Autore: Fabio Marzo 22, 2011 19 Commenti

di Bryan Litz         

 

Introduzione

Negli anni recenti il tiro long range si è evoluto in diversi modi. Una delle maggiori tendenze è verso l’utilizzo di calibri minori. Calibri come il 6mm, ed anche il .224″ vengono comunemente usati nei tiri a 600 e 1000 yard e nelle competizioni di benchrest. Nonostante, per il tiro a lunga distanza, la comune cognizione sia: “più grosso è meglio”, la comparazione tra calibri si è ridotta al confronto tra i grossi e diffusi calibri .30″ (compresi i magnum) ed i più moderati calibri da 6.5mm. In testa nei campionati di tiro long range si trova sempre più spesso il minuto 6mmBR che si pensava sottodimensionato per qualunque impiego tranne che per le competizioni a breve distanza di benchrest.
Perché è accaduto questo ?
Perché quello che era un calibro “venerato” come il .30″ ha perso così tanto terreno rispetto ai calibri più piccoli nel tiro long range ?
Il rinculo sicuramente gioca un ruolo fondamentale nella scelta ma, di certo, non tutto dipende da questo aspetto.

 

Applicazioni e ipotesi

Questa analisi si concentrerà sugli aspetti relativi alla balistica esterna dei proiettili per armi portatili, d’uso specifico nel tiro long range e benchrest ed anche nel tiro long range per caccia e applicazioni tattiche (non tutti i proiettili usati negli esempi sono consigliati per la caccia, ma le considerazioni esposte sono applicabili anche all’uso caccia). In queste applicazioni, uno dei parametri più importanti per la valutazione delle prestazioni balistiche è la deriva dovuta al vento, quindi, la qualità relativa delle prestazioni del proiettile si baserà su quanto il tiro sarà resistente alla sua deflessione.

 

Peso del proiettile e fattori di scala

Al mutamento del calibro del proiettile fattori come: massa, coefficiente balistico, stabilità, velocità, rinculo ed altri effetti devono necessariamente essere valutati. In questa sezione dell’articolo ci concentreremo sulla massa del proiettile e come essa cambi scalando le dimensioni della palla, ossia il calibro della stessa.

Il concetto comunemente accettato è che il proiettile più pesante tra quelli selezionabili per un dato calibro risulti il miglior proiettile da usare nel tiro a bersaglio long range. Esistono numerosi studi su questo argomento [2] [3] ed esso rappresenta un nodo fondamentale nella balistica del tiro a lunga distanza. Considerando costanti i fattori di forma (resistenza aerodinamica), i proiettili pesanti avranno un più alto coefficiente balistico rispetto a proiettili più leggeri del medesimo calibro. E’ anche vero che, se caricati alla medesima pressione, i proiettili pesanti avranno una più bassa velocità in volata rispetto ai proiettili più leggeri ma un miglior coefficiente balistico è da preferire all’incremento della velocità iniziale del proiettile, sia per la capacità del proiettile di mantenere la velocità in volo che per la riduzione della deriva prodotto dal vento nei tiri a grande distanza. German Salazar afferma giustamente: “La velocità iniziale è un bene svalutabile, non dissimile da un’auto nuova, ma il coefficiente balistico, come un diamante, è per sempre”. Per questa ragione, questo articolo si focalizzerà sui proiettili più pesanti utilizzabili in ciscun calibro.

Partendo dal calibro 6.5mm come riferimento e considerando le dimensioni di una palla pesante in questo calibro, possiamo stimare l’equivalente peso di proiettili simili in altri calibri. La figura 1 mostra come varia il peso del proiettile scalando geometricamente in alto ed in basso il 6.5mm da 142 grani Sierra Match-King (scalando linearmente il calibro si ottiene una sezione retta che cresce con il quadrato della variazione lineare ed un volume crescente con il cubo della stessa).

 

 Figura 1 – Pesi massimali corretti per i vari calibri. Il grafico in alto compara la proiezione stimata dei pesi con i pesi palla commercialmente disponibili. In basso, il profilo delle varie ogive selezionate.

