectos perniciosos ue este tipo de des%aste ori%ina8
podemos citar los aumentos de %ui9ada inicial - de dispersión an%ular8 - las
pérdidas de capacidad para imprimir rotación al pro-ectil.
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!magen ,4$*% Konas de má3imo desgaste del ánima%
-% Muerte balística%
Eisten dos caracter!sticas ,uncionales8 además de las dimensionales8
ue nos dan la idea de ue el tubo de nuestro re"ól"er8 pistola o carabina8
?a cumplido su ciclo de plena utili#ación$
• Disminución en aproimadamente un 1* K8 de la "elocidad
inicial del pro-ectilP• 0ro-ectiles ue comien#an a tumbarse en "uelo Hpe%an de
costado.
+e tiene en cuenta la primera caracter!stica en ra#ón de su inSuencia
en la probabilidad de impacto -a ue8 disminuciones de este ni"el en la
"elocidad inicial8 tienen e,ectos des,a"orables de consideración.
+i se presentan al%unos de estos s!ntomas8 indudablemente
encontraremos un incremento sensible en las dimensiones internas del
tubo. El tubo comprende la lon%itud total del ánima más la recámara.
Toda la ciencia ue domina el ,uncionamiento de los sistemas arma7
cartuc?o8 es de ele"ada comple@idad8 - numerosas las "ariables ue
inter"ienen8 internas - eternas al sistema en cuestión. Todas las cuestiones
ue se ?an anali#ado en este traba@o nos lle"an a ,acilitar la tarea de
determinar el momento de GmuerteG del tubo.
En el cuadro si%uiente8 podrán apreciar al%unos de los "alores
orientati"os a partir de los cuales se suele presentar la [muerte bal!sticaZ.
Estos datos son tomados en ensa-os de laboratorio.
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5ipo de arma Cantidad de disparos
0istola
Le"ól"er
usil de asalto
2*.***
2/.***
1&.***
pesar de ue estos datos suelen "enir defnidos por el ,abricante se
suelen medir mediante ensa-os. (on la ,recuencia ue se determine
también se suelen ?acer comprobaciones de la "elocidad inicial del
pro-ectil8 en re,erencia a la "elocidad indicada por el ,abricante.
En el ámbito internacional eisten numerosas normas ue re%ulan -
defnen los sistemas de armas. Aistóricamente se ?an presentado dos
bloues dominantes8 - ue en %eneral se ?an di,erenciado a la ?ora de
normali#ar al respecto.
'a =r%ani#ación del Tratado del tlántico orte8 más conocida como
T= ?a terciado entre estos dos bloues normali#ando en todos los
sistemas de uso militar. Es as! como en el caso de los calibres 1 mm8
&.62 51 mm - 5.56 5 mm se puede encontrar una norma T= ue
defne al detalle8 no7solo las dimensiones de cartuc?o máimo - recámara
m!nima8 sino además todas - cada una de las caracter!sticas ue resultan
importantes a la ?ora de defnir el producto8 - ?acerlo intercambiable en
todo el armamento de los pa!ses miembros.
0ara el resto de los sistemas en el mercado de las armas de uso ci"il -
ci"il condicional8 debemos consultar a dos normali#aciones reconocidas en
el ámbito mundial. Estas son en EE. las denominadas normas +MI
H+portin% rms and mmunition Manu,acturers\ Institute - ara la
(omunidad Económica Europea8 tienen "alide# las normas (I0 H(omisión
Internacional 0ermanente.
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Métodos balísticos avanzados y "muerte balística"
(omo e@emplo en lo re,erente a "ida 4til se citan al%unos e@emplos
ue reco%en las normas T=. En el caso del calibre 1 mm se
establecen los si%uientes "alores de "ida 4til$
• 0ara pistola semiautomática 2*.*** disparos.
• 0ara sub,usil automático 15.*** disparos.
0ara el caso del calibre &.62 51 mm8 las mismas normas establecen$
• 0ara el ,usil ' 15.*** disparos.
• 0ara el ,usil A]B R3 2 12.*** disparos.
.% Conclusiones
Este traba@o nos ?a ser"ido para detectar la importancia ue tienes
los modelos bal!sticos en el desarrollo - dise9o de las armas. Rracias a los
métodos bal!sticos a"an#ados podemos conocer de antemano las
limitaciones ue tendrá nuestro arma en cuestiones de presiones8 ener%!as
máimas8 presiones...
Este análisis teórico conlle"a un %ran traba@o de cálculo ue en la
actualidad puede simplifcarse %racias al uso de so,t;are. pesar de la
comple@idad de los cálculos es mu- interesante su aplicación8 -a ue a?orra
muc?o dinero en ensa-os - reprocesos.
demás8 ?emos buscado acercar todos los parámetros ue es
necesario tener en cuenta en la Gmuerte bal!sticaG de los tubos8 siendo esta
defnida como el momento en el ue se considera ue es necesario poner
un tubo ,uera de ser"icio.
0or lo tanto podemos ase%urar ue los modelos bal!sticos son una
potente ?erramienta para calcular con cierto %rado de fabilidad el momento