Calibre (artillería)

En artillería , calibre o calibre ^{[ nb 1 ]} es el diámetro interno del cañón de un arma o, por extensión, una medida relativa de la longitud del cañón.

La longitud del cañón (especialmente para cañones más grandes) a menudo se cita en múltiplos del calibre, utilizado, por ejemplo, en los fusiles navales estadounidenses de 3 pulgadas (76 mm) o más. ^{[ 1 ]} La longitud efectiva del cañón (desde la recámara hasta la boca ) se divide por el diámetro del cañón para dar una cantidad adimensional . ^{[ 1 ] : 81} Por ejemplo, los cañones principales de los acorazados de la clase Iowa pueden denominarse calibre 16"/50 . Tienen 16 pulgadas de diámetro y el cañón tiene 800 pulgadas de largo (16 × 50 = 800). Esto también se indica a veces usando el prefijo L/; así, por ejemplo, el cañón más común para el tanque Panzer V se describe como un "75 mm L/70", lo que significa un cañón con un ánima interna de 75 mm (3,0 pulgadas) y 5250 mm (17 pies 3 pulgadas) de largo.         

La relación entre el diámetro del ánima y la longitud del cañón se denomina «calibre» en la artillería naval, ^{[ 1 ] : 81} pero se denomina «longitud» en la artillería del ejército. Antes de la Segunda Guerra Mundial, la Armada de los EE. UU. utilizaba cañones de 5"/51 calibre (5" L/51) para combate superficie-superficie y cañones de 5"/25 calibre (5" L/25) para combate superficie-aire. Al final de la Segunda Guerra Mundial, el cañón de doble propósito de 5 pulgadas/38 calibre (5" L/38) era el armamento naval estándar contra objetivos de superficie y aéreos. Los tres tenían un diámetro de ánima de 5  pulgadas (no 5,51, 5,25 o 5,38 como se suele interpretar erróneamente).

Los cañones navales, aunque construidos y fabricados de forma similar a la artillería terrestre, se fabricaban con estándares mucho más rigurosos y meticulosos que las armas terrestres, y con razón. En el mar, un arma debía funcionar sin fallar. No existía un reemplazo inmediato, ni uno que pudiera suministrarse fácilmente. Con el tiempo, los términos libra (peso del proyectil ) y calibre (el calibre real del arma) se volvieron confusos y poco claros. Finalmente, cuando la tecnología lo permitió, el calibre (en pulgadas o milímetros) se convirtió en la medida estándar. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Para los fusiles navales, el cambio inicial fue en el calibre real, lo que facilitó la fabricación de proyectiles estándar. Luego comenzaron a medir la longitud efectiva (y por lo tanto el alcance) del arma en calibres. Estos son una medida de la longitud estandarizada del cañón en comparación con el ánima estriada del mismo. En otras palabras, un 12/45 es 12" × 45 = la longitud del ánima estriada de ese fusil en pulgadas. Esto explica las diferencias tanto en la penetración como en el rendimiento de largo alcance de los distintos fusiles navales a lo largo de los años. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Además de las posibles mejoras en el rendimiento general (es decir, velocidad inicial y fuerza de impacto), el aumento de la longitud del cañón también permitió, en algunas circunstancias, un aumento del tamaño del proyectil. Por ejemplo, el American 14/45, introducido en el acorazado de la clase New York.El cañón disparaba un proyectil de 570 kg (1250 lb) . Las mejoras posteriores en el diseño, que alargaron el cañón y modificaron la recámara, permitieron un proyectil de 640 kg (1400 lb) y, en general, una mayor vida útil del cañón. Este patrón se observa nuevamente en los cañones estadounidenses de 16 pulgadas. El diseño inicial tenía una longitud de 45 calibres y disparaba un proyectil de 1000 kg (2200 lb) . El rediseño posterior a 50 calibres no solo permitió una mayor velocidad, sino también un proyectil más pesado de 1200 kg (2700 lb) , que finalmente llegó a ser aceptado como el proyectil naval estadounidense más potente desplegado en combate . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}        

Los primeros cañones de las armas eran cortos y gruesos, generalmente no más de 26 calibres, ya que la pólvora que utilizaban ardía de forma muy rápida y violenta, por lo que su tiempo de aceleración era corto. Las formulaciones de pólvora de combustión más lenta, conocidas como " pólvora marrón ", permitieron aumentar ligeramente la longitud de los cañones en la década de 1880, pero se requerían enormes cantidades de esta pólvora. Los nuevos propelentes de combustión más lenta, conocidos como " pólvora sin humo ", disponibles a partir de mediados de la década de 1880, como la pólvora B , la cordita y la nitrocelulosa, permitieron una aceleración más suave y prolongada, por lo que los cañones se hicieron progresivamente más largos y delgados. Estas nuevas formulaciones eran propelentes mucho más potentes que la pólvora y se necesitaba mucha menos cantidad en peso, ya que se transformaban casi por completo en gases al quemarse. La velocidad inicial solo estaba limitada por la longitud del cañón que era factible, tanto en términos de los métodos de construcción de la época como de las limitaciones prácticas impuestas por la forma de uso del arma.

