Temperatura, velocidad inicial y un lío balístico (Parte II)

Temperatura, velocidad inicial y un lío balístico (Parte II)

Ray Ruiz

Instructor E3A

Tener un buen cronógrafo balístico y medir la velocidad inicial de los proyectiles es el primer paso que da un Tirador de Precisión que decide tomárselo en serio; eso quiere decir que le motiva conocer la verdad detrás de la acción de fusil y que ansía entender cómo ser consistente en sus predicciones.

En ocasiones, repitiendo distancias conocidas, en lugares conocidos, veremos disparos que se quedan cortos y otros largos, con una tabla balística que se le suponía exacta y contrastada. ¿Qué ha cambiado para que ahora no se repita el dato de tiro? Normalmente habrá un cambio en las condiciones meteorológicas que habrá influido en el cambio en la trayectoria del proyectil, hecho por el que ahora algunos disparos se quedan cortos o largos.

No existe la suerte. Solo una preparación adecuada o inadecuada para hacer frente a una estadísitca.

Robert A. Heinlein.

Escritor estadounidense de ciencia ficción.

Midiendo la velocidad inicial media:

Los proyectiles pueden volar a diferente altura de la esperada, básicamente, por tres variables: la temperatura ambiental, la presión atmosférica o la velocidad en boca.

Si el lugar donde se realizan los disparos es conocido y está controlada su localización geográfica, la presión atmosférica no cambiará como para que sea relevante un fallo por dato de elevación.

Sin embargo, los cambios en la temperatura ambiental, derivados de cambios estacionales por ejemplo, son la principal razón por la que pudiera haber un fallo en el cálculo del ángulo de tiro; primero porque la densidad del aire es diferente y esto afectará al vuelo del proyectil y segundo porque esa temperatura ambiental se transmitirá a la carga de proyección, causará variaciones en la velocidad de descomposición de las pólvoras y esto se verá reflejado en la velocidad inicial de los proyectiles. Por lo tanto, la temperatura ambiental puede producir un cambio en la velocidad inicial y un vuelo a través del fluido más o menos denso, causando todo esto variaciones en el dato de elevación necesario para impactar sobre el objetivo.

Podemos calcular el Coeficeinte Balístico (BC) de una manera matemática sin prácticamente lugar a errores, pero no podemos hacer lo mismo con la velocidad en boca de los proyectiles. Nunca salen a la misma velocidad a lo largo del año, pues los cambios de temperaturas estacionales nos obligarán a predecir las velocidades iniciales en rangos de temperaturas de la carga de proyección, lo que nos lleva a tener que realizar un concienzudo trabajo en el que se midan las velocidades de los proyectiles por cada 5ºC de cambio en la temperatura de la munición.

Una vez que hemos sacado la velocidad media en una temperatura de la munición, ¿para qué querríamos conocer la desviación estándar?…”

Velocidad media y desviación estándar:

Incluso manteniendo la temperatura de la munición estable, los proyectiles nunca salen con la misma velocidad, por lo que habrá que trabajar con 3 datos para establecer la velocidad en boca que finalmente se usará y sus variaciones posibles.

El primer dato es la velocidad media: que será la suma de las velocidades medidas dividida entre las mediciones realizadas. Para conseguir este dato lo más crítico es colocar correctamente el cronógrafo y que este sea preciso y exacto en sus mediciones.

El segundo dato es la desviación estándar de las mediciones(SDt): que contendrá la desviación estándar inherente a la munición (SDammo) y la desviación estándar del cronógrafo (SDcrono). Lo que nos interesa es la desviación estándar inherente de la munición puesto que es lo que influye realmente en los resultados.

El tercer dato, ya mencionado, es la desviación estándar del cronógrafo (SDcrono): que será necesario para poder discriminar la desviación estándar de la munición con la fórmula siguiente.

Una vez que hemos sacado la velocidad media en una temperatura de la munición, ¿para qué querríamos conocer la desviación estándar? Si lo que se quiere es simplemente impactar en un objetivo, con el dato de la velocidad inicial media y un BC “medianamente” correcto, la desviación estándar de la munición no será necesaria. Pero si una vez llegados hasta aquí, no siguiéramos profundizando, sería una oportunidad desaprovechada…

La desviación estándar es el dato necesario para realizar una distribución normal de todas las mediciones posibles, de manera que sepamos entre que rangos de velocidad pueden salir los proyectiles en unas mismas condiciones; nos da la precisión inherente de la munición atendiendo a la calidad de la carga de proyección y en definitiva nos dice lo máximo que puede agrupar una munición en el mejor de los casos, es decir, dando por supuesto la perfección en la técnica de tiro y en el montaje de los proyectiles en las vainas.