 

Si può vedere come la palla pesante stimata per il .224″ sia di circa 89 grani. Ha senso infatti considerare una palla da 90 grani come la più pesante disponibile per il calibro .224”. Il proiettile pesante da 6mm sarà invece da 112 grani. Anche questo valore risulta verosimile, sappiamo infatti che 115 grani è praticamente il limite superiore per questo calibro, ed esistono numerose ogive disponibili presso la Berger e la DTAC in questo range di peso. La 142 grani scelta a riferimento per questa comparazione per il 6.5mm è in buona compagnia con un’ampia possibilità di scelta. In questa classe di peso infatti troviamo, le Berger 140VLD, 140BT e 140 Short BT, le Sierra 142 MK, le Hornady 140 Amax, le Lapua 139 Scenar e le 140 grani JLK. Quest’ampia varietà su 7 tipologie differenti legittima la scelta di peso effettuata per il calibro da 6.5mm. Spostandosi al calibro superiore, il 7mm (.284”), le palle pesanti sono supposte nell’intorno dei 177 grani, si troveranno commercialmente le Berger 180 VLD, le Sierra 175 MK e le JLK 180 VLD.

Andando ancora oltre arriviamo al calibro .308″, in accordo con l’andamento ipotizzato le ogive pesanti per il calibro .30″ dovrebbero stare intorno ai 229 grani ma, quanti proiettili per il calibro .30″ si troveranno in questo range di peso ?
Diciamolo subito: molto pochi ! Potremo trovare le Sierra MatchKing da 220 e 240 grani. Poi avremo le Sierra 210, le Berger 210, le Hornady 208, etc. Quindi ci saranno solo due tipologie di palla nell’intorno del peso previsto: le Sierra MatchKing 220 e le 240 grani. A causa della notevole lunghezza queste palle non hanno spiccate prestazioni aerodinamiche e la grande superficie di scorrimento in canna (lunghezza del tratto cilindrico), tende a lasciare parecchi residui della camiciatura. Per queste ragioni, la 240 grani non ha riscosso molto successo e la Sierra ha puntato sulla più leggera MatchKing da 220 grani che rimane l’alternativa migliore come palla pesante in calibro .30″, di solo 9 grani più leggera di quanto stimato sul grafico di figura 1.

Tale ogiva comunque non è popolare tra i tiratori e suppongo che parte della ragione risieda nel fatto che per molti il peso palla massimo impiegabile in un calibro .30″ stia intorno ai 185 o 190 grani. Di fatto la 190 grani nel calibro .30″ è solo di peso intermedio e tecnicamente corrisponderebbe alla 168 grani per il 7mm, alla 120 per il 6.5mm o alla 95 grani per il 6mm. La 155 grani in calibro .30″ usata nelle Palma competition è stata selezionata non perché sia la scelta migliore ma solo perché è il regolamento della gara a prevedere quest’unico peso come utilizzabile. Recentemente la Berger e la Sierra hanno messo sul mercato palle da 155 grani che mediante il disegno di nuovi profili aerodinamici compensano in parte la leggerezza della palla ed il conseguente svantaggio balistico.

Anche la storia gioca un ruolo importante nella scelta del proiettile appropriato per il calibro .30″. Come evidenziato dal dr. Erikson nel 1995 [5], e più recentemente da German Salazar, i tiratori in calibro .30″ hanno usato per decenni proiettili con peso medio standard prossimo ai 173 grani prima che il tiro a lunga distanza divenisse popolare spingendo per necessità verso più moderni proiettili pesanti.

 

Aerodinamica

Come noto il coefficiente balistico è costituito da tre elementi: massa del proiettile, area della sua sezione retta e resistenza aerodinamica [1]. Abbiamo già discusso l’aspetto massa sul paragrafo precedente. L’area della sezione retta del proiettile è relativa al calibro dello stesso e non può essere alterata. La resistenza aerodinamica è invece relative al fattore di forma e rappresenta la maggior parte del problema prestazioni nei proiettili calibro .30”.

La resistenza aerodinamica tende a rallentare il moto del proiettile ed è legata a quanto il proiettile risulta “affusolato”. Così come un’auto sportiva incontra minore resistenza aerodinamica di un’utilitaria, allo stesso modo un proiettile VLD (acronimo per Very Low Drag) con una coda rastremata di tipo boat tail subirà minore resistenza aerodinamica di un proiettile corto e tozzo a base piatta. Se due ogive hanno medesima massa e calibro (medesima densità sezionale), quella con il migliore fattore di forma (minore resistenza aerodinamica) avrà un più alto e migliore coefficiente balistico.

