tecnologia e balistica di Cristian Bettin

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1 Cristian Bettin I Proiettili I Proiettili TECNOLOGIA E BALISTICA tecnologia e balistica di Cristian Bettin

2 Cristian Bettin I Proiettili Tecnologia e balistica Con 38 tabelle e 162 illustrazioni Padova 2015

3 Indice Elenco delle tabelle Prefazione 1 Nozioni di Fisica 1.1 Introduzione Sistema di riferimento Unità di misura Grandezze misurate e sistema di riferimento Meccanica dei corpi rigidi Cinematica Indipendenza dei moti Il moto rettilineo (velocità, accelerazione) Moto circolare Massa, forza, quantità di moto, impulso, assiomi di Newton, tensioni La massa Forza Quantità di moto e impulso Assiomi di Newton Tensioni Lavoro ed energia Lavoro Energia Moti rotatori Il momento Il momento d inerzia di un corpo Impulso rotazionale ed energia di rotazione Confronto tra moto lineare e di rotazione Leggi di conservazione Conservazione della massa Conservazione del baricentro Conservazione dell impulso Conservazione dell impulso rotazionale Conservazione dell energia Equazioni del moto Traiettorie nel vuoto Note sull uso pratico di alcune misure Gli urti Urto elastico Urto anelastico Urto parzialmente elastico Meccanica dei fluidi 23 I

4 I Proiettili Tecnologia e balistica Cenni di termodinamica Temperatura e calore Lo stato della materia Equazione di stato dei gas Calore, lavoro ed energia interna Velocità del suono e numero di Mach I fluidi Attrito nei fluidi (viscosità) Equazione di Bernoulli Forze agenti sui corpi immersi in un fluido La portanza L effetto Magnus 31 2 Armi e munizioni Introduzione e definizioni 2.1 Le munizioni Elementi e nomenclatura delle munizioni per armi a canna rigata Il proiettile Il bossolo La polvere da sparo Introduzione La polvere nera La polvere da sparo infume L innesco Le armi Parti fondamentali di un arma La canna L otturatore Il sistema di scatto Il sistema di mira Categorie di armi Armi corte Armi lunghe Tipi di munizione Introduzione Munizioni per arma corta Munizioni per pistola Munizioni per revolver Munizioni per arma lunga Munizioni per uso militare Munizioni da caccia e da tiro per arma rigata Munizioni per fucili a canna liscia 63 3 Balistica 3.1 Introduzione La densità sezionale 67 II

5 Indice 4 Balistica interna 4.1 Introduzione Lo sparo, fasi interne alla canna L accensione La combustione della polvere da sparo Movimento del proiettile e andamento delle pressioni Bilancio energetico Leggi di balistica interna Il rapporto di espansione La pressione media e il rapporto di pressione, l importanza della 77 densità sezionale Calcoli semplificati di balistica interna il metodo di Heydenreich Forze di rotazione sul proiettile 82 5 Balistica intermedia 5.1 Introduzione L espansione dei gas alla volata Il rinculo Calcolo dell impulso di rinculo Velocità ed energia di rinculo La sensazione di rinculo La rotazione dell arma causata dal rinculo Metodi per ridurre l energia di rinculo Le vibrazioni della canna 92 6 Balistica esterna 6.1 Introduzione L atmosfera La resistenza aerodinamica Il coefficiente di resistenza aerodinamico Il coefficiente balistico Storia del coefficiente balistico Definizione del coefficiente balistico Le componenti della resistenza aerodinamica Altre forze agenti sul proiettile La forza peso Forze generate dal movimento proprio del proiettile Stabilità e tracciabilità di un proiettile Definizione di stabilità La stabilità dei proiettili La stabilità giroscopica Stabilizzazione senza rotazione giroscopica Stabilizzazione frontale La tracciabilità Ottimizzazione dei proiettili La forma aerodinamica ottimale di un proiettile 116 III

6 I Proiettili Tecnologia e balistica Ottimizzare la punta di un proiettile: Ogive di Haack e di Newton Ogive tangenti e secanti Confronto tra le ogive La punta appuntita Ottimizzare la base di un proiettile Forma aerodinamica ideale: conclusioni pratiche Il peso del proiettile Il vento Tiri verso l alto e verso il basso Tiri verticali in aria I rimbalzi 7.1 Introduzione Definizione di rimbalzo e parametri di misura Parametri di rimbalzo Descrizione dei rimbalzi L angolo limite (d impatto) Classificazione delle superfici d impatto e reazioni di rimbalzo Superfici rigide (non cedevoli) Superfici cedevoli Superfici cedevoli non frangibili Superfici cedevoli frangibili Osservazione d uso forense sulla direzionalità del tiro L acqua Pericolosità dei rimbalzi Balistica terminale 8.1 Introduzione Classificazione della balistica terminale Modelli di penetrazione dei corpi rigidi Il modello della fustellatura Modello della dislocazione plastica Densità di energia e densità sezionale Profondità di penetrazione e capacità distruttiva La perforazione di lamine, setti e materiali sottili Alcune conseguenze pratiche dell influenza di q e v Lamiere in serie Capacità di penetrazione in funzione del materiale e della velocità Capacità di penetrazione dei proiettili d ordinanza, esperienze 163 pratiche Calibro 5,56x45 NATO Calibri 7,62x51 NATO e 12,7x99 (.50) Classificazione balistica dei materiali solidi Materiali con caratteristiche vetrose Tutti gli altri materiali Differenze tra i due tipi di materiale 167 IV