Agrupando 1 MOA; o más; o menos…:

Habitualmente se establece que una combinación aceptable de fusil de precisión y munición de precisión debe resultar en al menos ser capaz de agrupar dentro de 1 MOA. Esta determinación generalizada establece que esta combinación siempre va a poder agrupar un minuto de ángulo, lo que es por definición, establecer las posibilidades del sistema en función de un ángulo proyectable hasta la distancia máxima de empleo que se establezca, pero la realizad es que los sistemas agrupan en función del tiempo de vuelo y no de un ángulo.

Es decir, habrá sistemas que puedan agrupar por debajo de 1 MOA a 100 ó 200 metros y a medida que aumentemos el tiempo de vuelo, la agrupación posible llegará al MOA e incluso, en distancias lejanas, a más de 1 MOA.

Conociendo la velocidad inicial media y la desviación estándar sabremos que el 95% de los disparos en esas condiciones dadas oscilarán entre la velocidad inicial media +/- 2 veces la SD.

Los disparos que salgan más allá de la velocidad inicial media +/- 3 veces la SD, estadísticamente están en el 0,1% y se deberían considerar anomalías o fallos de fabricación.

Por lo tanto, si obtengo una medición media de 800 m/s, podemos establecer que en el 99,9% de las veces, las velocidades posibles en una determinada circunstancia serán las que se comprendan entre los resultados de sumar y restar 3 veces la SD (sigma) a la medición media.

Si sigma es 3 m/s, tendremos una velocidad baja de 791m/s y una alta de 809 m/s, lo que nos indica que la agrupación posible es la resultante de la distribución normal de todos estos disparos que salen separados en 18 m/s; algo a tener en cuenta en largas distancias, si queremos ser realistas con los resultados observados y queremos saber as probabilidades de impacto reales.

Experto Universitario

Trabaja los conceptos de Tiradores de Precisión en nuestro curso de postgrado universitario.

Este post forma parte de la Obra “Eficacia de los Equipos de Tiradores de Precisión en relación a la velocidad inicial de los proyectiles condicionada por la temperatura de la munición” inscrita en el Registro General de la Propiedad Intelectual del Ministerio de Cultura del Reino de España.

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Temperatura, velocidad inicial y un lío balístico (Parte I)

Temperatura, velocidad inicial y un lío balístico (Parte I)

Ray Ruiz

Instructor E3A

El primer paso que debe dar un Equipo de Tiradores de Precisión es conocer la velocidad de los proyectiles que dispara. Simplemente con conocer ese dato y la densidad seccional de los proyectiles podrán defenderse a cortas distancias. Más a allá de los 500 metros ya será necesario ir consiguiendo el Coeficiente Balístico (BC) adecuado.

Hay una energía motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica: la voluntad Albert Einstein

Físico alemán

Cronógrafos balísticos:

En todo caso, para dar los primeros pasos, tan solo tenemos que superar un obstáculo: medir la velocidad de los proyectiles. Para ello necesitaremos un cronógrafo balístico, que es, básicamente, una herramienta con un par de sensores y un reloj interno para medir el tiempo que transcurre entre las señales de esos sensores.

Existen cronos ópticos, sónicos y magnéticos. Los primeros se basan en detectar la sombra del paso del proyectil por encima de los sensores, los segundos detectan el “crack” del cono de match y los terceros detectan físicamente al proyectil pasando por encima de unos electroimanes.

Los más baratos suelen ser los ópticos como el Chrony que se pueden adquirir por unos 100€ y valdrá básicamente para dos cosas.

La primera, hacer tus primeras mediciones y asombrarte de cómo se parecen las mediciones obtenidas a lo que esperabas.

La segunda, hacer tus segundas mediciones al día siguiente y ver resultados diferentes al dia anterior y por lo tanto a lo que esperabas.

Y es que lo cronos ópticos es lo que tienen, que dependiendo de la luz pueden dar mediciones diferentes, de hecho para eso tienen los arcos que se montan encima, para intentar conseguir un fondo homogéneo que permita a los sensores detectar el paso del proyectil de forma correcta, pero la teoría es más sencilla que la práctica.

Los cronos sónicos en teoría deben ser exactos, puesto que la compresión del aire acompaña al proyectil siempre, por lo tanto, las mediciones de sus sensores serán exactamente en el momento que pasa el proyectil por ellos y el tiempo entre mediciones no tendrá lugar a duda. Pero estos cronos se deben colocar delante del fusil y un pequeño error en su posición, no alinearlo perfectamente con la trayectoria o una pequeña pendiente casi indetectable y las mediciones se alterarán hasta cientos de metros por segundo.

