Cano rifle

A pontuação é o processo de fabricação de ranhuras helicoidais pelo furo do cano de uma arma . Esses arranhões fazem o projétil girar sobre si mesmo em torno de seu eixo longitudinal, essa rotação permitindo a estabilização giroscópica e ao mesmo tempo melhorando sua estabilidade aerodinâmica e sua precisão.

Arranhões são descritos por sua velocidade angular , muitas vezes expressa como "taxa de rotação", que é a distância que o projétil deve percorrer para completar uma volta completa, por exemplo "1 volta em 10 polegadas" (1:10 polegadas) ou "1 volta em 30  cm  ”(1:30 cm). Uma distância menor indica uma taxa de rotação mais rápida, o que significa que, para uma determinada velocidade linear, o projétil terá uma taxa de rotação maior sobre si mesmo.

A massa, o comprimento e a forma de um projétil determinam a taxa de rotação necessária para estabilizá-lo - barris destinados a projéteis curtos e de grande diâmetro, como balas de chumbo esféricas, têm arranhões de baixa taxa de rotação, por exemplo. 1 volta em 48 polegadas (122  cm ) . As pistolas para puxar bolas longas de pequeno calibre, como as bolas de arrasto ultrabaixo, 80 grãos , calibre .223 Remington (5,2  g , 5,56  mm ), têm taxa de rotação de pelo menos uma rodada em 8 polegadas (20 cm).

Em certos casos, a taxa de rotação aumenta ao longo do barril, sendo então considerada "progressiva". Uma taxa decrescente de torção é indesejável porque não pode estabilizar a bola.

Projéteis muito longos, como cascas de flechas , requerem taxas de rotação particularmente altas para serem estáveis. Eles são, portanto, freqüentemente disparados de um cano liso e estabilizados por uma empenagem.

Histórico

As primeiras armas de fogo foram carregadas pelo cano , forçando um projétil do cano para a culatra .

Os mosquetes tinham um cano liso . Eram armas de grande calibre com munição esférica disparada a velocidades de cano relativamente baixas. Devido ao alto custo, a grande dificuldade de fabricação de precisão e a necessidade de carregá-la facilmente pela boca, a bala do mosquete tem um diâmetro menor que o do cano. Como resultado, quando disparada, a bala ricocheteou em suas paredes de modo que sua direção final para fora do cano era imprevisível.

O barril estrias foram inventadas em Augsburg no final do XV th  século e em 1520 agosto Kotter, um espingardeiro de Nuremberga, melhorada. Embora barris vasculharam volta para o meio do XVI th  século, eles não se tornar comum até o XIX th .

Quer o cano seja estriado ou liso, um bom ajuste do projétil ao diâmetro do cano foi necessário para garantir a vedação, então use os propelentes para melhorar o alcance e também a precisão. Para diminuir a força necessária para carregar o projétil, essas armas usaram um projétil de diâmetro menor que o cano, e um pedaço de tecido, papel ou couro - o caderno - foi necessário para preencher a lacuna entre a bala e as laterais do barril. tubo. Essa parte fornecia algum grau de vedação, mantinha a bala apoiada na carga de pólvora preta e a concêntrica em relação ao orifício. Em um cano estriado, essa peça também fornecia uma forma de comunicar a rotação ao projétil, já que a peça era gravada, e não o projétil. Até o advento da bala Minié de base recuada que, ao disparar, sela e engata riscos, o papel era a melhor forma de deixar o projétil engatar os riscos .

Descrição

Princípios gerais

Um canhão de seção circular não pode conferir movimento rotacional a um projétil: é por isso que os canhões estriados têm uma seção não circular. Em geral, o núcleo de tal cilindro compreende uma ou mais ranhuras helicoidais que percorrem seu comprimento, o que lhe dá uma seção que afeta a de uma engrenagem  ; mas também pode assumir a forma de um polígono  (em) , com cantos geralmente arredondados. Como a seção transversal do cano não é circular, ela não pode ser descrita com precisão com um único diâmetro. Os furos do tambor rifle podem ser descritos pelo diâmetro do furo (o diâmetro que passa pelas cristas das ranhuras) ou pelo diâmetro na parte inferior das ranhuras (o diâmetro que passa pelas cavidades das ranhuras). As diferenças nas convenções de marcação dos cartuchos podem causar confusão. Por exemplo, o calibre britânico .303 é na verdade ligeiramente maior do que o Winchester .308 , porque "0,303" se refere ao diâmetro do furo (em polegadas), enquanto "0,308" se refere ao diâmetro da ranhura inferior (sempre em polegadas), ou seja, 7,70  mm e 7,62  mm , respectivamente.