7 Indice 8.9 Le protezioni balistiche metodo d analisi Introduzione Definizione della minaccia balistica Probabilità di difesa Le protezioni balistiche i collaudi Filosofia dei collaudi balistici I capitolati di collaudo Metodi di prova Alcune considerazioni generali sui parametri di prova Confronto tra i livelli di protezione dei giubbotti antiproiettile Analisi degli effetti dietro la protezione balistica Considerazioni sulle formule empiriche usate per valutare la capacità di penetrazione di un proiettile e sui metodi teorici d analisi Storia e tipologie 9.1 Perché esistono i proiettili Evoluzione storica dei proiettili Introduzione Gli albori le pietre Proiettili sferici Proiettili allungati I proiettili blindati per arma lunga Storia dei proiettili Dum Dum Evoluzione dei proiettili militari per arma lunga Traccianti e spotter Perforanti Sintesi dell evoluzione tecnica dei proiettili per arma lunga Proiettili per arma corta cenni evolutivi Proiettili da caccia per armi a canna rigata Proiettili da caccia per armi a canna liscia Proiettili per armi corte Proiettili blindati, di piombo e rivestiti Proiettili solidi leggeri non espansivi e senza piombo Proiettili espansivi Proiettili esotici per arma corta Proiettili sottocalibrati con sabot Proiettili autocalibranti, flangiati e canne coniche Proiettili tubolari Proiettili multipli Tecnologia e strumenti di lavoro 10.1 Le principali tecnologie di produzione dei proiettili La produzione dei mantelli e dei proiettili blindati La produzione dei proiettili di piombo e rivestiti I proiettili senza piombo Gli strumenti di misura: pressione e velocità 246 V

8 I Proiettili Tecnologia e balistica Misurare la pressione delle munizioni Misurare la velocità dei proiettili I simulatori usati in balistica lesionale La gelatina balistica Analisi della gelatina balistica Il sapone balistico I paradossi balistici Appendice A.1-2 Pesi e misure 263 A.3 Momenti d inerzia e coordinate del baricentro 264 A.4 Dati balistici: Armi corte, proiettili standard 265 A.5 Dati balistici: Armi corte, proiettili da difesa 266 A.6 Dati balistici: Armi lunghe rigate, calibri militari o in uso presso le 267 forze armate A.7 Caratteristiche dei materiali con proprietà fluide 267 A.8 Dati balistici: Armi lunghe a canna liscia 268 Bibliografia 269 Elenco delle tabelle Tab. 1.1 Velocità tipiche della balistica 5 Tab. 1.2 Accelerazioni tipiche in balistica 6 Tab. 1.3 Velocità angolare ω, frequenza angolare f e velocità periferica v, 8 tipiche di alcuni proiettili Tab. 1.4 Valori indicativi di energia cinetica 13 Tab. 1.5 Confronto tra moto lineare e di rotazione 15 Tab. 2.1 Nomi e acronimi dei proiettili 35 Tab. 2.2 Esempi di polvere nera commerciale 42 Tab. 2.3 Caratteristiche delle polveri da sparo 44 Tab. 3.1 Confronto delle grandezze fisiche in balistica interna, esterna e 66 terminale Tab. 3.2 Densità sezionale 68 Tab. 4.1 Bilancio energetico calibro.308 Winchester (valori indicativi) 75 Tab. 4.2 Fattori di Heydenreich 82 Tab. 4.3 Fattori di Heydenreich 82 Tab. 6.1 Valori di stabilità e tracciabilità di un proiettile M80 7,62 NATO 115 Tab. 7.1 Rimbalzi da legno di abete rosso, venatura di traverso, spessore mm Tab. 7.2 Angolo di rimbalzo massimo βmax in funzione dell angolo di 149 impatto α Tab. 8.1 Numero di colpi calibro 5,56x45, con proiettile ordinario SS109, 164 necessari per sfondare una parete. Distanza di tiro m Tab. 8.2 Penetrazione del proiettile ordinario M80, sparato dalle armi calibro 7,62x VI

9 Indice Tab. 8.3 Numero di colpi calibro 7,62 necessari per sfondare una parete (a m) Tab. 8.4 Classificazione della minaccia per i calibri d arma corta più 171 comuni Tab. 8.5 Energia e densità di energia dei calibri militari più diffusi 174 Tab. 8.6 Energia e densità di energia di alcuni calibri da caccia 174 Tab. 8.7 Esempi di energia e densità di energia 181 Tab. 8.8 Confronto tra gli standard internazionali dei giubbotti antiproiettile 187 Tab. 8.9 Densità di energia per un 50% di rischio di penetrazione 191 Tab Esempio di resistenza dei materiali per muri di protezione nei 192 poligoni Tab. 9.1 Precisone di tiro nelle armi ad avancarica, a canna liscia, con palla 205 sferica. Numero di proiettili andati a bersaglio. Salve da 200 colpi, bersaglio 1,88 x 34,1m Tab. 9.2 Anno d introduzione dei proiettili con ogiva appuntita 208 Tab. 9.3 Anno d introduzione dei proiettili traccianti 210 Tab Differenze nella strumentazione di misura del 9x19, a parità di sensore, per 4 committenti diversi ma nello stesso paese (Germania) 250 Copyright 2015 Cristian Bettin, tutti i diritti riservati. VII