El efecto práctico de los cañones largos en las armas modernas es que el proyectil permanece más tiempo dentro del cañón antes de salir, lo que permite que los gases en expansión, provenientes de la combustión controlada de la carga propulsora, aceleren el proyectil de manera uniforme, logrando una mayor velocidad sin sobrecargar el arma. En términos de balística interna , si se considera la base del proyectil como un pistón impulsado por la expansión de los gases, entonces, a medida que aumenta la longitud del cañón, también aumenta el volumen barrido por el pistón, y por lo tanto, aumenta la cantidad de energía que se puede extraer de la combustión de los gases. Un cañón más largo permite utilizar más propelente: este se quema casi por completo al inicio del recorrido del proyectil a lo largo del cañón, excepto en el caso, muy común, en que la combustión aún se produce cuando el proyectil sale de la boca del cañón y se genera un destello visible.

El proyectil continúa acelerando mientras la presión detrás de él sea suficiente para vencer la fricción del ánima. El exceso de energía continuará acelerando el proyectil hasta que salga por la boca del cañón. Si la presión detrás del proyectil disminuye lo suficiente antes de que este salga del ánima, el proyectil puede desacelerar mientras aún se encuentra dentro del cañón, a pesar de la presión residual del ánima detrás del proyectil. Una carga ligera con presión insuficiente para expulsar el proyectil resultará en un "squib", o proyectil atascado en el ánima. ^{[ 6 ]} Esta presión se reduce por el aumento del volumen del cañón que el gas debe llenar.

Para lograr la máxima velocidad inicial con el cañón más corto, el proyectil debe salir del cañón cuando la presión de los gases se reduce a una pequeña fracción de la máxima. Sin embargo, a diferencia de la presión máxima en la recámara, esta pequeña fracción deseada es imposible de medir. En las armas modernas, se pueden producir velocidades iniciales mayores modificando la composición de la pólvora o utilizando cargas dobles con dos pólvoras diferentes para extender la curva de presión a lo largo del cañón. Al exponer la base del proyectil a una presión determinada durante un tiempo prolongado, se puede aumentar la velocidad sin elevar el nivel de presión generado.

Los avances tecnológicos permitieron introducir cañones largos lo suficientemente resistentes para soportar las fuerzas necesarias para acelerar el proyectil a alta velocidad, a la vez que lo suficientemente ligeros para ser razonablemente móviles, lo suficientemente rígidos para mantener la precisión y con un ánima capaz de soportar muchos disparos antes de necesitar reacondicionamiento. En la Primera Guerra Mundial , los cañones navales de calibre 45 eran típicos; en la Segunda Guerra Mundial , los cañones de calibre 50 a 55 eran comunes, y Alemania ya fabricaba cañones para tanques de calibre 70 en 1943.

Actualmente, los cañones de calibre 60 a 70 son comunes, pero la tecnología más reciente ha permitido que cañones más cortos de calibre 55 alcancen velocidades de salida de 1750 m/s (5700 ft/s) , como en el caso del cañón de tanque Rheinmetall de 120 mm . Sin embargo, al utilizar sabot desechables , muchos de estos cañones disparan proyectiles mucho más pequeños que el ánima del cañón, por lo que la relación entre el tamaño del proyectil y la longitud del cañón no es tan directa como con la munición más antigua.  

Los cañones estriados introducen ambigüedad en la medición del calibre. Un ánima estriada consta de surcos y estrías alternadas. La distancia entre surcos a lo ancho del ánima es mayor que la distancia entre estrías. Los proyectiles disparados desde cañones estriados deben tener el diámetro total entre surcos para que el estriado los haga girar eficazmente, pero en ocasiones el calibre se ha especificado como el diámetro entre estrías antes de realizar el estriado. La profundidad de los surcos (y la consiguiente ambigüedad) aumenta en calibres mayores.

Los proyectiles de artillería de acero pueden tener una sección frontal mecanizada con un diámetro ligeramente menor que la dimensión original entre estrías del cañón y una banda de cobre de accionamiento algo mayor que el diámetro entre estrías para sellar eficazmente el ánima a medida que se agranda por la erosión durante el disparo prolongado.

Los cañones de la Armada de los Estados Unidos solían tener una profundidad de estriado de entre el 0,5% y el 1% del calibre. La especificación del diámetro del bourrelet del proyectil era 0,015 pulgadas (0,38 mm) menor que el diámetro entre estrías con una tolerancia de fabricación negativa, por lo que la holgura promedio era de aproximadamente 0,012 pulgadas (0,30 mm) . El diámetro de la banda de conducción era el diámetro entre estrías más 0,02 pulgadas (0,51 mm) . ^{[ 7 ]}   

Citas

Bibliografía

• Canadá. Biblioteca Electrónica del Ejército. Artillería de Campaña, Volumen 6. Balística y Municiones. B-GL-306-006/FP-001 1992-06-01