L’indice DuPont

di Roberto Serino          

In quest’articolo esamineremo schematicamente la classificazione delle polveri mediante l’indice DuPont ed il legame tra questo indice e quello di vivacità relativa. L’indice DuPont come vedremo, si rivela molto utile per una scelta ragionata del corretto propellente da usare per una determinata ricarica.

 

Le polveri prodotte originariamente dalla statunitense DuPont, ora commercializzate dalla Hodgdon sotto il marchio IMR Powders, sono contraddistinte da un indice di vivacità, ordinato in maniera decrescente secondo la crescente progressività. Ad esempio, tra le polveri per carabina, la IMR 4350 ha indice 100, ed è la base di riferimento per tutte le altre polveri; la 3031 ha indice 135, la 4831 invece 95.

Sul versante delle più vivaci, la 4198 ha indice 160; tra la 4350 e la 3031 si posizionano la 4064, con indice 120, la 4895 con indice 115 e la 4320 con indice 110. Infine agli estremi della scala delle polveri per carabina troviamo la più vivace 4227 con indice 180, idonea per caricamenti in bossoli di limitata capacità, e la più lenta 7828 con indice 84, idonea invece per caricamenti in bossoli di elevata capacità.

L’indice DuPont è legato alla vivacità relativa RQ (Relative Quickness), che è pari a 100 volte il rapporto tra il potere calorifico della polvere, EP, espresso in ft.lbs/gr, e l’impulso specifico, SI, espresso in lbs/sq.in•fps:

RQ = 100•EP/SI

La vivacità relativa espressa in unità del sistema anglosassone differisce di poco da quella in unità del sistema internazionale; l’indice DuPont si ottiene semplicemente moltiplicando per 7 la vivacità relativa:

DPI = 7•RQ = 700•EP/SI

dove il fattore 7 deriva dal fatto che in 1 libbra ci sono 7000 grani.

Il suddetto indice di vivacità non è una esclusiva delle polveri DuPont, ma può essere calcolato per tutte le altre polveri, rendendo così possibile il confronto tra polveri di produttori diversi, a patto di conoscere i valori del potere calorifico e dell’impulso specifico.

Proviamo ora a dare un’occhiata alle tabelle di ricarica delle polveri IMR, in particolare a quelle per il calibro 30-06, con riferimento alla 4350 (con indice pari a 100) e alla palla più pesante (quella da 220 grani, equivalenti a 14,3 grammi), in modo che la polvere possa esplicare tutto l’impulso specifico di cui è capace.

30-06 Cartridge Load Data – 220 grs HDY JRN – .308″ – COL=3.230″
Starting Loads Maximum Loads
Powder grs Vel.(fps) Pressure grs Vel.(fps) Pressure
IMR 7828 53.0 2288 48600 PSI 58.0 2476 59700 PSI
IMR 4831 50.0 2275 47300 PSI 54.0 2438 57200 PSI
IMR 4350 49.0 2287 49500 PSI 52.5 2425 57300 PSI
IMR 4064 43.0 2241 52200 PSI 45.5 2325 56700 PSI

 

Prima di tutto calcoliamo la densità sezionale SD della palla; in questo caso la massa BW deve essere divisa per l’effettiva sezione retta, e non per il solo quadrato del diametro BD come accade per le applicazioni di balistica esterna:

SD = (4/3.14)•(BW/7000)/BD2

SD = 1.273•(220/7000)/(0.308)2 = 0.422 lbs/sq.in = 297 kg/mq

L’impulso specifico non è noto, ma può essere stimato attraverso la velocità sviluppata dalla carica massima, supponendo che in tal caso la polvere sia completamente combusta quando la palla supera la volata della canna da 22” (559 mm). Anche la quantità di moto dei gas combusti e l’attrito lungo l’anima devono essere portati in conto, poiché i gas combusti si spostano insieme alla palla, e questa incontra una certa resistenza all’avanzamento.
Così moltiplichiamo la densità sezionale SD per la velocità iniziale MV sviluppata nelle condizioni di carica massima; incrementiamo il risultato con la metà del rapporto ponderale tra polvere PW e palla BW, ed inoltre con un coefficiente d’attrito FC (che secondo il testo “Hatcher’s Notebook” può essere stimato pari a circa 0.2 per l’anima rigata).

