Autore: Fabio Marzo 20, 2019 1 Commento

 

Sul precedente articolo abbiamo esposto lo studio preparatorio per la realizzazione di un proiettile ad alte prestazioni aerodinamiche (vedi). Ricevuti alcuni prototipi per le prove di rito, commentiamo a seguire i risultati e le prestazioni ottenute nella sperimentazione pratica.

Prototipazione

I proiettili oggetto dei test sono stati realizzati al tornio CNC partendo da tondini in rame al tellurio. La prototipazione ha riguardato sia la versione del proiettile a base piena che la corrispondente a base cava, in modo da poter eseguire un confronto a parità di profilo ogivale. Come da stima iniziale, il proiettile a base piena ha peso prossimo ai 105 grani. Più esattamente, su 10 campioni, la media è stata di 105.3 grani, deviazione standard di 0.02 grani e massima differenza di 0.06 grani. Si conferma una notevole costanza ponderale dei proiettili realizzati per tornitura dal pieno.

Il proiettile a base cava è invece lievemente più leggero di quanto previsto. Ci si attendeva un peso di 102 grani, su 10 campioni abbiamo diversamente un peso medio di 101.2 grani, deviazione standard e massimo spread sono rispettivamente di 0.07 grani e 0.2 grani. Si nota come, pur rimanendo entro valori più che contenuti, la lavorazione addizionale per la cavità di base incrementi la variabilità di peso

La realizzazione fisica dei proiettili fa emergere due aspetti migliorabili: la punta dell’ogiva è così sottile da renderla soggetta a deformazione per urto, sia nel trasporto che in fase di realizzazione (caduta dal mandrino al completamento della tornitura). Anche il margine di base, intenzionalmente molto spigoloso, deve essere appena smussato per evitare possibili “sbeccature” accidentali. Entrambi gli aspetti verranno perfezionati nella versione aggiornata del disegno realizzativo.

Assemblaggio delle cartucce

Le due tipologie di proiettili Scout sono state testate impiegando cartucce in 6.5×47 Lapua. Cautelandoci per eventuali sovrappressioni, si è ricaricato mantenendo bassa sia la dose di propellente che l’OAL della cartuccia. Abbiamo quindi usato 39.0 grani di Vihtavuori N150 e jump di circa un millimetro. L’arma impiegata è stata la nostra Sabatti Tactical con canna multiradiale da 690mm (27″) e 1:8.5 come passo di rigatura. La velocità alla volata con l’assetto appena descritto è nell’intorno dei 970m/s. Appena presente la ramatura in canna dopo 40 colpi.

A seguire una immagine delle munizioni assemblate. Secondo quanto inizialmente stimato, la palla va ad inserirsi sufficientemente e stabilmente nel colletto, tanto da permettere, se necessario, l’azzeramento del jump. Inoltre, nonostante la palla abbia una lunga parte ogivale con curvatura atipica, non si è avuto alcun problema con il die inseritore (un seater Redding con regolazione micrometrica).

– 6.5×47 Lapua con palla Scout 101/105gr –

Precisione, coefficiente balistico e fattore di forma

La prima verifica a fuoco è stata quella di rosata a 100 metri. Trattandosi di una prima prova, senza alcuna ottimizzazione della cartuccia, ci aspettavamo un raggruppamento discreto ma non particolarmente stretto. Le immagini a seguire mostrano il risultato con tre colpi per rosata:

– Rosata a 100m con palla Scout da 105gr (base piena) –

– Rosata a 100m con palla Scout da 101gr (base cava) –

Certamente migliorabile il risultato dei proiettili con base piena: 0.6 MOA, stupisce invece quello dei proiettili con base cava: 0.3 MOA. In entrambi i casi non avevamo campioni sufficienti per estendere la prova, l’esito iniziale ci è sembrato comunque confortante. Entrambi i proiettili appaiono, almeno a questa distanza, stabili.

Successivamente abbiamo calcolato il coefficiente balistico dei proiettili. Per farlo siamo ricorsi alla misura della perdita di velocità su una tratta di lunghezza nota. In altre parole abbiamo usato due cronografi: il primo, un MagnetoSpeed posto alla volata dell’arma; ed il secondo, un bersaglio elettronico modello Silver Mountain SOLO, posizionato ad una distanza di 600m (grazie Rosario 🙂 ).

