Una explosión en la boca del cañón es una onda de choque explosiva creada en la boca del cañón de un arma de fuego durante el disparo . Antes de que un proyectil salga del cañón del arma , obtura el ánima y "tapa" los productos gaseosos presurizados de la combustión del propulsor detrás de él, conteniendo esencialmente los gases dentro de un sistema cerrado como un elemento neutral en el impulso general de la física del sistema. Sin embargo, cuando el proyectil sale del cañón, este sello funcional se elimina y los gases altamente energéticos del ánima quedan repentinamente libres para salir de la boca del cañón y expandirse rápidamente en forma de una onda de choque supersónica (que a menudo puede ser lo suficientemente rápida como para alcanzar momentáneamente al proyectil y afectar su dinámica de vuelo ), creando así la explosión en la boca del cañón.
El estallido del cañón se suele dividir en dos componentes: un componente auditivo [1] y un componente no auditivo [2] . El componente auditivo es el fuerte sonido "¡bang!" del disparo y es importante porque puede causar una pérdida auditiva significativa al personal circundante y también revelar la posición del arma. El componente no auditivo es la onda de compresión infrasónica y puede causar daños por conmoción a los elementos cercanos.
Además de la explosión en sí, parte de la energía de los gases también se libera en forma de energía luminosa , lo que se conoce como destello .
El sonido audible de un disparo de arma de fuego, también conocido como el disparo de boca de cañón o disparo , puede tener dos fuentes: la explosión de boca de cañón en sí, que se manifiesta como un "pop" o "bang" fuerte y breve, y cualquier explosión sónica producida por un proyectil transónico o supersónico , que se manifiesta como un chasquido agudo similar a un látigo que persiste un poco más. La explosión de boca de cañón es, con mucho, el componente principal de un disparo de arma de fuego, debido a la intensidad de la energía sonora liberada y la proximidad al tirador y los transeúntes. Las explosiones de boca de cañón pueden superar fácilmente los niveles de presión sonora de 140 decibeles , lo que puede romper los tímpanos y causar pérdida auditiva neurosensorial permanente incluso con una exposición breve e infrecuente. [3] Con armas grandes con mucha mayor energía de boca de cañón , por ejemplo, la artillería , ese peligro puede extenderse hacia afuera una distancia significativa desde la boca del cañón, [4] lo que obliga a utilizar protección auditiva para todo el personal en las proximidades por motivos de salud ocupacional .
En el caso de las armas pequeñas , los supresores ayudan a reducir el ruido de la boca del cañón al proporcionar un área más grande para que el gas propulsor se expanda, desacelere y enfríe antes de liberar energía sonora al entorno. [5] Otros dispositivos de boca del cañón, como los escudos antiexplosiones, también pueden proteger la audición al desviar la onda de presión hacia adelante y lejos del tirador y los transeúntes. Sin embargo, los dispositivos de reducción de retroceso, como los frenos de boca , empeoran el daño auditivo potencial, ya que modulan la explosión de la boca del cañón al aumentar los vectores laterales más cercanos al tirador.
La onda de sobrepresión que se genera al disparar el cañón de un arma de fuego es infrasónica y, por lo tanto, inaudible para el oído humano, pero aun así puede ser muy intensa en energía debido a que los gases se expanden a una velocidad extremadamente alta. Las presiones residuales en la boca del cañón pueden ser una fracción significativa de la presión máxima en el ánima, especialmente cuando se utilizan cañones cortos. Esta energía también se puede regular mediante un freno de boca para reducir el retroceso del arma de fuego, o aprovecharse mediante un amplificador de boca para proporcionar energía para ciclar la acción de las armas de fuego de carga automática . [6]
La fuerza de la explosión del cañón puede causar daños por impacto a los elementos cercanos alrededor de la boca del cañón y, con la artillería , la energía es lo suficientemente grande como para causar daños significativos a las estructuras y vehículos circundantes. [7] Por lo tanto, es importante que la tripulación del cañón y cualquier tropa amiga cercana se mantengan alejados de las posibles direcciones de los vectores de la explosión, para evitar daños colaterales innecesarios .
