quinta-feira, 18 de julho de 2013

Balística, Potência & Comportamento dos Calibres 4,5mm e 5,5mm.


POTÊNCIA E PASSO DAS RAIAS

Sei que para muitos, a linguagem técnica é de difícil entendimento, mas, como atirador de longo alcance, também sei que a prática depende do conhecimento teórico e, nesse caso, é impossível conhecer o comportamento da arma e avaliar as razões de alguns modelos e marcas se destacarem sem conhecer os conceitos básicos de projeto. Então, sempre escrevo artigos técnicos e, ao final procuro simplificar a explicação par que os leigos e, principalmente os iniciantes possam ter informações para suas escolhas.
No meu entender, conhecimentos básicos de balística interna e externa são fundamentais para o atirador que pretende levar o esporte de tiro a sério e ter propriedades para discussões e opiniões.

Quando escrevi “ARMAS DE PRESSÃO – Ciência e Técnicas de Tiro”, por inúmeras razões tive que reduzir o conteúdo em aproximadamente 70 páginas. E ainda por azar, boa parte do que tinha escrito acabou se perdendo por uma formatação em meu laptop. Dentre a parte que se perdeu estava um texto complementar sobre raiamento e spin. Spin, como sabemos é o giro do projétil em função da velocidade. O livro contém uma frase que diz que o conceito moderno nos orienta a sempre optar pelo ‘giro mais rápido’ quando o objetivo é tiro a longo alcance. Na página 154, é mencionada a ‘estabilidade giroscópica’, que pelas razões explicadas não pode ser abordada a fundo. Esse é o ponto que precisa ser mais bem explicado.
Na verdade, o giro rápido ou lento não influencia tiros a alcances de até 50 jardas em armas de potência em torno de 16 Joules na boca do cano, mas é um conceito importante principalmente para os que atiram com carabinas PCP. Mas antes de tirarmos conclusões, vamos aos fatos:
De modo geral, as armas de pressão modernas tem raias com passos menores do que 1:18 (uma volta em 18 polegadas). Esses passos são convencionais e para entender melhor, devemos distinguir o ‘giro’ do ‘spin’. O giro (twist) representa volta em função do passo. No livro ARMAS DE PRESSÃO – Ciência e Técnicas de Tiro, podemos verificar pela fórmula de Greenhill que passos menores do que 1:20 são considerados ‘GIRO RÁPIDO’. Quanto ao spin, ele depende da velocidade do projétil e, para potência em torno de 16 Joules, 1:18 é considerado normal, mas é considerado de spin rápido para potências altas.
Para 16 Joules, o spin se torna rápido quando o passo é menor do que 1:15.
Em testes conduzidos a alcances superiores a 60 jardas com carabinas PCP, foi possível verificar que apesar de esses alcances serem exagerados para armas de pressão, são adequados para verificação do comportamento do chumbinho em função da velocidade e do giro e a determinação da influência desses fatores nos agrupamentos. O resultado obtido dos testes é que para 16 joules, o spin rápido dispersou mais os agrupamentos do que o spin convencional.
Para entender melhor, é preciso considerar o 'Momento’.
Momento é o que mantém o chumbinho na direção da propulsão e é alterado pela força da gravidade e pelo arrasto aerodinâmico, que dão a forma de curva à trajetória.
O spin é responsável por manter o projétil apontando para a mesma direção durante o voo até o alvo. A isso chamamos ‘Estabilidade Giroscópica’ e é o que resiste às forças aplicadas por qualquer direção ao projétil. A estabilidade giroscópica, portanto, manterá o projétil girando sobre seu eixo. Esse é o momento angular que mantém aponta do projétil apontando para frente enquanto o momento produzido pela propulsão o projeta ao longo de sua trajetória.
Então, se o giro for proporcionalmente alto em relação à velocidade do projétil, o momento angular superará o momento e o projétil atingirá o alvo de lado. Por isso, se o giro for rápido, a potência deverá ser alta para que a velocidade do projétil seja suficiente para evitar que o seu giro o desestabilize.

ALGUMAS CONCLUSÕES:

O calibre 4,5 mm é mais rápido se comparado ao calibre 5,5 mm e assim, a velocidade do projétil compensa o giro.O projétil fica mais estável, o que comprova a afirmação de o calibre 4,5 mm se adaptar melhor às armas de baixa potência.
Contudo, se a arma for de baixa ou média potência, o giro lento será melhor para alcances mais longos, pois a velocidade também se reduzirá bastante. Isso explica o fato de as armas de baixa potência perderem precisão a longo alcance, pois, normalmente elas tem raiamento de giro rápido.
Em armas de alta potência, a velocidade a longo alcance ainda é alta (mesmo para o calibre 5,5 mm) e isso compensa o giro de modo a impedir que se vire e atinja o alvo de lado.
Mas, não podemos esquecer que excesso de potência com velocidade muito alta e giro muito rápido danificam o chumbinho e a precisão se perde.Para tudo existe o BOM SENSO.
Em termos técnicos, o momento gerado pela propulsão se sobrepõe ao momento angular. Eis a relação Potência x Passo das Raias.
Em função disso tudo, se o atirador pretende praticar tiro em alvos de papel a alcances de 10 metros, o melhor é optar por armas de baixa ou média potência que se desempenham melhor a alcances curtos e, se o tiro se destina a alcances acima de 30 metros a potência recomendável está acima de 16 Joules, por isso, o atirador deve optar por armas com velocidade inicial a partir de 255 m/s para o calibre 4,5 mm e 180 m/s para o calibre 5,5 mm.