Come detto la resistenza di un determinato profilo è quantificata nel coefficiente balistico dal fattore di forma. Il fattore di forma lega semplicemente la resistenza aerodinamica del proiettile esaminato a quella di un proiettile standard di riferimento. In questo articolo farò riferimento al profilo standard G7 perché più consono del classico G1 alle sagome dei proiettili per i tiri a lunga distanza [4]. Un proiettile con un fattore di forma G7 di 1 avrà esattamente la medesima resistenza aerodinamica del proiettile standard G7. Un fattore di forma G7 inferiore ad 1 implica che il proiettile in esame mostra minore resistenza del profilo standard (analogamente se maggiore di 1). Il coefficiente balistico infine non è altro che il rapporto tra la densità sezionale del proiettile ed il proprio fattore di forma.

Diamo uno sguardo ad alcuni proiettili pesanti per i vari calibri considerati ed esaminiamo i valori del fattore di forma. La figure 2 mostra i profili di alcune comuni ogive nei calibri 6, 6.5 e 7mm, i relativi fattori di forma G7, le varie densità sezionali ed il coefficiente balistico G7. I valori del coefficiente balistico presentati in figura 2 sono stati misurati sperimentalmente con metodo accurato e ripetibile. I dettagli del metodo di misura non sono importanti, è importante invece notare che questi valori derivano dalla medesima metodologia di misura, sono quindi omogenei e non provenienti dai valori forniti dai costruttori [4].

 

 Figura 2 – Caratteristiche dei proiettili selezionati. Si noti quanto poco affusolate risultino le ogive in calibro .30″, caratteristica che incrementa la resistenza aerodinamica e conseguentemete il coefficiente balistico.

 

Cosa ci dicono questi numeri ?
Bene, i fattori di forma G7 delle palle pesanti da 6mm sono prossimi ad 1.0, valore abbastanza buono. I fattori di forma delle palle nei calibri 6.5mm e 7mm sono mediamente sotto 0.95, valore che indica una notevole bassa resistenza aerodinamica. I fattori di forma G7 delle più “tozze” palle in calibro .30″ stanno mediamente intorno ad 1.08. Questo valore rappresenta più del 13% di resistenza aerodinamica in più rispetto ad ogive simili nei calibri 6.5 e 7mm. Il 13% in più di resistenza aerodinamica è un notevole svantaggio. Esso comporta mediamente un coefficiente balistico peggiore del 13% a parità di densità sezionale, di contro, le palle pesanti in calibro .30″ hanno dal 9 al 13% maggiore densità sezionale rispetto alle ogive nei calibri 7 e 6.5mm rispettivamente. Il risultato è che i proiettili in calibro .30″ avranno un coefficiente balistico solo marginalmente più alto del 6.5mm e circa uguale al 7mm.

Un’altra considerazione da fare a proposito dell’aerodinamica è l’effetto delle modifiche apportabili dal tiratore, in particolare ci riferiamo all’operazione di appuntimento (bullet pointing). Il bullet pointing riduce la resistenza aerodinamica più per i piccoli calibri che per i calibri maggiori. La ragione è relativa al diametro del foro apicale (meplat) proporzionalmente maggiore per proiettili di diametro inferiore. Per esempio: 1.6mm come diametro del meplat sono solo il 21% del calibro .308″, ma rappresentano il 27% di un 6mm. Riducendo il meplat sino a 1mm esso va a rappresentare il 13% su una palla in .308″ ed il 16% per la 6mm. La differenza non sembra così elevata ma, ci sono due cose da ricordare: prima di tutto, ciò che importa è l’area della parte apicale ed essa segue il quadrato del diametro; secondo, il proiettile più piccolo tendenzialmente sarà sottoposto a velocità più elevate del calibro maggiore. La riduzione delle onde di resistenza (onde pressorie supersoniche) sarà maggiore per il calibro che viaggia a velocità più elevate. Gli effetti del bullet pointing accresceranno quindi il vantaggio del piccolo calibro sul maggiore. Proseguiremo comunque l’articolo considerando i proiettili come non modificati.

 

Uno sguardo al rinculo

Abbiamo già menzionato il rinculo come effetto negativo di un grosso calibro, il soggetto merita un approfondimento e lo faremo a seguire non riferendoci specificamente al calibro .30″ ma, affrontando l’argomento più in generale.