Por lo general, la mayor parte del impulso de la explosión se dirige hacia adelante, lo que crea un efecto de propulsión a chorro que ejerce fuerza sobre el cañón, lo que genera un impulso hacia atrás adicional además del impulso de reacción generado por el proyectil antes de salir del arma . El retroceso general aplicado al arma de fuego es, por lo tanto, igual y opuesto al impulso total hacia adelante no solo del proyectil, sino también del gas expulsado. Asimismo, la energía de retroceso que se le da al arma de fuego se ve afectada por el gas expulsado. Por conservación de la masa , la masa del gas expulsado será igual a la masa original del propulsor (suponiendo que se queme por completo). Como aproximación aproximada, se puede considerar que el gas expulsado tiene una velocidad de salida efectiva de donde es la velocidad inicial del proyectil y es aproximadamente constante. El impulso total del propulsor y el proyectil será entonces:
donde: es la masa de la carga propulsora, igual a la masa del gas expulsado.
Esta expresión debe sustituirse en la expresión del momento del proyectil para obtener una descripción más precisa del proceso de retroceso. La velocidad efectiva también puede utilizarse en la ecuación de la energía, pero como el valor de α utilizado se especifica generalmente para la ecuación del momento, los valores de energía obtenidos pueden ser menos precisos. El valor de la constante α se considera generalmente entre 1,25 y 1,75. Depende principalmente del tipo de propulsor utilizado, pero puede depender ligeramente de otras cosas, como la relación entre la longitud del cañón y su radio.
Los dispositivos de boca de cañón pueden reducir el impulso de retroceso alterando el patrón de expansión del gas. Por ejemplo, los frenos de boca funcionan principalmente desviando parte del gas expulsado hacia los lados, lo que aumenta la intensidad de la explosión lateral (por lo tanto, más fuerte y más conmocionante hacia los lados) pero reduce el empuje de la proyección hacia adelante (por lo tanto, menos retroceso), con algunos diseños que afirman hasta un 40-60% de reducción en el retroceso percibido. De manera similar, los compensadores de retroceso desvían el gas expulsado principalmente hacia arriba para contrarrestar la elevación de la boca del cañón . Sin embargo, los supresores funcionan con un principio diferente, no vectorizando la expansión del gas lateralmente, sino modulando la velocidad hacia adelante de la expansión del gas. Al usar deflectores internos , se hace que el gas viaje a través de un camino enrevesado antes de finalmente liberarse afuera en la parte delantera del supresor, disipando así su energía en un área más grande y durante más tiempo. Esto reduce tanto la intensidad de la explosión (por lo tanto, menor volumen ) como el retroceso generado (como para el mismo impulso , la fuerza es inversamente proporcional al tiempo).
Las explosiones de boca de cañón pueden levantar importantes nubes de polvo , especialmente de armas de gran calibre cuando se dispara bajo y plano, que pueden ser visibles desde la distancia y, por lo tanto, revelar la posición del arma, lo que aumenta el riesgo de provocar un contraataque . Las acciones preventivas pueden consistir en humedecer el suelo del terreno circundante, hacer que el freno de boca dispare hacia arriba y lejos del suelo, o cubrir el área alrededor de la boca del cañón con una lona para envolver la mayor cantidad posible de polvo en suspensión.
Los localizadores de disparos detectan la detonación del cañón con micrófonos y triangulan la ubicación del lugar donde se produjeron los disparos. Estos se encuentran disponibles comercialmente y han sido instalados por agencias policiales como sensores remotos en muchas áreas de centros urbanos con alta tasa de criminalidad . Pueden proporcionar una ubicación bastante precisa de la fuente de un disparo realizado al aire libre (99 % con un margen de error de 10 m o mejor) y proporcionar los datos a los operadores de la policía en cuestión de segundos después de que se haya producido el disparo. [8]
