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.
Los cañones estriados introducen ambigüedad en la medición del calibre. Un ánima rayada consta de ranuras y tierras alternas. La distancia a través del orificio de ranura a ranura es mayor que la distancia de tierra a tierra. Los proyectiles disparados desde cañones estriados deben tener todo el diámetro de ranura a ranura para que el estriado los gire de manera efectiva, pero el calibre a veces se ha especificado como el diámetro de tierra a tierra antes de que se cortaran las ranuras de estriado. La profundidad de las ranuras estriadas (y la consiguiente ambigüedad) aumenta en calibres más grandes.
Los proyectiles de artillería de acero pueden tener una sección de bourrelet delantera mecanizada con un diámetro ligeramente menor que la dimensión original tierra-tierra del cañón y una banda impulsora de cobre algo mayor que el diámetro de ranura a ranura para sellar eficazmente el orificio a medida que se vuelve más grande. agrandado por la erosión durante el disparo prolongado.
Los cañones de la Armada de los Estados Unidos normalmente usaban una profundidad de estriado de entre la mitad y el uno por ciento del calibre. La especificación del diámetro del bourrelet del proyectil era 0,015 pulgadas (0,38 mm) menor que el diámetro tierra a tierra con una tolerancia de fabricación negativa, por lo que el espacio libre promedio era de aproximadamente 0,012 pulgadas (0,30 mm). El diámetro de la banda impulsora era el diámetro de ranura a ranura más 0,02 pulgadas (0,51 mm). [1]
La longitud del cañón (especialmente para armas más grandes) a menudo se indica en múltiplos del calibre, utilizado, por ejemplo, en los rifles navales estadounidenses de 3 pulgadas (76 mm) o más. [2] La longitud efectiva del cañón (desde la recámara hasta la boca ) se divide por el diámetro del cañón para obtener una cantidad adimensional . [2] : 81 Por ejemplo, los cañones principales de los acorazados clase Iowa pueden denominarse calibre 16"/50 . Tienen 16 pulgadas de diámetro y el cañón mide 800 pulgadas de largo (16 × 50 = 800). a veces también se indica usando el prefijo L/; así, por ejemplo, el cañón más común para el tanque Panzer V se describe como "75 mm L/70", es decir, un cañón con un diámetro interno de 75 mm (3,0 pulgadas). y 5250 mm (17 pies 3 pulgadas) de largo.
La relación entre el diámetro y la longitud del cañón se denomina "calibre" en artillería naval, [2] : 81 , pero se denomina "longitud" en artillería del ejército. Antes de la Segunda Guerra Mundial, la Marina de los EE. UU. utilizaba el calibre 5"/51 (5" L/51) como cañones de superficie a superficie y el calibre 5"/25 (5" L/25) como cañones de aire a superficie. Al final de la Segunda Guerra Mundial, el cañón de doble propósito de 5 pulgadas/calibre 38 (5" L/38) era armamento naval estándar contra objetivos de superficie y aéreos. Los tres tenían un diámetro interior de 5 pulgadas (no 5,51 o 5,25). o 5.38 como a menudo se lee mal).
Los rifles navales, aunque construidos y fabricados aproximadamente de la misma manera que la artillería terrestre, se construyeron con estándares mucho más estrictos y estudiosos que las armas terrestres, y por una buena razón. En el mar, un arma tenía que funcionar, sin falta. No había ningún sustituto disponible 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 borrosos. Con el tiempo, cuando existió la tecnología, el diámetro (en pulgadas o milímetros) pasó a ser la medida estándar. [3] [4] [5] [6]
Para los rifles navales, el cambio inicial fue al calibre real, facilitando así la fabricación de proyectiles estándar. Luego comenzaron a medir la longitud efectiva (y por lo tanto el alcance) del arma en calibres. Éstas son una medida de la longitud estandarizada del cañón versus el diámetro interior estriado del cañón. En otras palabras, un 12/45 mide 12"×45 = la longitud del ánima estriada de ese arma en pulgadas. Esto explica las diferencias tanto en la penetración como en el rendimiento de largo alcance de varios rifles navales a lo largo de los años. [3] [4 ] [5] [6]
Además de las posibles mejoras en el rendimiento general (es decir, velocidad de salida y fuerza de ataque), el aumento en la longitud del cañón también permitió, en algunas circunstancias, un aumento en el tamaño del proyectil. Por ejemplo, el americano 14/45, tal como se introdujo en los acorazados clase Nueva York , disparó un proyectil de 570 kg (1250 lb). Las mejoras posteriores al diseño, alargando el rifle y también alterando la recámara, permitieron un proyectil de 640 kg (1,400 lb) y, en general, una mayor vida útil del cañón. Nuevamente vemos este patrón con los cañones estadounidenses de 16". El diseño inicial tenía 45 calibres de longitud y disparaba un proyectil de 2200 lb (1000 kg). El rediseño posterior al calibre 50 no solo permitió una mayor velocidad sino también un proyectil más pesado de 2700 lb (1200 kg), que finalmente llegó a ser aceptado como el mayor proyectil naval jamás desplegado en combate [3] [4] [5] [6] .