Basilarmente ci sono due modi differenti per cui il rinculo può pregiudicare l’accuratezza e la precisione del tiro. Il primo risiede nell’aspetto psicologico del tiratore e nella sua abilità di eseguire correttamente il tiro. Molti tiratori tendono ad “indietreggiare” anticipando un intenso rinculo. Questo problema può riguardare a diversi livelli vari tiratori: in relazione alla capacità di concentrazione, alle dimensioni del fisico, ecc. Un pesante rinculo interferisce anche nel mantenimento della posizione di tiro, costringendo il tiratore a riposizionarsi dopo una certa sequenza di colpi. Questo apparente minor inconveniente può impedire al tiratore di concludere velocemente la sessione di tiro approfittando ad esempio di particolari condizioni meteo, o di condizioni al contorno che richiedano una rapida esecuzione.

Il secondo aspetto di un pesante rinculo riguarda lo stesso fucile. L’alta pressione e lo spostamento delle masse tendono a muovere l’arma prima che il proiettile sia uscito dalla canna, influenzando maggiormente il proiettile di grosso calibro rispetto a palle leggere e veloci. German Salazar descrive questo aspetto come “il movimento della canna durante il tempo di canna”. Questa è la ragione per cui, quando si spara con carabine dal pesante rinculo, utilizzando proiettili lenti e pesanti l’accuratezza del tiro dipende maggiormente dalle qualità tecniche del tiratore come la capacità di mantenere la posizione e l’impugnatura dell’arma, la corretta pressione sul grilletto ed ancora più importante, la corretta posizione del punto di mira naturale.

Riassumendo: con le carabine dal forte rinculo è più difficile sparare con accuratezza. Anche se il tiratore supera l’aspetto mentale del rinculo, il sistema fisico arma più tiratore sarà più sensibile alle imperfezioni nell’esecuzione del tiro. Questa è un’altra ragione che spinge i tiratori in calibro .30″ a preferire palle di peso medio intorno ai 190 grani invece dei proiettili proporzionalmente più indicati di peso tra 220 e 240 grani.

Nota: quanto detto sopra sul rinculo è maggiormente pertinente al tiro da sdraiati dove il fucile deve essere supportato dal tiratore. Nel benchrest in cui si usano carabine pesanti tenute in posizione da specifici rest, si tende a trascurare il “movimento della canna durante il tempo di canna”. Questo è il motivo per cui il calibro .30″ rimane tra i favoriti nel benchrest più di quanto è accaduto, negli anni recenti, nel tiro da posizione prona.

 

Conclusioni

Sappiamo che la deriva dovuta al vento laterale può essere minimizzata migliorando per primo il coefficiente balistico del proiettile ed in seconda battuta incrementando la velocità alla volata dello stesso.

I proiettili più pesanti per il calibro .30″ hanno praticamente gli stessi coefficienti balistici dei proiettili pesanti per il 7mm, il che significa che con la medesima velocità di volata, entrambi saranno deviati di quantità confrontabili se sottoposti al medesimo vento trasversale.

Si è detto però “con la medesima velocità”: il 7mm è in grado di raggiungere facilmente i 2800/3000fps con palle pesanti (anche oltre nelle versioni magnum). Il calibro .30″ con la palla più pesante utilizzabile richiede invece necessariamente la versione magnum solo per arrivare ai 2800fps.

Quindi il primo problema è: con il calibro .30″ non è possibile ottenere con palla pesante velocità elevate come nel 7mm anch’esso con palla pesante (non in assoluto ma per i rispettivi calibri).
Inoltre, anche se si potesse ottenere la stessa velocità con i proiettili pesanti in calibro .30″ ci vorrebbe molto più propellente con riduzione della vita media della canna, accorgendosi in ultimo, di aver raggiunto solo prestazioni simili a quelle del 7mm. Peraltro il calibro .30″ avrebbe, in queste condizioni, un rinculo notevolmente maggiore.

Se i proiettili pesanti per il calibro .30″ avessero una minore resistenza aerodinamica, avrebbero anche un migliore coefficiente balistico e non richiederebbero la medesima velocità del 7mm a parità di prestazioni. Bisogna ricordare che, caricando alla medesima pressione, un proiettile con più alto coefficiente balistico avrà minore deflessione provocata dal vento anche se lanciato a velocità inferiore. Ma la verità attuale è che i proiettili in calibro .30″ disponibili sul mercato non hanno coefficienti balistici migliori dei proiettili pesanti in calibri inferiori.