COMPORTAMENTO DOS CALIBRES

Já escrevi algumas linhas sobre calibres e sempre surgem novos questionamentos como: Qual é o “melhor” calibre para amas de pressão? Qual calibre tem melhor penetração? Qual calibre é mais preciso? E assim por diante.
Observem que coloquei a palavra melhor entre aspas, pois, será que realmente existe um calibre melhor e, o que na verdade significa melhor?
Bom, alguns pontos são básicos:

1. O comportamento de cada calibre depende também da potência da arma que o dispara.
2. A finalidade que o atirador deseja dar a cada calibre.
3. O tipo de projétil, que no nosso caso é o ‘chumbinho.  
     4. O tipo de sistema de propulsão (Mola, ar pré-comprimido, CO2).

Devido às limitações impostas pela legislação brasileira, vamos falar dos calibres 4,5 mm e 5,5 mm que são os mais populares e das carabinas por ação de mola e PCP, apenas e, para isso adotarei alguns conceitos técnicos como a ‘Estabilidade Giroscópica’ e a ‘Densidade Seccional’.

O BÁSICO

Todos nós sabemos que o calibre 4,5 mm é mais adequado para as armas de pressão de baixa e média potência e que o calibre 5,5 mm é menos suscetível à ação do vento, mesmo sendo mais lento do que o calibre 4,5 mm, ou seja, o efeito do vento causa maior impacto em relação ao peso do projétil do que em relação ao seu tempo de voo. Também sabemos que quando disparado por armas de pressão de alta potência, o calibre 5,5 mm retém mais energia do que o calibre 4,5 mm se ambos deixarem o cano da arma com energias iguais e, que essa situação se inverte nas armas de pressão de baixa potência.

COMPORTAMENTO EM FUNÇÃO DO TIPO DE ARMA

Quando disparados por armas PCP, os chumbinhos mais pesados apresentam mais energia do que os chumbinhos mais leves e no caso das armas por ação de mola, a situação se inverte, ou seja, os chumbinhos mais pesados deixam o cano com energia menor. A explicação para isso, conforme pode ser verificada nas páginas 63 e 64 do livro ‘ARMAS DE PRESSÃO – CIÊNCIA E TÉCNICAS DE TIRO’, de minha autoria,é: Nas armas PCP, o volume de ar disparado a alta pressão resulta de o chumbinho mais pesado absorver mais do momento linear disponível e também uma maior porção de energia do que o chumbinho mais leve. No caso das armas por mola, seja ela helicoidal ou a gás, parte do ar comprimido se perde em função da resistência do pistão que o comprime e, assim, quando o chumbinho é mais pesado ele exerce maior esforço do ar sobre o pistão e resulta em menor aceleração. Em ambos os casos, a reação se dá em função da massa do chumbinho, porém com efeitos contrários. Ao transferimos esses fatores para diferentes calibres, concluímos que o calibre 5,5 mm, disparado por armas PCP se torna mais potente do que o calibre 4,5 mm, mesmo com pressões idênticas retidas no reservatório de ar. Contudo o mesmo não ocorre no caso das Springers ou Rammers. Outra característica é que as armas PCP calibre 5,5 mm permitem maior número de disparo por carga de ar no reservatório, pois, sendo a força derivada da relação pressão x área, um menor volume de ar é necessário para acelerar o calibre maior, cuja área se comparada ao calibre 4,5 mm é 50% maior.