“Normalmente se cree que que es difícil hacer tablas porque no se conoce el BC exacto, pero lo cierto es que es más fácil sacar el BC que la velocidad del proyectil.”

Los magnéticos son los más caros, entre 500€ o 600€ si los compras con todos los accesorios. Se sujetan en la boca del fusil de manera que sus sensores se disponen como prolongación del cañón. Si se siguen las instrucciones, los sensores quedarán paralelos a la trayectoria del proyectil y la medición no tendrá lugar a duda pues detectan la masa metálica.

De los tres tipos de cronos, los magnéticos son los que más me convencen. He realizado mediciones con los tres tipos, en un mismo fusil, con una misma municion, en días diferentes y el único que realizaba mediciones constantes era el magnético. Los ópticos daban mediciones precisas pero no siempre eran exactas, se veían alteradas por la cantidad de luz del día y por el polvo en suspensión. Con el sónico fue un despropósito conseguir mediciones satisfactorias, aunque hay gente que los emplea satisfactoriamente, supongo que será cuestión de cogerle el truco.

Pero por encima de todo, el crono magnético tiene una ventaja insuperable sobre los demás: gracias a que se monta directamente sobre el fusil, se pueden medir disparos en cualquier posición de tiro, dentro de un ejercicio táctico y comprobar si el disparo ha fallado por el tirador, la tabla o por un proyectil extremadamente rápido o lento.

Un Coeficiente Balístico, por favor?:

Ahora que ya tenemos un crono y que hemos obtenido las primeras medidas de velocidades en boca, tan solo habrá que combinarlo con un Coeficiente Balístico (BC) y con un simple software tendremos nuestras primeras tablas de tiro con las que empezar la búsqueda de la verdadera trayectoria. Si no tenemos el BC podemos tomar dos opciones: buscarlo en internet en las páginas oficiales de la marca de la municion o utilizar la densidad seccional como BC, olvidándonos de calcular el coeficiente de rozamiento (Cd) y el factor de forma (i).

Supongamos que tenemos un proyectil de 175gr. en un calibre .308Win. Utilizando solo estos datos en parte de la fórmula del BC, obtendremos la densidad seccional.

Aún nos quedaría aplicar el factor de forma (i) a este dato, pero en el caso de que no tengamos el valor o no sepamos obtenerlo, podríamos usar la propia densidad seccional como si fuera el BC y, como decía al principio, defendernos en los primeros 500 metros de distancia de tiro con cierta facilidad.

Con el tiempo y con el método del ensayo y error, llegará un día en que parezca que has dado con el BC adecuado pues eres capaz de colocar disparos en las distancias largas. Suponiendo que la medición de velocidad inicial sea correcta, es relativamente fácil jugar con la variable del BC cuando sabes que la otra variable, la de la velocidad, la tienes controlada.

El problema surge cuando ninguna de las dos variables están controladas, puedes jugar a cambiar el BC cuanto quieras, la tabla se ajustará bien a la trayectoria en algunas partes de ésta y en otras se desajustará. Llega el invierno o el verano y los datos y las distancias que estaban controladas ya no funcionan; y es que la velocidad inicial cambia, el BC no se ha calculado científicamente y el viento nunca te deja en paz.

Por eso es tan “difícil” hacer unas tablas que sean exactas, porque la velocidad inicial cambia en función de la época del año, es decir, cambia en función de la temperatura que adquiera la carga de proyección. Normalmente se cree que es al revés, que es difícil hacer tablas porque no se conoce el BC exacto, pero lo cierto es que es más fácil sacar el BC que la velocidad del proyectil.

Tampoco es difícil medir un proyectil o varios un día cualquiera, lo difícil es obtener todo el comportamiento de la municion desde los -20ºC a los 60ºC, descubrir las curvas y conocer en qué rangos de temperaturas se producen los cambios más críticos y en que rangos de temperaturas seguirá saliendo a igual velocidad.

Ahora que tienes tu crono, has conseguido hacer tus primeras mediciones satisfactorias, y lo del BC ya no es una prioridad, debes pararte a plantear cómo realizarás todas las mediciones para consegir todo el comportamiento de la munición entre los rangos de temperatura de la carga de proyección que necesitas.

¿Vas a esperar todo el año para hacer las mediciones en las diferentes temperaturas? ¿Se pueden conseguir todas las temperaturas en el lugar del mundo donde trabajas? ¿Cómo conseguirás las temperaturas extremas del lugar del despliegue de la Unidad? ¿Cómo demostrarás tus mediciones?

