EVOLUCIÓN Y DESARROLLO.

 

Parte XIV

Refinamientos en balística.

Los artilleros de la Edad Media tardía y los primeros modernos preferían el polvo de grano grande para cañón, el polvo de grano medio para los armas largas y el polvo de grano fino para pistolas y cebado, y tenían sus preferencias correctas.
En el cañón, la velocidad de combustión más lenta del polvo de grano grande permitió que un proyectil relativamente masivo y de aceleración lenta comenzara a moverse a medida que la presión aumentaba gradualmente, reduciendo la presión máxima y ejerciendo menos presión sobre el arma. La rápida velocidad de combustión de los polvos de grano fino, por otro lado, permitió que la presión interna alcanzara su punto máximo antes de que la luz o punto de salida del proyectil, acelerando éste rápidamente de una arma corta.

Luego, comenzando a fines del siglo XVIII, la aplicación de la ciencia a la balística comenzó a producir resultados prácticos. El péndulo balístico , inventado por el matemático inglés Benjamin Robins , proporcionó un medio para medir la velocidad del hocico y, por lo tanto, para medir con precisión el poder efectivo de una cantidad dada de polvo. Se disparó un proyectil horizontalmente contra la sacudida del péndulo (bloque de madera), que absorbió el impulso del proyectil y lo convirtió en movimiento ascendente. El momento es el producto de la masa y la velocidad, y la ley de la conservación del impulso dicta que el impulso total de un sistema se conserve o permanezca constante. Por lo tanto, la velocidad del proyectil, v , puede determinarse a partir de la ecuación:

mv = ( m + M ) V

donde m es la masa del proyectil, M es la masa del péndulo y V es la velocidad del péndulo y del proyectil incrustado después del impacto.

El impacto inicial de la ciencia en la balística interna, fue mostrar que las cargas de polvo tradicionales para los cañones eran mucho más grandes de lo necesario. Se siguieron los refinamientos en la fabricación de la pólvora. Alrededor de 1800, los británicos introdujeron el carbón quemado con cilindro, es decir, el carbón quemado en recipientes cerrados en lugar de en fosas. Con este método, la madera se convirtía en carbón a una temperatura uniforme y controlada con precisión. El resultado fue una mayor uniformidad y dado que se quemaron menos elementos de traza volátiles, la pólvora era más potente. Más tarde, el polvo para municiones muy grandes se hizo de carbón que se "quemó" deliberadamente para reducir la velocidad de combustión inicial y, por lo tanto, el “estrés” en los materiales de la pistola.

A partir de mediados del siglo XIX, el uso de armas extremadamente grandes para la guerra naval y la defensa costera presionó al máximo los materiales y métodos existentes de construcción de cañones. Esto condujo al desarrollo de métodos para medir presiones dentro del arma que involucraban punzones cilíndricos montados en agujeros perforados en ángulo recto a través del cañón. La presión de los gases propulsores, forzaba la presión hacia afuera contra las placas de cobre blando, y la presión máxima se determinaba calculando la cantidad de presión necesaria para crear una muesca de igual profundidad en el cobre. La capacidad de medir las presiones dentro de un arma, condujo al diseño de cañones más gruesos donde las presiones internas eran mayores, es decir, cerca de la recámara. El cañón resultante, tipo "botella de refresco" de mediados y finales del siglo XIX, que tenía el cuerpo grueso curvado hasta la caña, corta y delgada, tenía un extraño parecido con la primera arma europea del que sobrevive una representación, en el manuscrito de Walter de Millimete de 1327.

 

El desarrollo de artillería.

Las primeras armas de pólvora conocidas se parecían vagamente a una botella de refresco pasada de moda o a un mortero. La primera arma de este tipo, representada en inglés en el manuscrito de Millimete, tenía unos 90 centímetros de largo con un diámetro de agujero de aproximadamente cinco centímetros. El proyectil se parecía a una flecha con una envoltura alrededor del eje, probablemente de cuero, para proporcionar un sello de gas dentro del agujero. Aparentemente, el disparo se lograba aplicando un cable al rojo vivo a un agujero perforado a través de la parte más gruesa de la recámara. El arma se colocaba horizontalmente sobre una mesa de caballete sin prever el ajuste de la elevación o la absorción del retroceso, un tributo a su poder modesto, que habría sido solo marginalmente mayor que el de una ballesta grande .

El avance que condujo a la aparición del verdadero cañón fue la derivada de tres percepciones básicas.
La primera fue que la fuerza propulsora de la pólvora podría usarse de manera más efectiva al confinarla dentro de un barril tubular. Esto surgió de la conciencia de que la energía explosiva de la pólvora no actuaba instantáneamente sobre el proyectil, sino que tenía que desarrollar su fuerza a través del tiempo y el espacio.
La segunda percepción fue que los métodos de construcción derivados de la tonelería, podrían usarse para construir barriles tubulares de hierro forjado.
La tercera percepción fue que una bola esférica era el proyectil óptimo.
El resultado fue artillería moderna.