– Sistema cronografico utilizzato: SOLO (sx) + MagnetoSpeed (dx) –

Dal decremento di velocità del proiettile, conoscendo temperatura e densità dell’aria, si può risalire al Coefficiente di Resistenza Aerodinamica (Cd) e quindi al Coefficiente Balistico (CB).
 

con:
C_d = coefficiente aerodinamico (adimensionale)
V = velocità del proietto (m/s)
ρ = densità dell’aria: 1,225 in condizioni Std. ICAO (Kg/m³)
S = sezione retta proiettile (m²)
V1 = velocità iniziale (m/s)
V2 = velocità finale (m/s)
L = lunghezza della tratta (m)
m = massa del proietto (Kg)

(moltiplicando il risultato per 1000 è possibile esprimere la massa (m) in grammi e la sezione (S) in mm²).

Per il controllo dei risultati si sono ripetuti tutti i test impiegando proiettili con caratteristiche aerodinamiche note e ben caratterizzate. Come riferimento abbiamo scelto dei proiettili Nosler RDF da 140 grani. Utilizzando queste rilevazioni come correlazione, si è determinata l’incertezza del sistema di misura. L’errore commesso nella stima del coefficiente balistico si attesta intorno all’1.6% in eccesso, valore plausibile considerando la tipologia di strumentazione adoperata. Le misure sui proiettili Scout sono state quindi depurate della medesima percentuale.

Partendo dai dati sopra elencati abbiamo ricavato il coefficiente di resistenza aerodinamica:

La tabella mostra come il valore misurato sia molto vicino al valore simulato, con un divario massimo di circa il 4%. Per i risultati tipici di una simulazione CFD, l’accuratezza ottenuta grazie alla calibrazione è buona. Si evidenzia inoltre che il vantaggio aerodinamico ipotizzato per il proiettile a base cava trova conferma nelle misure. Nell’intervallo di velocità del test (1.9÷2.8 Mach) la base cava migliora la prestazione di quasi il 4%, salendo al 7÷8% sull’intero intervallo di velocità 1.2÷3.0 Mach.

Determinati i coefficienti di resistenza aerodinamica, abbiamo poi stimato coefficiente balistico e fattore di forma in standard G7, eccoli a seguire:

Il coefficiente balistico dei due proiettili è simile, questo perché il vantaggio aerodinamico della palla più leggera (base cava) viene compensato dal peso lievemente maggiore di quella meno prestante (base piena). Facciamo notare come il fattore di forma ottenuto sia decisamente basso per entrambi i profili Scout, il più basso tra i proiettili commerciali reperibili oggi in questo calibro.

Come ultimo test abbiamo eseguito una prova di rosata a 600m, 5 colpi per ciascuna tipologia di proiettile. Si è riscontrato che il profilo a base piena mantiene approssimativamente la precisione rilevata ai 100m, con rosata di 0.7 MOA. Per questi proiettili si tratta quindi di mettere a punto la cartuccia per un miglioramento generale del risultato.

Per il profilo a base cava, molto preciso a 100m, si registra invece una certa erraticità ai 600m. La rosata si allarga inspiegabilmente a 1.2 MOA denunciando qualche problema di ripetibilità del colpo. Supponiamo che la riduzione della forza frenante applicata alla base del proiettile ne agevoli le prestazioni aerodinamiche ma a discapito della stabilità dinamica. Durante la fase progettuale avevamo il sospetto che questo potesse accadere, sospetto purtroppo confermato dalle prove sperimentali. Il proiettile con base cava, almeno secondo il nostro dimensionamento, non è efficacemente impiegabile nel tiro long-range.

Conclusioni

L’esercizio di progettazione esposto sul nostro precedente articolo trova, nelle prove sperimentali, numerose conferme e qualche smentita.

Tra le conferme abbiamo:

• un’ottima calibrazione delle simulazioni CFD dimostratesi molto affidabili
• le eccellenti prestazioni aerodinamiche raggiunte dai proiettili con un fattore di forma notevolmente basso, inferiore a 0.8 nel range di velocità testato
• l’evidenza del vantaggio, almeno aerodinamico, del profilo a base cava
• la stabilità giroscopica di entrambi i profili elaborati (test a breve distanza), indice del buon sistema di calcolo utilizzato

Come comportamento indesiderato annotiamo:

• l’instabilità a lunga distanza dei proiettili a base cava. Supponiamo si entri nel campo insondabile, almeno per i nostri mezzi, della stabilità dinamica

In definitiva possiamo dire di aver ottenuto un proiettile in 6.5mm (.264″) con caratteristiche aerodinamiche degne di nota. Speriamo di avere a breve una campionatura sufficientemente numerosa da poter eseguire una messa a punto dei parametri di ricarica, massimizzando precisione e velocità iniziale.
 
 

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