Estilhaços

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Antecedentes

Sempre houve uma grande demanda entre os estrategistas militares por meios econômicos de matar soldados inimigos. A economia é necessária não tanto para economizar dinheiro, mas para permitir que soldados em menor número tenham a oportunidade de vencer batalhas. Antes do advento dos rifles de alta potência, os soldados em exércitos opostos formariam fileiras se preparando para a batalha, com visão clara uns dos outros. No entanto, a artilharia era geralmente ineficaz contra formações de tropas de longo alcance até o final do século XVIII.

História

O tenente Henry Shrapnel da Artilharia Real Britânica resolveu o problema da distância em 1784. A contribuição da Shrapnel foi acondicionar balas de mosquete em um recipiente que pudesse sobreviver ao disparo de um canhão. O tiro redondo era simplesmente uma bala de canhão oca que continha balas de mosquete em uma matriz de pólvora. Um fusível de tempo feito de papel enrolado em mais pólvora, semelhante a um fusível de foguete, foi inserido na bala de canhão e aceso. A bala de canhão foi então disparada contra as tropas inimigas. Se o canhoneiro cronometrasse o vôo da bola corretamente, a bola explodiria assim que chegasse acima das tropas inimigas, liberando as balas de mosquete.

Estilhaços foram amplamente ignorados. No entanto, em 1803 ele era capitão e teve permissão para demonstrar sua invenção para o exército britânico. A invenção da Shrapnel foi imediatamente reconhecida como uma das super-armas da época, evidenciada pela velocidade com que o Exército Britânico a colocou em produção - apenas dois meses depois que a Shrapnel a demonstrou pela primeira vez.

O projétil de Shrapnel foi usado pela primeira vez em combate em 1804 no Suriname, na costa norte da América do Sul, contra colonos holandeses. Os holandeses se renderam após receber sua segunda rodada de projéteis de estilhaços. Os estilhaços foram promovidos a tenente-coronel em 1804, menos de um ano depois de se tornar major.

Houve inúmeras melhorias feitas no projétil de estilhaços entre a derrota final de Napoleão e a eliminação dos projéteis de estilhaços durante a Primeira Guerra Mundial. A bola redonda de estilhaços evoluiu para um projétil de artilharia que parecia muito com um projétil moderno e era fabricado da mesma forma caminho. Ele também desempenhava a mesma função:o lançamento de bolas de chumbo por longas distâncias em grandes quantidades e em altas velocidades.

Matérias-primas

O casco era feito de aço carbono forjado. O objetivo do projétil era simplesmente conter as bolas de chumbo e afunilá-las em direção ao alvo. O projétil não foi projetado para explodir em fragmentos. As caixas de cartucho quase sempre eram feitas de latão. O latão foi usado porque se expande durante o disparo. À medida que a caixa do cartucho se expandia, ela selava o cano da arma em um processo denominado obturação. A obturação proporciona maior empuxo ao projétil e também protege os artilheiros contra o tiro pela culatra. As bolas de metralha eram feitas de chumbo. O chumbo também era usado em balas, por ser pesado e macio. Como o chumbo é macio, ele entrega mais energia ao alvo (carne) em vez de passar pelo alvo e gastar sua energia contra a paisagem. A banda giratória era feita de uma liga conhecida como metal dourado, que consiste em 90% de cobre e 10% de zinco. A banda rotativa forneceu obturação direta (de modo que nenhuma carga de propulsão explodisse pelo projétil no cano da arma e fosse desperdiçada) e também deu um giro no projétil à medida que subia pelo cano. O giro foi induzido no projétil pelo rifle do cano - as cristas em espiral cortadas nos canos de muitos tipos de armas. Assim como uma bola de futebol sem espiral gira de ponta a ponta e não vai para onde deveria, um projétil de artilharia sem estabilizador de rotação pode acabar em qualquer lugar.

A carga básica para a maioria dos projéteis de artilharia era geralmente uma combinação de nitrocelulose e nitroglicerina. Materiais de primer comuns usados ​​para inflamar a carga de base incluem fulminato de mercúrio, azida de chumbo, estifnato de chumbo e nitromanita. Esses produtos químicos são extremamente sensíveis ao choque e explodirão quando atingidos com força. A escorva de artilharia iria acender uma carga de reforço de pólvora que foi inserida em uma ponta oca perfurada que penetrou a maior parte do comprimento da carga de base. O objetivo da carga de reforço era acender o máximo possível da carga básica ao mesmo tempo. O fusível nas cápsulas de Estilhaços consistia em um plugue de latão aparafusado na parte superior da cápsula. O plugue de latão continha canais ocos que continham pólvora, e o fusível podia ser ajustado para fornecer um determinado atraso no disparo. Os fusíveis foram acionados pela força da aceleração inicial do projétil ao sair do cano do canhão. Os fusíveis da artilharia moderna quase sempre são cronômetros eletrônicos de estado sólido ou fusíveis de proximidade.