SI = (1+FC+PW/BW/2)•SD•MV

SI = (1+0.2+52.5/220/2)•0.422•2425 = 1350 lbs/sq.in•fps =
= 289304 kg/mq•m/s = 2.89 bar•s

La IMR 4350 è una singola base estrusa tubolare (come molte delle polveri DuPont); i suoi granuli sono composti da nitrocellulosa gelatinizzata, ricoperti di di-nitro-toluolo per rallentare la combustione, e grafitati per migliorare la scorrevolezza nei dosatori. Il suo potere calorifico è pari a circa 1246000 ft•lbs/lb (circa 3725 kJ/kg), o 178 ft•lbs/gr (secondo quanto riportato dal testo “NRA Firearms Fact Book”). Con i suddetti valori è così possibile calcolare l’indice DuPont:

RQ = 100•EP/SI = 100•178/1350 = 13.2

DPI = 7•RQ = 92.3

L’indice DuPont ottenuto è inferiore a 100, segno che probabilmente l’impulso specifico effettivo è leggermente inferiore a quello stimato, oppure che il potere calorifico è leggermente superiore a quello indicato. In ogni caso il valore calcolato è assai prossimo a quello standard; in unità del sistema internazionale la vivacità relativa risulta pari a 12.9, contro 13.2 in unità del sistema anglosassone.

Nell’ambito delle polveri IMR per carabina, queste hanno tutte approssimativamente lo stesso potere calorifico, così l’impulso specifico può essere calcolato dividendo questo per l’indice DuPont, e moltiplicando il risultato per 700:

SI = 700•EP/DPI

Conseguentemente può essere stimato per tutte l’impulso specifico, dalla più vivace alla più lenta:

Powder DPI RQ SI (stimato)
IMR 4227 180 25.7 692
IMR 4198 160 22.9 779
IMR 3031 135 19.3 923
IMR 4064 120 17.1 1038
IMR 4895 115 16.4 1083
IMR 4320 110 15.7 1133
IMR 4350 100 14.3 1246
IMR 4831 95 13.6 1312
IMR 7828 84 12 1483

 

Le polveri Hercules (ora Alliant) sono doppie basi estruse, con tenori di nitroglicerina compresi tra il 4 e il 40%; alcune polveri per carabina sono ricoperte di di-butil-ftalato per rallentare la combustione. L’indice Hercules non è altro che la vivacità relativa RQ prima definita, ordinata secondo la vivacità decrescente delle polveri:

 

Powder DPI RQ
2400 189 27
Reloder 7 136 19.4
Reloder 10X 118 16.9
Reloder 15 96 13.7
Reloder 19 79 11.3
Reloder 22 78 11.1
Reloder 25 74 10.5

 

Secondo gli indici di vivacità equivalenti, le polveri IMR e Hercules possono essere ordinate come segue:

 

Powder DPI RQ
2400 189 27
IMR 4227 180 25.7
IMR 4198 160 22.9
Reloder 7 136 19.4
IMR 3031 135 19.3
IMR 4064 120 17.1
Reloder 10X 118 16.9
IMR 4895 115 16.4
IMR 4320 110 15.7
IMR 4350 100 14.3
Reloder 15 96 13.7
IMR 4831 95 13.6
IMR 7828 84 12
Reloder 19 79 11.3
Reloder 22 78 11.1
Reloder 25 74 10.5

 

Tuttavia gli indici di vivacità non sono i soli elementi di cui tenere conto per scegliere la polvere più adatta, poiché entrano in gioco anche la densità gravimetrica, la densità assoluta e la capacità del bossolo. Pertanto le medesime polveri possono comparire in un ordine leggermente diverso nelle differenti tabelle di vivacità; ciò accade specialmente con le polveri che mostrano valori molto ravvicinati di vivacità relativa, come le IMR 4064, 4895 e 4320, o le Reloder 15 e IMR 4831, o le IMR 7828, Reloder 19, Reloder 22 e Reloder 25, o le Unique, Herco, PB e SR 7625.

Tanto per fare un altro esempio, si riportano di seguito gli indici di vivacità per alcune polveri per anima liscia e pistola/revolver, prodotte dalla IMR e dalla Alliant:

 

Powder DPI RQ
Bullseye 700 100
Red Dot 659 94.1
700X 635 90.7
Green Dot 545 77.9
Unique 431 61.6
Herco 393 56.1
PB 390 55.7
SR7625 340 48.6
SR4756 305 43.6
Blue Dot 265 37.8
SR4759 210 30

 

Per concludere, è bene ripetere la solita raccomandazione di attenersi a quanto indicato dai manuali di ricarica, in quanto può risultare molto pericoloso eseguire estrapolazioni basate unicamente sulle tabelle di vivacità.
 


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1 Commento

  1. lucio

    come al solito, vi dico grazie articolo interessante.

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