Per rispondere alla domanda posta nel titolo dell’articolo “Cosa c’è di sbagliato nel calibro .30″, possiamo offrire le seguenti spiegazioni:

• Mancanza di proiettili in calibro .30″ di peso proporzionalmente elevato (prossimo ai 230 grani).
• I proiettili nel range delle palle pesanti per il calibro .30″ hanno resistenza aerodinamica peggiore degli equivalenti proiettili pesanti in calibri inferiori.
• Molti tiratori che impiegano il calibro .30″ nel tiro a lunga distanza usano palle tra 190 e 210 grani pensando siano sufficientemente pesanti, quando realmente esse sono solo nel range di peso intermedio. Queste ogive di peso medio, anche se sparate da calibri .30″ magnum, tenderanno a soffrire di maggiore deriva dovuta al vento (anche se, in alcuni casi, solo di poco ) se comparate alle palle pesanti disponibili nei calibri 6.5 e 7mm.
• L’energia (il propellente) necessario per spingere un proiettile in calibro .30″ realmente pesante a velocità ragionevoli, produce livelli di rinculo proibitivi per la maggior parte delle applicazioni, eccetto forse per le classi di tiro benchrest in cui non vi sono limiti di peso per la carabina.

Molti tiratori ottengono buoni risultati nel tiro long range usando una carambina in calibro .30” ma, mi viene da chiedere: essi riescono bene grazie al calibro in uso o nonostante esso ?

 

Note :

Come spesso accade un’immagine vale più di molte parole. Riportiamo a seguire un grafico relativo alla deriva subita dai proiettili nei diversi calibri in funzione della distanza percorsa, se sottoposti ad un vento trasversale di 10mph (dal sito 6mmbr.com):

 – Deriva nel vento per munizioni di vario calibro –

Come si nota dal diagramma, il 308 subisce a 1000 yard una deriva quasi doppia rispetto ai proiettili di calibro inferiore. I dati alla base dei calcoli balistici in oggetto sono riportati sulla tabella a seguire:

Comparazione ballistica tra calibri (Drop con zero a 100 Yard, Drift con 10 mph di vento laterale)
Cartuccia	Proiettile	Vel. FPS	300yd Drop Drift	600yd Drop Drift	1000yd Drop Drift
7mm WSM	180gr Berger VLD	3000	9.75″ 3.83″	63.81″ 16.13″	235.19″ 49.31″
7mm SAUM	180gr Berger VLD	2970	10.02″ 3.87″	65.38″ 16.38″	240.81″ 50.10″
.284 Win	180gr Berger VLD	2830	11.31″ 4.10″	73.27″ 17.69″	269.88″ 54.26″
7mm-08	168gr Berger VLD	2670	13.32″ 4.67″	85.03″ 20.39″	317.97″ 64.04″
.308 Win	175 Sierra MK	2690	13.84″ 6.24″	91.58″ 27.64″	365.74″ 89.24″
6.5-284	142 Sierra MK	2950	10.42″ 4.48″	69.25″ 19.52″	263.08″ 61.02″
.243 Win	115 DTAC	3120	8.97″ 4.24″	60.82″ 18.25″	232.3″ 57.0″
Il Drop ed il Drift dovuto al vento, espressi in tabella in pollici, sono stati calcolati con il programma Point-Blank impostando una temperatura di 70° F (21°C) ed una quota di 1000 piedi (350m). Come dichiarato dai produttori i valori dei coefficieni balistici (BC) considerati sono: 0.684 per la 180gr 7mm Berger VLD, 0.643 per la 168gr 7mm Berger VLD, 0.608 per la 175gr 7mm SMK, 0.595 per la 142gr 6.5mm SMK, 0.496 per la 175gr 30-cal SMK e 0.585 per la 115gr 6mm DTAC.

 

Riferimenti:
[1] Bryan Litz, “Understanding Long Range Bullets Part 1: The Nature of Scale” Precision Shooting, 2007.
[2] Geoffrey Kolbe, “Comments on Long Range Ballistics” NRA Journal, 1996.
[3] German Salazar, “A Long Range Shooter Looks at Heavy Bullets” www.6mmbr.com
[4] Bryan Litz, “Ballistic Coefficient Testing of the Berger .308 155 Grain VLD” Precision Shooting, 2008.
[5] Dr. K. C. Erikson, “The Evolution of the Match Bullet” Precision Shooting Special 3 Vol.1, 1995.
 

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