Design

O projeto de um projétil de artilharia envolvia determinar o propósito do projétil e, em seguida, combinar o propósito com o canhão (as peças de artilharia modernas são principalmente obuses, a distinção é que os obuses disparam ao longo de arcos parabólicos no horizonte, enquanto os canhões disparam ao longo de uma linha de visão) a partir do qual o projétil será disparado. O projetista tinha as especificações do canhão e, portanto, sabia que o projétil deveria ter um certo diâmetro e só poderia gerar uma certa quantidade de impulso sem danificar o canhão. O projétil tinha que ser simples o suficiente para permitir um disparo rápido, mas intrinsecamente seguro para que um projétil lançado no calor da batalha não explodisse e matasse as pessoas erradas. Os fusíveis dos projéteis de Shrapnel foram projetados com precisão para que o projétil explodisse no momento certo. Um projétil de estilhaço que disparasse muito longe do alvo causaria poucos danos, enquanto um projétil que explodisse após atingir o solo não causaria nenhum dano.

Os principais componentes de uma cápsula de Estilhaços eram a própria cápsula, a caixa do cartucho, as bolas de chumbo, uma carga básica para impulsionar a cápsula até seu alvo, uma carga para expelir as bolas de chumbo da cápsula, uma carga de primer para detonar a base carga e um fusível para detonar a carga de expulsão. Outros componentes diversos incluíam uma mistura de resina para segurar as bolas de chumbo no lugar e que produzia fumaça para ajudar os observadores de artilharia, uma placa de aço de impulso entre as bolas de chumbo e a carga de expulsão, uma banda giratória na base do projétil para girar o projétil à medida que subia no cano da arma e um cone de nariz para reduzir a resistência aerodinâmica do projétil.

O processo de fabricação

A casca

• 1 Primeiro, a cápsula Shrapnel foi forjada. No forjamento, um cilindro de aço carbono é aquecido quase até o ponto de fusão e, a seguir, batido manualmente até obter a forma grosseira do produto final. O forjamento bruto foi então usinado para a forma final.
• 2 A seção transversal de um projétil de artilharia é ligeiramente menor que o diâmetro interno do cano do canhão, exceto em dois locais:o topo da parte cilíndrica do projétil e a banda rotativa. A faixa superior é conhecida como bourrelet. O bourrelet e a banda rotativa fornecem uma tolerância muito estreita (apenas alguns milésimos de polegada) entre a cápsula e o cano do canhão. Uma ranhura é fresada na base da concha na qual a faixa giratória é pressionada. Para um projétil de estilhaços, o centro do projétil é então perfurado para conter as bolas de chumbo.
• 3 Pólvora foi usada para expulsar as bolas de chumbo. Uma a duas onças (28-56 g) de pólvora foi inserida na cápsula sob condições cuidadosamente controladas para evitar a detonação acidental. Um disco de tecido foi inserido na concha para separar a carga básica das bolas de chumbo. Um diafragma de metal (placa de pressão) foi então colocado no topo do separador de tecido. A placa de pressão e o separador de tecido continham um orifício no qual um tubo de aço flash foi encaixado por pressão antes da inserção. Um corte de uma cápsula de estilhaço. Nos ajustes por pressão, a peça a ser inserida tem um diâmetro ligeiramente menor do que o orifício no qual é forçada. Grandes forças são necessárias para pressionar a peça em seu orifício, o que proporciona um ajuste apertado que não se solta. O objetivo do tubo de flash era transmitir a chama da carga do primer no fusível no nariz da cápsula até a pólvora na base da cápsula.

Bolas de chumbo

• 4 As esferas de chumbo foram fabricadas despejando chumbo derretido através de uma tela de aço. Conforme o chumbo derretido fluía pela tela, formava gotículas esféricas, cujo diâmetro era controlado pelo tamanho das aberturas na tela. As gotas de chumbo derretido caíram contra uma corrente contrária de ar forçado que solidificou o chumbo derretido, e então em água corrente, que as endureceu ainda mais. Bolas de metralha típicas tinham cerca de 13 mm (0,51 pol.) De diâmetro, embora bolas maiores às vezes fossem incluídas para matar cavalos.
• 5 As bolas de chumbo foram misturadas com resina de pinheiro (a substância que sobra após a terebintina é destilada da seiva de pinheiro) e despejadas na casca. A colofônia endureceu na casca. O objetivo da colofónia era evitar que as bolas de chumbo rastejassem na casca durante o voo, o que poderia ter causado a ignição prematura da pólvora. A resina também fornecia fumaça para que os observadores da artilharia pudessem determinar se os projéteis estavam sendo programados corretamente para explodir acima de seus alvos.

O fusível

• 6 O fusível da cápsula Shrapnel era um dispositivo mecânico / químico complexo feito de latão e rosqueado para se encaixar na cápsula. Seu design complicado e componentes minúsculos dificultavam a montagem, e uma grande parte da indústria de munições se dedicava a produzir essas peças. O latão foi escolhido porque não produz faíscas (se atingido, não produz faíscas que possam inflamar o trem de pólvora e causar explosões prematuras). O fusível consistia em duas cargas de primer diferentes, separadas por dois canais contendo pólvora. A conexão entre os dois canais (e, portanto, a velocidade de ignição) pode ser ajustada girando a parte inferior do fusível. O primeiro primer foi ativado pela aceleração do projétil ao ser disparado. A aceleração dirigiu um êmbolo contra uma mola rígida em um metal deslizante ou copo de alumínio contendo o primer, que explodiu com o contato.