Sendo os sulcos ocos usinados , eles materializam as saliências correspondentes. As características dessas cristas e ranhuras, como número, profundidade, forma, direção de rotação (direita ou esquerda) e taxa de rotação (veja abaixo), variam. A presença de ranhuras helicoidais melhora consideravelmente a estabilidade do projétil, bem como seu alcance e precisão. Normalmente, os arranhões têm uma taxa constante no cano, geralmente medida pelo comprimento para produzir uma volta completa. Mais raramente, certas armas de fogo têm listras com uma taxa progressiva de rotação, que aumenta da câmara ao cano. Embora este projeto seja raro, é comum notar ligeiros aumentos na taxa de rotatividade devido a variações de fabricação. Uma vez que uma redução da taxa de torção é muito prejudicial para a precisão, armeiros que máquina de medir um novo barril a torção com cuidado para que isso não diminui entre a câmara eo focinho.

O objetivo comum de todos os arranhões é aumentar a precisão do projétil. O cano não deve apenas dar um movimento de rotação à bola, mas também mantê-la concêntrica durante todo o seu movimento, e isso com total segurança. Isso implica que as listras atendem a certos critérios:

Ajuste do projétil ao furo do cano

Em armas de carregamento por culatra , o engajamento do projétil nas ranhuras é através da ranhura da câmara . Em seguida, vem o cone de conexão (inglês: furo livre ) que é a parte da ranhura por onde passa o projétil em direção ao início das listras (pode ser de comprimento zero, neste caso o projétil com câmara está engatado nas listras). A última seção da garganta é o chanfro da câmara, onde se abre para o cano estriado.

A garganta é geralmente um pouco maior em tamanho do que o projétil, de modo que o cartucho carregado pode ser inserido e retirado facilmente, e seu diâmetro deve ser o mais próximo possível ao das ranhuras do cano. Quando disparado, o projétil se expande sob a pressão que prevalece na câmara e fecha-o adaptando-se à garganta. A bala então desce pela garganta e atinge os arranhões, onde é gravada e começa a girar. A gravação requer força significativa e em algumas armas de fogo o cone de conexão é bastante longo, o que reduz a pressão na câmara, permitindo que os propelentes se expandam antes que o arranhão seja feito . Melhor precisão, no entanto, é geralmente obtida com o estreitamento mais curto, que maximiza a probabilidade de arranhar sem deformação do projétil.

Quando o projétil é estampado nas listras, ele deixa sua marca, os topos das listras o gravando. Esta gravação inclui as marcas das cavidades e topos dos arranhões, mas também as de seus pequenos defeitos, como marcas de ferramentas. A relação entre as características do furo do cano e as marcas no projétil é frequentemente usada em balística, em particular por cientistas forenses .

Velocidade de rotação de uma bola

Para melhorar o desempenho, a taxa de rotação deve ser suficiente para estabilizar as bolas , mas não excessiva para reduzir o atrito. Balas de grande diâmetro têm maior estabilidade, mas um diâmetro maior proporciona maior inércia giroscópica . As bolas longas são mais difíceis de estabilizar porque seu centro de gravidade é colocado para trás, de modo que a pressão aerodinâmica tem uma força maior para balançá-las.

As taxas de rotação mais baixas são encontradas em armas de carregamento de boca que disparam projéteis em volta; eles atingem 1 a 1.500  mm (60 polegadas), embora a taxa de rotação de 1 a 1.200  mm (48 polegadas), para um rifle de carregamento por cano de uso geral, seja muito comum. O rifle M16A2 , projetado para receber a bola SS109, tem uma taxa de 1: 7 polegadas (180  mm ). Os rifles AR-15 civis são comumente raiados com uma proporção de 1:12 polegadas (300  mm ) para os antigos e 1: 9 polegadas (230 mm) para os mais novos, embora alguns tenham uma taxa de 1: 7 polegadas (180  mm ), idêntico ao do M16. Rifles, que geralmente têm um maior alcance e tiros de menor diâmetro, geralmente têm taxas mais altas do que armas curtas, que têm um alcance mais curto e disparam balas de calibre maior.

Em 1879, George Greenhill , professor de matemática da Royal Military School em Woolwich, Londres, desenvolveu uma regra prática para calcular a taxa de rotação ideal para balas de chumbo. Ela se apoia no comprimento da bola e negligencia sua massa, peso e o formato de sua ponta . A fórmula de Greenhill, usada ainda hoje, é a seguinte:

ou :

O valor inicial de C era 150, o que dá uma taxa de rotação em polegadas por revolução, com um diâmetro D e o comprimento L do fardo em polegadas. Isso opera a velocidades de cerca de 840  m / s (2.800  pés / s ); além do qual C será igual a 180. Por exemplo, com uma velocidade de 600  m / s (2.000  pés / s ), um diâmetro de 0,5 polegadas (12,7  mm ) e um comprimento de 1,5 polegadas (38 mm), a fórmula forneceria um valor de 25, o que significa 1 volta em 25 polegadas (640  mm ).

Fórmulas aprimoradas para determinar a estabilidade e as taxas de rotatividade, incluindo a regra de rotação de Miller e o programa McGyro , foram desenvolvidas por Bill Davis e Robert McCoy.

Se a taxa de giro for insuficiente, a bala irá guinar e então começar a inclinar e deixar um buraco alongado no alvo (conhecido como “buraco de fechadura”). A guinada condena qualquer esperança de precisão porque a bola então se inclina em uma direção aleatória por causa da precessão .