Los primeros cañones de las armas eran cortos y gruesos, normalmente no más de 26 calibres, ya que el propulsor de pólvora que usaban se quemaba muy rápida y violentamente y, por lo tanto, su tiempo de aceleración era corto. Las formulaciones de pólvora de " pólvora marrón " de combustión más lenta permitieron que la longitud del cañón de la pistola aumentara ligeramente en la década de 1880, pero se requirieron enormes cantidades de pólvora marrón. Los nuevos propulsores de " pólvora sin humo " de combustión más lenta disponibles a partir de mediados de la década de 1880, como Poudre B , cordita y nitrocelulosa, permitieron una aceleración más suave y prolongada, por lo que los cañones de las armas se hicieron progresivamente más largos y delgados. Las nuevas formulaciones eran propulsores mucho más potentes que la pólvora y se necesitaba mucho menos peso, ya que se transformaban casi por completo en gases cuando se quemaban. La velocidad de salida quedó limitada sólo por la longitud del cañón que era factible, tanto en términos de los métodos de construcción de la época como en términos de cualquier restricción práctica impuesta por la forma de uso del arma.
El efecto práctico de los cañones largos para las armas modernas es que el proyectil pasa más tiempo en el cañón antes de salir y, por lo tanto, hay más tiempo disponible para expandir el gas procedente de la quema controlada de la carga propulsora para acelerar suavemente el proyectil, lo que produce una mayor velocidad sin ejercer una presión excesiva sobre el arma. En términos de balística interna , si se piensa que la base de un proyectil es un pistón propulsado por el gas en expansión, entonces, a medida que aumenta la longitud del cañón, el volumen barrido por el pistón también aumenta y, por tanto, la cantidad de energía que se puede extraer del gas. la quema aumenta. Un cañón más largo permite utilizar más propulsor: todo el propulsor se quema bastante temprano en el recorrido del proyectil a lo largo del cañón, excepto en el caso muy común en el que la combustión todavía se produce cuando el proyectil sale de la boca y se produce un "destello" visible en la boca. producido.
El proyectil continúa acelerándose mientras la presión detrás de él sea suficiente para superar la fricción del orificio. El exceso de energía seguirá acelerando el proyectil hasta que salga por la boca. Si la presión detrás del proyectil cae lo suficiente antes de que el proyectil abandone el orificio, el proyectil puede disminuir su velocidad mientras aún está dentro del cañón, a pesar de la presión residual detrás del proyectil. Una carga ligera con presión insuficiente para expulsar el proyectil dará como resultado un "detonador" o proyectil alojado en el orificio. [7] Esta presión se reduce por el creciente volumen del barril que el gas tiene que llenar.
Para lograr la máxima velocidad de salida con la longitud más corta del cañón, el proyectil debe salir del cañón a medida que la presión del gas se reduce a una pequeña fracción del máximo, aunque a diferencia de la presión máxima de la recámara, la pequeña fracción deseada es imposible de medir. En las armas modernas, se pueden producir mayores velocidades de salida alterando la composición de la pólvora y/o usando cargas dúplex que contengan dos pólvoras diferentes para extender la "curva de presión" más abajo en el orificio. Al exponer la base del proyectil a una presión determinada durante un período de tiempo más largo, se puede aumentar la velocidad sin elevar el nivel de presión generado.
Las mejoras tecnológicas habían hecho posible introducir en uso cañones de armas largos que son lo suficientemente fuertes como para soportar las fuerzas involucradas en la aceleración del proyectil a una alta velocidad, sin dejar de ser lo suficientemente livianos para ser razonablemente móviles, lo suficientemente rígidos para mantener la precisión y con un calibre capaz de soportar muchos disparos antes de necesitar una renovación. En la Primera Guerra Mundial, los cañones navales de calibre 45 eran típicos, en la Segunda Guerra Mundial eran comunes los cañones de calibre 50 a 55, y Alemania ya fabricaba cañones para tanques de 70 calibres en 1943.
Hoy en día, los cañones de calibre 60 a 70 no son infrecuentes, pero la última tecnología ha permitido que cañones más cortos de 55 calibres alcancen velocidades de salida de 1.750 m/s (5.700 pies/s), como ocurre con el cañón de tanque Rheinmetall de 120 mm . Sin embargo, al utilizar zuecos descartables , muchas de estas armas disparan proyectiles que son mucho más pequeños que el calibre del arma, por lo que la relación entre el tamaño del proyectil y la longitud del cañón no es tan sencilla como con las municiones más antiguas.