A caixa do cartucho

• 7 A caixa do cartucho foi estampada em latão. A estampagem envolve a colocação de uma peça plana de metal entre as matrizes e a batida progressiva na forma desejada. No caso de estojos de cartucho, múltiplas bigornas e martelos foram usados ​​para obter a forma final.
• 8 Um primer separado foi necessário para detonar a carga básica na caixa do cartucho. O primer estava contido em um metal dourado ou copo de alumínio que entraria em contato com uma bigorna de aço. A bigorna seria empurrada para dentro da escorva pelo pino de disparo do obus. O primer acendeu uma carga de reforço de pólvora que, então, acendeu a carga de base. O primer e a carga de reforço estavam contidos em uma ponta oca de latão que foi pressionada em um orifício na base da caixa do cartucho.
• 9 A montagem final da carcaça foi realizada por meio de crimpagem. Uma ranhura semicircular em seção transversal é cortada na casca. A caixa do cartucho é encaixada sobre a ranhura e todo o diâmetro ao redor da ranhura é comprimido até que a caixa do cartucho de latão realmente flua para a ranhura e forme uma ligação firme.

Controle de qualidade

O controle de qualidade é extremamente importante na fabricação de munições, pois munições defeituosas podem matar soldados valiosos. Todos os projéteis de artilharia foram fabricados em lotes de tamanhos especificados, geralmente de 2.000 a 5.000 peças por lote. O número do lote foi pintado nos projéteis de artilharia para que os projéteis pudessem ser rastreados se problemas com o lote surgissem mais tarde. Uma certa porcentagem dos componentes da casca foi medida para verificar se as peças tinham o tamanho correto. Testes destrutivos foram realizados em amostras representativas para garantir que os componentes de metal tivessem a resistência adequada e que os componentes químicos queimassem na taxa adequada. Os fusíveis foram testados para impermeabilização. Bandas giratórias foram arrancadas das conchas para garantir que tivessem força suficiente para resistir aos disparos.

Uma vez determinado que as conchas foram fabricadas de acordo com o projeto, elas foram testadas em campo para determinar se o projeto havia produzido uma concha que se comportava de maneira previsível. Alguns projéteis foram sobrecarregados deliberadamente com carga básica e disparados para garantir que não destruíssem a arma. Cartuchos com fusíveis inertes foram disparados e, em seguida, recuperados, para avaliar se a força do disparo teria acionado o fusível prematuramente. As conchas foram preenchidas com areia e disparadas para avaliar o quão bem a concha se manteve unida durante o vôo. E um certo número de projéteis foi disparado para garantir que as cargas básicas enviariam os projéteis para onde os operadores de artilharia pretendiam que fossem.

Subprodutos / resíduos

Os principais resíduos gerados pela produção de projéteis de artilharia foram produzidos durante os testes dos projéteis e o treinamento dos operadores de artilharia. Atualmente, há grandes seções dos Estados Unidos que nunca poderão ser usadas devido à presença de projéteis de artilharia que foram disparados, mas não explodiram. Durante a produção real, o maior fluxo de resíduos consiste em fluidos de corte e cavacos de metal produzidos durante a usinagem.

O Futuro

Os projéteis de estilhaços tornaram-se obsoletos durante a Primeira Guerra Mundial. Eles provaram ser ineficazes contra as tropas protegidas por trincheiras, não conseguiam eliminar os emaranhados de arame farpado e eram difíceis de armar de forma que os projéteis explodissem na altura adequada acima das tropas inimigas. O projétil de Shrapnel foi substituído pelo projétil de fragmentação de alto explosivo, no qual o invólucro do projétil foi preenchido com um explosivo que se fragmentou em centenas de peças mortais após a detonação. A tecnologia mais recente para matar tropas inimigas à distância é a munição convencional aprimorada, ou ICM. O ICM é mais semelhante a uma cápsula de estilhaços do que a uma cápsula de fragmentação. A diferença é que ao invés de derramar bolas de metal simples, ele cospe granadas de mão, minas terrestres ou bombas anti-tanque. É inevitável que o ICM algum dia seja superado por algo ainda mais eficiente e adaptado para superar novas estratégias de defesa.

Onde aprender mais

Livros

Hogg, Ian. Artilharia Aliada da Primeira Guerra Mundial. Grã-Bretanha:Crowood Press, 1998.

Outro

Página da Web da Associação dos Antigos Camaradas da Força Permanente da Nova Zelândia. Dezembro de 2001. .

Exército dos Estados Unidos. TR 1355-75A Munição de artilharia móvel. Munição para armas de campo de 75 mm, M1897 (francês); M1916 (americano); e M1917 (britânico). 21 de novembro de 1927.

Exército dos Estados Unidos. TR 1355-155A Munição Móvel de Artilharia. Munição para obuseiros de 155 mm, M1917 (francês) e M1918 (americano). 23 de novembro de 1927.

Jeff Raines

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