Hierro forjado, cargadores de boca.

Lo más temprano en las armas es que probablemente fueron fundidas en latón o bronce. Las técnicas de fundación de campanas, habrían bastado para producir las formas deseadas, pero las aleaciones de cobre, estaño y zinc eran caras, al principio, no estaban bien adaptadas a la contención de gases a alta temperatura y alta velocidad.

El forjado del hierro resolvió ambos problemas. La construcción implicaba formar varias duelas longitudinales en un tubo golpeándolas alrededor de una forma llamada mandril y soldando juntas. (Alternativamente, con una sola hoja, el hierro podría enrollarse alrededor del mandril y luego cerrarse con soldadura; esto fue particularmente adecuado para piezas más pequeñas.) El tubo se reforzó con una serie de anillos o mangas (en efecto, aros). 

Estos se forjaron con un diámetro interior casi igual al exterior del tubo, se elevaba la temperatura a calor rojo o blanco, y se deslizaba en su lugar sobre el tubo enfriado, donde se mantenían firmemente en su lugar por contracción térmica. Las mangas o anillos estaban unidos entre sí y los espacios entre ellos sellados por una segunda capa de aros. Forjar una recámara fuerte y hermética presentaba un problema particular que generalmente se solucionaba soldando un tapón cónico entre las duelas.

La construcción de la caña permitió la fabricación de armas mucho más grandes de lo que se había hecho anteriormente. En el último cuarto del siglo XIV, los bombardeos de asedio de hierro forjado disparaban balas de cañón de piedra de 200 kilogramos y más. Estas armas solo eran factibles con proyectiles de piedra. El hierro fundido tiene más de dos veces y media la densidad del mármol o el granito, y los artilleros aprendieron rápidamente que una bala de cañón de hierro fundido con una carga de buena pólvora en la parte posterior no era segura en cualquier arma lo suficientemente grande como para un trabajo de asedio serio.

Hierro forjado, cargadores traseros.

En parte debido a las dificultades de hacer un barril largo y continuo, y en parte debido a la relativa facilidad de cargar una carga de pólvora en un bloque de recámara corto, los armeros pronto aprendieron a hacer cañones en los que el barril y la cámara de pólvora estaban separados.
Dado que la carga y el proyectil se cargaban en la parte trasera del cañón, estos se llamaron cargadores de nalgas. La cerradura se acopló al barril por medio de un labio rebajado en la boca de la cámara. Antes de disparar, se dejaba caer en la culata y se forzaba hacia adelante contra el cañón al martillar una cuña de madera detrás de él. Después de disparar el arma, la cuña se quitaba y el bloque se retiraba para volver a cargarlo. Este esquema tenía ventajas significativas, particularmente en las clases más pequeñas de armas giratorias navales y piezas de pared en las fortalezas, donde el uso de múltiples bloques de nalgas permitía una alta cadencia de fuego. Los pequeños cargadores de nalgas continuaron siendo utilizados de esta manera hasta bien entrado el siglo XVII.

La deficiencia esencial de los primeros cargadores traseros, era el sello de gas imperfecto entre el bloque de nalgas y el barril, un problema que no se resolvió hasta la llegada del cartucho de latón a fines del siglo XIX. Las técnicas de forjado manual no podían producir un sello verdaderamente hermético, y los gases de combustión que escapaban por las inevitables grietas erosionando el metal, causando problemas de seguridad . El cañón de hierro forjado debe haber requerido un mantenimiento y cuidado constantes, particularmente en un entorno de agua salada .

Los cargadores de nalgas o traseros de hierro forjado fueron los primeros cañones que se produjeron en cantidades significativas. Su viabilidad táctica estaba estrechamente vinculada a la economía de las balas de cañón de piedra cortada, que, según los conceptos modernos, eran superiores a los proyectiles de hierro fundido en muchos aspectos. Las velocidades de cañón de las armas de pólvora negra eran bajas, y los cañones de ánima lisa eran intrínsecamente inexactos, por lo que los proyectiles de hierro más densos no tenían ventaja en el alcance efectivo. Los cañones diseñados para disparar un proyectil de piedra eran considerablemente más ligeros que los diseñados para disparar una bola de hierro del mismo peso. 

Como resultado, los cañones de lanzamiento de piedras fueron por muchos años más baratos. Además, debido a que las balas de cañón de piedra eran más grandes que las de hierro del mismo peso, dejaban agujeros más grandes después de penetrar en el objetivo. La principal deficiencia del cañón de lanzamiento de piedras, era la enorme cantidad de mano de obra calificada requerida para cortar una esfera de piedra con precisión a un diámetro predeterminado. La aceleración de la espiral de salarios y precios en los siglos XV y XVI hizo que el cañón de lanzamiento de piedras quedara obsoleto en Europa.