Experto Universitario

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Temperatura, velocidad inicial y un lío balístico (Intro)

Temperatura, velocidad inicial y un lío balístico (Intro)

Ray Ruiz

Instructor E3A

Es bien sabido que la temperatura de la munición afecta a la velocidad inicial desarrollada por los proyectiles al abandonar el cañón. Todos los tiradores de precisión con un nivel básico pueden afirmar esto con tan solo utilizar la lógica u observando la diferencia entre los puntos de impacto de sus disparos a larga distancia en verano e invierno.

La precisión de un cronógrafo es la habilidad para resolver el valor verdadero de la desviación estándar de un grupo de disparos. 

Bryan Litz

Autor de "Modern Advancements In Long Range Shooting", Applied Ballistics

Utilizando la lógica, si la munición se calienta, es posible que haya más presión en recámara, la descomposición de la carga de proyección sea más rápida y por lo tanto el proyectil salga empujado a más velocidad.

Por otro lado, atendiendo a nuestras experiencias, si comparamos los resultados entre invierno y verano en nuestro habitual campo de tiro, tendremos la sospecha de que, con los mismos datos, los disparos impactan más altos o más bajos. Si además utilizamos municiones que tienen cargas de proyección de calidades medias esos cambios serán más evidentes.

¿Hasta qué punto importa?

Todos los tiradores de precisión saben que cualquier cambio, por pequeño que sea, tendrá poca o mucha relevancia sobre el lugar de impacto de los proyectiles, dependiendo del tipo de cambio que sea.

Como ejemplo, la diferencia entre utilizar o no un supresor, puede afectar ligeramente al punto de impacto, pero no a la trayectoria del proyectil. Es decir, un cambio en la inclusión de un accesorio podría afectar ligeramente al Zero del arma. Podemos decir que este cambio tendrá poca relevancia, sobre todo si se tiene controlado y confirmado en cortas y largas distancias.

Los cambios en la altura de miras por empleo de visores nocturnos en línea o superpuestos tendrá un efecto en el Path de la curva balística, pero no cambia en nada la forma de la trayectoria.

Pero una diferencia en la temperatura de la munición, cambiará la velocidad inicial del proyectil y por lo tanto tendrá una gran relevancia, porque cambia el rendimiento de éste y por consiguiente su trayectoria e incluso el Zero del arma si el cambio en la velocidad es grande, allá por los ±30m/s. Es más, cabría cuestionarse que, ¿si aumenta demasiado la velocidad inicial del proyectil, derivado de un aumento de la temperatura de la munición muy elevado, por ejemplo hasta los 60ºC, podría llegar a afectar a la estabilización dinámica del proyectil, o la precisión inherente del arma/munición?

Evidentemente importa, importa mucho.

“Debemos abandonar el hábito de colocarnos en los espolones para hacer ruido con todas las bocas de fuego a discreción”

Velocidad inicial: La madre de todos los datos:

El cambio en la velocidad inicial de los proyectiles, afecta al valor del factor de forma, que afecta al coeficiente balístico.

Al cambiar la combinación de coeficiente balístico y velocidad inicial, la trayectoria del proyectil cambiará, el efecto del viento sobre ese proyectil cambiará y el efecto de los condicionantes meteorológicos sobre el proyectil cambiará.

Todo en la balística exterior del tiro de precisión a larga distancia proviene de la velocidad inicial de los proyectiles. Si tenemos un condicionante que cambia esa velocidad, tenemos un problema que debemos atajar antes que cualquier otro. Si vamos a desplegar en lugares del mundo donde la temperatura ambiente es radicalmente diferente a la de nuestro entorno habitual, tenemos un condicionante que causará un problema balístico que deberemos controlar antes del despliegue.

Pero ocurre la paradoja de que, lo más importante, la clave de la balística del tiro a larga distancia, que supone el estudio de la “temperatura de la munición Vs la velocidad inicial”, es lo último a lo que dedicamos nuestros recursos, lo último de lo que se preocupan los manuales (si es que siquiera se nombra).

Quizás esta paradoja sea porque tiene cierta dificultad hacer un seguimiento de temperaturas y velocidades, quizás porque hacen falta ciertas herramientas que tienen su coste (y si encima tenemos que asumir el coste de manera personal…), quizás porque no se crea que un disparo pueda cambiar tanto por la temperatura de la munición, quizás por tirar la toalla de manera comprensible o quizás por, la peor de todas, tirar la toalla sin ni siquiera empezar.

De acuerdo, estoy hay que cambiarlo…

Lo que vamos a necesitar:

Debemos abandonar el hábito de colocarnos en los espolones para hacer ruido con todas las bocas de fuego a discreción.

Necesitaremos: un vagón de munición, varios fusiles de precisión, un equipo de gente competente con papel y boli, varios modelos de termómetros, contenedor isotermo y un par de…………….. cronógrafos.

Experto Universitario

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