Una introducción básica en la balística y como afecta a la puntería – Parte 2 de 4: Balística interna

Para los que quieren leer la primera parte aquí os dejo el enlace: Parte 1 de 4: Historia de la balística

Seguimos con la segunda parte sobre una introducción básica en la balística, como ya mencioné en la primera parte mantendremos esta serie de artículos fáciles de entender para todo el mundo, concentrándonos en lo fundamental para tanques y sin perdernos en detalles científicos.

Esta vez trataremos la balística interna la cual se esta basada en todo aquello que ocurre dentro del cañón o sea desde la ignición de la carga propulsora sobre el movimiento del proyectil a través de este hasta que el proyectil sale por la boca y vuela en dirección a su blanco.

La balística interna esta compuesta por:
– La carga propulsora: Tipo, estado, composición química y temperatura
– El cañón: Tipo, longitud, estado, inclinación y vibración.
– La munición: Tipo, sellado, peso

Vayamos paso a paso acorde a lo que pasa con un proyectil desde que esta en la recamara de un cañón hasta que abandona el cañón por la boca.

Una vez que el proyectil esta cargado en la recamara y su carga propulsora es activada, esta se deflagra o quema – no explota – con alta velocidad creando así unos gases que empujan el proyectil a lo largo del cañón. La diferencia entre una deflagración y una explosión esta en la velocidad en la que los gases se expanden, deflagraciones de cargas propelentes tienen una velocidad máxima de 1000m/seg aunque normalmente es bastante menos, mientras que las detonaciones de explosivos llegan a velocidades que están entre 2000m/seg hasta los 9000m/seg dependiendo del explosivo en particular. Debido a estas velocidades los explosivos no sirven como propelentes para proyectiles porque reventarían el cañón antes que la expansión de los gases superasen la inercia del proyectil.

Con respecto al propelente los avances se materializan en la composicion quimica y en la forma de este para que la deflagración sea lo más efectiva posible.

En las siguientes fotos vemos los avances en esta materia representados la diferencia de tamaño en un proyectil del calibre de 120mm de antes con el de hoy.

Proyectil del cañón de 120mm M58 del tanque pesado M103.
Para recargar con esta munición eran 2 cargadores humanos necesarios.
Munición moderna también para el calibre de 120mm.

La deflagración ideal es conseguir que la carga propelente se queme muy rápidamente creando un pico inicial de presión muy alto que luego baja gradualmente y que se quema por completo justamente unos instantes antes de que el proyectil empiece a salir por la boca del cañón.

La velocidad de deflagración de la carga propulsora depende de los siguientes factores:

  • Superficie de sus granos, cuando más grande más rápidamente se quema.
  • Composición química
  • Humedad
  • Temperatura
La composición química y humedad tiene que ver sobre todo con la correcta almacenamiento  y trato de la munición, si la cual no se cumple puede llevar a una alteración y/o descomposición química que afecta la forma en como la carga propulsora se deflagra y esto no solo tiene un efecto negativo sobre la velocidad y propulsión del proyectil sino que ademas hace que el calculo del sistema de tiro y su correspondiente colocación del cañón sobre el blanco sean erróneos y posiblemente el disparo no acierte o no con la potencia necesaria (= flecha).

La temperatura de la carga propulsora es un aspecto muy importante porque tiene un factor decisivo tanto en combate como a la hora de diseñar la recamara y munición de un cañón. Me explico: Cuanto mayor es la temperatura de una carga propelente mayor es su potencia, por lo tanto toda recamara de un cañón tiene que ser diseñado de tal forma que aguante una carga propelente que ya esta muy caliente porque por ejemplo se esta usando el tanque en un desierto en verano.

Como ejemplo el cañón alemán Rh120 L44 y sus copias/derivados aguantan una presión máxima de construcción de 710 megapascales o sea que si te pasas de este limite el cañón puede literalmente reventar. El próximo limite es 630 megapascales, eso significa que puede disparar de forma sostenible toda munición que estando a 50°C no supere dicho limite. El propelente de la flecha alemana DM33 ejerce por ejemplo una presión de 510 megapascales estando a una temperatura de 21°C que es la temperatura considerada bajo “situaciones normales” y la que se apunta en las tablas balísticas.

La pega en todo esto conlleva a que en situaciones normales se pierden 120 megapascales de presión – 510 menos 630 MPa o más aun si hace frío – que no pueden usarse para dar a la munición más velocidad y por lo tanto mejor puntería y más potencia de impacto si se trata de una flecha. Por eso los alemanes inventaron la munición DM63 la cual usa destaca por el uso de la misma flecha que la DM53 pero usa un propelente TIPS (= Temperature Independent Propulsion System), el cual ofrece un rendimiento mucho más independiente de la temperatura. El puntazo de dicho propelente es que te permite aprovechar mejor la cantidad de megapascales disponibles y aumentar así la puntería de las municiones y potencia de las flechas sin tener que hacer ningún cambio en el cañón, demás partes de la munición o el sistema de tiro.

