Métodos balísticos avanzados

8/18/2019 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

-

demás$

(. elocidad en el ánima.

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donde

-

)% /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


34/41


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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(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

Métodos balísticos avanzados

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