Uma taxa de rotação muito alta também é prejudicial porque pode causar desgaste acelerado do cano e, se for muito alta, a força centrífuga pode desintegrar o projétil.

Uma rotação muito rápida também pode causar problemas de precisão porque, neste caso, qualquer heterogeneidade dentro da bola, como um vácuo ou um desequilíbrio, que causa uma distribuição desigual da massa, causa problemas de precisão amplificados pela rotação. Balas subdimensionadas podem não se encaixar nas ranhuras exatamente concêntricas e coaxiais com o furo, e uma taxa de rotação excessiva agrava os problemas de precisão resultantes. Por fim, uma taxa de rotação excessiva provoca uma redução na energia cinética de translação do projétil, reduzindo assim sua energia (parte da energia dos gases é transformada em energia cinética de rotação).

Uma bala disparada de um cano estriado pode girar a mais de 300.000  rpm , dependendo da velocidade da boca da bala e da taxa de rotação dos rifles de cano.

A fórmula geral para calcular a velocidade de rotação (w) de um objeto em rotação pode ser escrita da seguinte forma:

onde é a velocidade linear de um ponto no objeto em rotação e C se refere à circunferência do círculo que este ponto de medição faz em torno do eixo de rotação.

No caso de uma bala, a fórmula específica envolve a velocidade inicial da bala e a taxa de rotação do rifle do cano para calcular a velocidade de rotação:

Por exemplo, um projétil com uma velocidade de cano de 3.050  pés / s disparado de um canhão com uma taxa de rotação inicial de 1: 7 polegadas (180  mm ) (como o rifle M16A2) gira a ~ 315.000  rpm. Min .

Manufatura

A maioria dos riscos é criada por:

Desenvolvimentos recentes

Listras poligonais

As listras comumente usadas em armas modernas têm bordas bastante afiadas. Mais recentemente, as listras poligonais, um retorno aos primeiros tipos de listras, tornaram-se populares, especialmente em armas de fogo . A vida de um cano estriado poligonal é geralmente mais longa porque a redução das bordas afiadas reduz o desgaste. Os proponentes dos sulcos poligonais enfatizam velocidades mais altas e maior precisão. Os slots poligonais estão atualmente presentes nas armas Heckler & Koch , Glock e nas armas Kahr  (in) e Desert Eagle .

Conceito de passagem total com maior alcance

Aplicado a tanques e peças de artilharia, o conceito full bore com maior alcance, desenvolvido por Gerald Bull para o obus GC-45 , derruba a ideia de listras normais ao usar um projétil com pequenas barbatanas que se encaixam em arranhões, ao contrário do projétil forçado a ele. Esses canhões e projéteis aumentam a velocidade e o alcance da boca do cano . Este conceito é usado pelo obus sul-africano G5 e pelo obuseiro alemão PzH 2000 .

Notas e referências

Notas

  1. Consulte balística interna  (en) para obter mais informações sobre precisão e características do furo do cano

Referências

  1. (em) "  The .54 Caliber Muzzleloader  " Randy D. Smith, publicado por Chuck Hawks.com .
  2. Canos de rifle (dentro) : Twists and Calibers , Shilen Rifles Inc.com .
  3. (em) "  Gain twist  " , MidwayUSA GunTec Dictionary.com
  4. (in) "  O que faz um barril precisa?  " Dan Lilja, Rifle Barrels.com .
  5. Tiro de longa distância: uma perspectiva histórica , WS Curtis.
  6. (em) Sam Fadala, The Complete Handbook Blackpowder: The Latest Guns and Gear , Gun Digest,2006, 5 th  ed. , 448  p. , pocket ( ISBN  978-0-89689-390-0 , OCLC  70882063 , LCCN  2006930831 ) Capítulo 18, O patch de pano .
  7. (in) PO Ackley, Handbook for Shooters & Reloaders Volume II , Plaza Publishing1966 páginas 97-98
  8. (em) Daniel Lilja, "  Thoughts on Throats for the 50 BMG  "
  9. (em) John J. O'Connor e Edmund F. Robertson , "Alfred George Greenhill" no arquivo MacTutor History of Mathematics , University of St Andrews ( ler online ).
  10. (em) Matthew Mosdell, "  The Greenhill Formula  " , Mamut.net .
  11. (em) Don. Miller, "  How Good Are Simple Rules For Estimating rifling twist  " , Precision Shooting no site jbmballistics.com , junho de 2009.
  12. http://www.jbmballistics.com/downloads/text/mcgyro.txt
  13. (em) "  Taxa de torção  " , carregue ammo.com .
  14. (em) "  Calculating Bullet RPM  " em Accurate Shootter.com .
  15. (em) Baris Ilhan Gün e Güvel, rifling By Flow Forming
  16. (em) "  Definição da arma  "

Veja também

Artigos relacionados

links externos

Tema geral.Calculadoras de estabilidade e rotatividade.