La temperatura del propelente significa para el combate  que durante un invierno en el norte de Europa la munición tiene una trayectoria mucho más curvada y las flechas son bastante menos potentes en comparación a su mismo uso en un desierto de oriente medio en verano.

————————————–
Muy bien, ahora que el propelente ha sido activado y el proyectil se ha puesto en movimiento veamos lo que pasa mientras tanto con el cañón….
Una vez que sucedido el primer disparo las influencias térmicas provocan ciertos cambios sobre el cañón y sus subsistemas como…

  • desviaciones del cañón 
  • desgaste y cambios físicos del cañón
  • calentamiento de subsistemas y/o componentes del cañón como por ejemplo los amortiguadores de retroceso o el liquido hidráulico
Las desviaciones ocurren debido a las diferencias de temperatura en ciertas partes del cañón y se agravan si el cañón ya esta caliente porque ha sido disparado recientemente. Dichas diferencias de temperatura ocurren con la exposición a la lluvia, viento o sol y pueden generar desviaciones de hasta una milésima angular o incluso dos en casos extremos. 

En la practica eso significa que por cada 1000m de distancia hasta el blanco el propio disparo se desvía hasta por un metro o incluso dos, si la desviación es de por ejemplo 1,5 milésimas angulares eso significa que apuntando al frontal central de un tanque parado a solo poco más de 1,2km de distancia el tiro ya ni acierta en ninguna parte del tanque enemigo.
Una vez que se han disparado viarios disparos – 4 o 5 – en rápida sucesión el cañón se calienta mucho y eso provoca que el acero se “ablande” haciendo que por su propio peso se doble hacia abajo, el calentamiento provoca también que el acero en el interior del cañón se expanda haciéndolo más estrecho y por lo tanto generando más fricción que termina rebajando la velocidad máxima de la munición (= curvando más la trayectoria de vuelo) y aumentando el desgaste.
Dicha rápida sucesión de tiro también calienta mucho todos los subsistemas y componentes que forman parte del cañón, especialmente el liquido hidráulico del amortiguador de retroceso, cuando este esta muy caliente su volumen se amplia y hasta se crean burbujas, dichos efectos generan un comportamiento distinto en el movimiento del cañón cuando se esta disparando el cual a su vez afecta la puntería del proyectil. 
Finalmente tenemos el desgaste del cañón el cual es simplemente la perdida de material a través de un efecto de lijado entre la munición y la pared interior de dicho cañón, el desgaste provoca que el diámetro interior del cañón aumente creando un mayor espacio entre proyectil y pared interior. Cuanto mayor sea ese espacio peor es el sellado, generando huecos que reducen la fricción y por el que se escapan parte de los gases de la carga propelente que por lo tanto no estarán disponible para empujar el proyectil cambiando así la velocidad de salida de este y por consiguiente su trayectoria de vuelo. 
Dicho aumento del diámetro provoca también que el proyectil en vez de deslizarse vaya chocando y rebotando con las paredes mientras avanza a través del cañón lo cual provoca también una buena perdida en la puntería que solo puede ser compensando parcialmente por el sistema de tiro debido a que es un proceso caótico y por lo tanto imposible de predecir el efecto que tendrá sobre la puntería. En el siguiente GIF vemos ese efecto demostrado con una bola de mosquete.

La velocidad y grado de desgaste depende sobre si se dispara mucho en rápida sucesión y especialmente por el tipo de munición que se usa, siendo las flechas las que más desgastan por un margen tremendo en comparación a los otros tipos de municiones, por eso muchos ejércitos solo disparan flechas reales en misiones y durante ejercicios solo las flechas de entrenamiento, las cuales están diseñadas para desgastar el cañón lo menos posible.

Que se puede hacer para mejorar la balística interna? A priori hay 3 medios técnicos principales: El colimador, el manguito térmico y el ordenador balístico. Veamos estos tres más de cerca…

El colimador es una especie de espejo colocado en la boca de un cañón y su tarea es demostrar al artillero y/o sistema de tiro hacia que dirección el cañón se esta desviando.

La comprobación es en el Leo-2A4 muy fácil y simple. Primero hay que usar una linterna especial que esta dentro del puesto del artillero y colocarla en uno de los oculares del visor principal, la luz de dicha linterna pasa por todo el visor impacta en el espejo del colimador y rebota de vuelta hacia el visor principal, entonces el artillero mira a través del otro ocular y entonces ve dos retículas: Una negra y una naranja. La negra le dice hacia donde esta apuntando su visor y la naranja le dice hacia donde esta apuntando su cañón. Si ambas retículas no están exactamente una de tras de la otra lo único que tiene que hacer el artillero es reajustar su propia retícula (La negra) en los ejes verticales y horizontales hasta que vuelve a estar exactamente alineada con la naranja. Todo este procedimiento no dura más de 30 segundos y se recomienda hacerlo varias veces a lo largo del día si no se ha disparado y si se esta disparando pues entonces cada 4 o 5 disparos en rápida sucesión. Todo competente artillero siempre tiene las miras alineadas.