PRECISÃO E CAPACIDADE DE PENETRAÇÃO

Quanto à precisão, os calibres 4,5 mm e 5,5 mm se equivalem, mas é preciso esclarecer que quando falamos em precisão, nos referimos às características que envolvem as armas e os projéteis, apenas, sem considerarmos fatores externos. Então, o fato de o calibre 4,5 mm apresentar trajetória mais plana do que o calibre 5,5 mm não significa que ele é mais preciso e, o fato de o calibre 5,5 mm desviar menos com o vento também não significa que ele seja mais preciso do que o calibre 4,5 mm, visto que para ambas variáveis o atirador pode corrigir os acertos nos alvos pela regulagem da mira ou por compensação, ou seja, as variáveis de queda do projétil e desvio lateral durante o percurso são administráveis pelo atirador e, no final das contas é o que diferencia o nível de cada um. Mas existem outros fatores a serem considerados para comparação dos calibres, que são: Densidade seccional, Forma do chumbinho, spin, momento linear ou impulso.
A densidade seccional (DS) de um chumbinho calibre 4,5 mm e massa 7,7 grains é 0,035 e a densidade seccional de um chumbinho calibre 5,5 mm e massa 15,4 grains é 0,045, ou seja a DS do chumbinho calibre 5,5 mm é 31% maior do que a DS do calibre 4,5 mm. Mas, se adotarmos um chumbinho calibre 4,5 mm de massa 9,9 grains, sua DS também será 0,045 e, se adotarmos uma carabina calibre 4,5 mm e uma carabina calibre 5,5 mm, ambas com energia de 20 Joules na boca do cano, observaremos que com os chumbinhos de 9,9 grains para o calibre 4,5 mm e 15,4 grains para o calibre 5,5 mm, suas velocidades serão respectivamente 250 m/s e 200 m/s. Para este exemplo, os dois calibres apresentam a mesma DS, mas a velocidade do calibre 4,5 mm é 25% mais alta. Já o chumbinho calibre 4,5 mm de 7,7 grains terá velocidade de 283 m/s e, é nesse ponto que devemos analisar a estabilidade giroscópica, através do spin que é o giro do projétil em função da velocidade. Nesse caso, o giro mais rápido com DS mais baixa faz o projétil se desestabilizar durante o voo a longo alcance fazendo com que ele atinja o alvo de lado, em muitos casos. Portanto, o calibre 5,5 mm será mais preciso do que o calibre 4,5 mm, mas somente quando o calibre 4,5 mm dispara chumbinhos mais leves. Com chumbinhos mais pesados, a DS será mais alta e o spin, embora mais rápido do que o calibre 5,5 mm não será tão alto a ponto de desestabilizar o chumbinho, mesmo a longo alcance. Outro ponto a ser analisado é a capacidade de penetração dos chumbinhos. Chumbinhos calibre 4,5 mm tem maior capacidade de penetração do que os chumbinhos calibre 5,5 mm quando disparados por armas de energia equivalente, mesmo perdendo mais energia durante o percurso, que é o que ocorre com chumbinhos mais leves. Essa maior capacidade de penetração do calibre 4,5 mm é devido ao conjunto DS, spin e formato do chumbinho. O giro mais rápido, a densidade seccional alta como acontece com os chumbinhos mais pesados, que favorece o impulso e a forma do chumbinho adequada aos tiros a longo alcance, como os de cabeça arredondada, formarão o conjunto ideal para precisão e penetração. Por isso, carabinas de pressão de alta potência tem melhor desempenho com chumbinhos mais pesados. Então se a atividade praticada com as armas de pressão exigir impacto com mais energia, o calibre 5,5 mm é o mais recomendado, mas se o objetivo for maior penetração, a escolha deverá ser o calibre 4,5 mm, quando a arma em questão é de alta potência. Se a arma for de baixa potência, o calibre sempre deverá ser 4,5 mm. E, é preciso esclarecer também, que os chumbinhos convencionais para armas de mola não apresentam bons agrupamentos em armas com energia inicial acima de 35 ou 36 Joules, pois a velocidade muito elevada para propiciar tais energias implica em spin muito rápido que faz o chumbinho se desestabilizar durante o voo. Quanto ao tipo de chumbinho, os chumbinhos de canto vivo retém mais energia no impacto a curto alcance, mas perde mais energia do que o chumbinho de ponta arredondada, a longo alcance, em função do arrasto aerodinâmico. No entanto, esse é o chumbinho mais adequado para armas de pressão de baixa potência e, isso também define que para baixa potência, o calibre deve ser 4,5 mm, por apresentar menor arrasto do que o calibre 5,5 mm.Portanto, não existe um calibre melhor, mas, o calibre mais adequado ao uso.

RESUMO:

Calibre 4,5 mm:

  • Trajetória mais plana
  •  Maior capacidade de penetração
  •  Ideal para armas de pressão de baixa e média potência
  •  Para armas de alta potência, o melhor desempenho está em velocidades entre 270 e 290 m/s
  •  Recomendam-se os chumbinhos mais pesados para armas de pressão de alta potência


Calibre5,5 mm:

  •  Desvia menos em função do vento
  •  Maior capacidade de retenção de energia
  •  Mais adequado para armas de alta potência (principalmente as armas magnum)
  • Em função da curva balística mais acentuada, os chumbinhos mais leves reduzem a compensação da visada e se adaptam melhor às armas de pressão por mola
  •  Recomendam-se os chumbinhos mais pesados para PCP de alta potência



Nelson L. De Faria é Colaborador do Airgun Belém, este texto é de propriedade privada toda e qualquer reprodução desse texto é proibida se para fins lucrativos, diretos ou indiretos.

2 comentários:

  1. onde eu encontro seu livro amigo ?
    meu email, eujnemo@yahoo.com.br

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    1. Você pode solicitar o livro pelo e-mail: magnumcorp@yahoo.com.br
      Eles cobrarão o livro mais o custo de envio.

      Obrigado pelo interesse.

      Nelson

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