El manguito térmico es una recubrimiento del cañón que esta hecho de tela o alguna especie de plástico y su tarea es simplemente aislar el cañón de los efectos medioambientales como la lluvia, el sol o el viento. Gracias a este aislamiento dicha desviación de las ya mencionadas una o incluso dos milésimas angulares se reduce hasta menos de 0,3 milésimas angulares. En tiro real eso significa que por cada 1000m de distancia mi tiro solo se desvía como mucho por unos 30cm en vez de uno o metros.

Cañón L11 con su espejo colimador (Rojo) y sus manguitos térmicos (Verde).
(Fuente: Wikipedia)

La tecnología usada en el famoso cañón Royal Ordonance L7 de 105mm (Introducido en 1959) y estas dos medidas técnicas fueron las principales responsables para que el cañón británico Royal Ordonance L11 de 120mm fuese lo más potente de la OTAN durante 13 años y le daba por entonces un alcance y puntería nunca antes vista en un tanque. De hecho durante su introducción los sistemas de tiro de la época no permitían sacar el máximo provecho de este cañón. Solo por comparación la Unión Soviética no introdujo manguitos térmicos hasta 10 años después con el cañón 2A46 de 125mm y el colimador no fue introducido hasta el 2005 con el cañón 2A46M-4/5.

La tercera medida técnica es el ordenador balístico. Lo que este hace es disponer de todo tipo de datos que han sido previamente introducidos en el sistema aparte de sensores dentro del tanque que miden todos todos los parámetros balísticamente relevantes para luego fusionarlos y realizar el calculo de una solución de tiro.

Ordenador balístico de un T-90S. Copyright en la foto

El Leo-1A4 de 1974 fue el primer tanque del mundo en usar un ordenador balístico.

Muy bien, aquí hemos llegado al final de este artículo. Aviso de nuevo que este artículo no cubre toda la balística interna sino que solo se concentra en lo más relevante e importante para tanques y la explicación es a propósito muy simple para aquellos que no están familiarizados con esta temática.

Como podéis ver el disparo con cañones no es para nada una materia simple y burda, sino que exige muy altos niveles de construcción, diseño, conocimientos y habilidades.

En breve seguiremos con otro artículo sobre la balística externa….

Marcar como favorito enlace permanente.

10 comentarios

  1. Uhmm, ahora comprendo muchas cosas. Yo, cuando veía imágenes a cámara lenta del disparo de un cañón de tanque, pensaba que algo raro había. ¡Se veían llamaradas de gases ardientes! Resulta que es lo normal.

    Gracias, aprende uno mucho.

    Por cierto, ¿no se emplean calentadores de la munición o algo similar? Parece ser que muchas veces es algo muuy necesario, que en un combate te juegas la vida.

    Gracias!

    • Don Juan II de Austria

      No que yo sepa. Eso se debe a que en la practica es poco común que un tanque completamente frío inicie una batalla. Normalmente el tanque ya esta en uso durante un tiempo y por lo tanto algo más caliente en su interior.

  2. Uhmm, comprendo. ¿Y el disparo de misiles x el cañón cómo va? ¿Puedes contarnos algo o es para otro artículo? 😉

    • Don Juan II de Austria

      La balística es irrelevante con respecto a misiles, ya que estos tienen un motor con propelente completamente distinto y que ademas esta activo durante todo el trayecto del misil, aparte de que este vuela en linea recta y no sobre un arco balístico. Es otro mundo completamente distinto.

      Haré un artículo aparte…

  3. Sí claro, me refería a la combustión del propelente, los gases resultantes, MPa, etc… Sin olvidar el roce con el ánima del cañon. Esas cosas.

    • Don Juan II de Austria

      La balística interna si tiene algo que ver con el misil aunque solo muy poco, ya que el misil en si no "necesita" el cañón para ser usado. El único motivo por el que se dispara el misil a través de este es para no complicar y encarecer el diseño del tanque instalando sobre este una lanzadera de misiles.

  4. Ahh, mira, yo pensaba que los cañones tenían que ser especiales por algún motivo. Supongo que de paso los misiles van más protegidos en el interior del carro que en una lanzadera exterior tipo M2 Bradley, BMP-T, etc…

    Gracias!

    • Don Juan II de Austria

      El cañón era especial en los tanques americanos porque todo el sistema estaba construido alrededor del misil Shillelagh, los soviéticos lo hicieron justamente al revés y crearon un misil que estaba adaptado al 100% a los cañones y cargadores automáticos ya en uso y la historia demostró que fue la decisión acertada.

  5. Me gustaría mucho un artículo sobre los calculadores balísticos y sobretodo sobre su fiabilidad.

Responder a José Cancelar la respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *