Cartuccia (munizione)
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La cartuccia è un tipo di munizione per armi da fuoco portatili.
Rispetto alle prime tipologie di armi da fuoco, soprattutto quelle ad avancarica, nelle quali per ogni colpo si doveva caricare manualmente la polvere da sparo ed il proiettile, e quindi predisporre l'innesco, la cartuccia recò l'innovazione di raccogliere in un unico "modulo di sparo" questi tre elementi, semplificando il riarmo ed anche il trasporto delle munizioni. La preventiva preparazione del modulo di sparo, insieme alla possibilità di alloggiare un serbatoio a bordo dell'arma, ridusse notevolmente il tempo di ricarica.
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[modifica] Struttura tipica
Generalmente la cartuccia è costituita da un involucro (originariamente di carta, da cui il nome) contenente sia la pallottola, i pallini o comunque quanto deve essere scagliato contro il nemico, che le polveri con relativi inneschi o comunque quanto destinato a provocare lo sparo ed il conseguente lancio.
Le cartucce moderne comprendono una capsula di percussione, la cui azione è provocata dal percussore, solitamente alloggiata nella parte centrale del fondello. Vi sono però anche cartucce dette "a percussione a spillo" o "a percussione anulare", a seconda di quale parte del fondello sia colpita dal percussore per provocare lo sparo. Modelli sperimentali ad accensione elettrica o piezo-elettrica sono stati sviluppati senza incontrare grande successo.
Il bossolo (la parte cilindrica contenente le polveri propellenti e, nel fondello, la capsula) ha un'apertura anteriore per l'uscita del proiettile (o dei proiettili se fossero più d'uno, come nel caso dei pallini, ordinariamente usati per la caccia).
[modifica] Funzionamento
1) Proiettile
2) Capsula
3) Polvere da sparo
4) Base
5) Percussore
La cartuccia è azionata da una serie di azioni concatenate, comandate dal tiratore con la pressione sul grilletto, il quale provoca l'abbattimento del cane, il quale a sua volta causa la percussione (mediante una sua estremità, o un pezzo rigidamente connesso, detto appunto percussore) sulla capsula.
Con la percussione della capsula, si causa una scintilla in grado di accendere la polvere da sparo, la quale produce gas ad alta pressione che trovano come unica via d'uscita l'apertura del bossolo occlusa dal proiettile in posizione di lancio. Essendo l'occlusione del proiettile notevolmente meno resistente delle altre pareti del bossolo, i gas tendono a premere verso questa direzione, spostando il proiettile a velocità sempre crescente sino a che questo non imbocca la canna dell'arma. In questa fase, appena uscito il proiettile, i gas disperdono la loro energia di spinta verso tutte le direzioni (una parte quindi anche all'interno della canna) ed il lancio del proiettile si completa con le eventuali azioni regolatrici e stabilizzatrici della canna (ad esempio per le rigature, in genere elicoidali, che con l'attrito imprimono al proiettile un moto rotatorio lungo l'asse longitudinale onde aumentarne la resistenza alla deriva da vento.
Molte armi sono dotate di meccanismi o accorgimenti per l'espulsione immediata della cartuccia sparata, spesso utilizzando i gas che rientrano nella canna dell'arma.
[modifica] Tipi di cartucce
Le distinzioni fra le cartucce, trattandosi di strumenti in un certo senso accessori al proiettile (col quale però costituiscono fisicamente un tutt'uno), seguono in buona misura quelle relative ai tipi di proiettile stesso, e sono perciò catalogabili a seconda di diversi fattori: calibro e lunghezza del bossolo; peso, tipo e numero di palle usate; quantità e tipo di polvere.
Più specifiche sono le distinzioni per tipo e disegno del bossolo, mentre il munizionamento è in Italia legalmente distinto fra quello da guerra e quello "civile"; tale distinzione, operata quando i tipi di cartucce disponibili erano molti meno degli attuali, tendeva a separare il munizionamento destinato alle forze armate e di polizia da quello disponibile per i privati ammessi a dotarsi di armi in porto o in detenzione. Così, ad esempio, le cartucce 9 Parabellum sono considerate munizionamento "da guerra" e perciò di porto e detenzione vietati ai privati, ma la cartuccia 9x18mm o quella 9 UZI (9x21mm) non lo sono, pur trattandosi sostanzialmente di munizioni alquanto simili. Indipendentemente dal calibro, in Italia sono vietate ai privati le pallottole cosiddette "perforanti" (armour piercing).
[modifica] Caratteristiche
La maggior parte delle armi da fuoco potenti sparano proiettili relativamente piccoli ad alte velocità. Questo perché l'energia cinetica del proiettile aumenta proporzionalmente al suo peso ed al quadrato della velocità. Pertanto un proiettile che si muova a una velocità doppia ha il quadruplo dell'energia. La velocità del proiettile è limitata dalla pressione iniziale nella canna, a sua volta determinata dalla resistenza dei materiali e dal peso che chi spara è in grado di portare. Le cartucce più grosse contengono più polvere e di solito raggiungono velocità maggiori.
La letalità delle munizioni da pistola non è determinata tanto dalla munizione, quanto dalla precisione e dalla dottrina di fuoco di chi spara. I proiettili a queste energie hanno un momento insufficiente ad abbattere le persone (in caso contrario il rinculo spezzerebbe i polsi di chi spara) e si muovono troppo lentamente per causare uno shock idrostatico significativo.
[modifica] Centerfire
Dopo centinaia di progetti e di sviluppi differenti, rimangono essenzialmente soltanto due differenze di base. Tutte le armi da fuoco correnti (civili) sono "rimfire" o "centerfire". In ambito militare si sta cercando di perfezionare lo sparo elettronico, che eliminerebbe l'innesco.
Il centerfire ("fuoco al centro") utilizza un innesco posizionato centralmente, che nella maggior parte delle cartucce ad uso civile può essere sostituito, permettendo così di riutilizzare i costosi bossoli d'ottone. Questo sistema viene definito Boxer innescato. I militari usano un sistema molto simile, denominato innesco Berdan, un po' meno costoso, ma che non può essere riutilizzato con facilità; tuttavia usando cautela si può ugualmente effettuare la ricarica, per cui accade che combattenti non organizzati utilizzino come nuovo "innesco" un sistema semplice come un po' di latta ed una capocchia di fiammifero, ben diverso dal processo a più stadi richiesto per fare una capsula d'innesco originale.
[modifica] Rimfire
Il rimfire ("fuoco sul bordo"), di cui solo la famosa .22 LR resta nell'uso comune, era una soluzione diffusa prima che il design del centerfire fosse perfezionato. Può essere usato solo per cartucce di relativamente bassa potenza, poiché il bossolo deve essere abbastanza morbido da restare deformato dal percussore, il quale detona l'innesco sul bordo della cartuccia stessa. In passato, le cartucce 9 mm erano disponibili, così come le cartucce .177, .25, .22 corte e .22 lunghe.
Oggi il calibro .22 LR (Long Rifle) conta oltre il 99% di tutto il munizionamento rimfire. Recentemente è stata introdotta una cartuccia rimfire .177, ma non è chiaro se vi sia un'effettiva richiesta per questo genere di armi.
Di solito queste cartucce portano una pallottola in lega di piombo morbida, e possono essere supersoniche o subsoniche. Spesso le pallottole sono ricoperte di un sottile strato di rame per evitare il contatto tra la pelle ed il piombo, visto che si tratta di un blando veleno.
[modifica] Cartucce in uso
C'è una grande varietà nella lunghezza e nel diametro delle cartucce per i diversi tipi e calibri di fucili e pistole. Quale sia la migliore cartuccia multiuso è un argomento dibattuto, in generale sono invalsi usi diversi per calibri diversi.
È importante notare che a calibri equivalenti non corrispondono sempre potenze equivalenti. In generale, il "potere di arresto" è determinato dal peso del proiettile, dalla balistica e dalla carica di polvere che ne determina l'accelerazione. Ad esempio una cartuccia per pistola calibro .22 ha quasi esattamente lo stesso calibro della cartuccia per Remington .223 (munizionamento 5.56 x 45 mm NATO), ma quest'ultima è di gran lunga più potente.
Il seguente elenco include solo alcune delle molte tipologie di munizioni esistenti.
- .22 Long Rifle o munizione .22LR, usata per tiro al bersaglio e per la caccia. Nonostante il nome (Long Rifle, fucile lungo) viene impiegata anche in alcune pistole.
- 9 mm, usata in vari tipi di pistole ma più spesso nelle 9 x 19 mm "Luger" o "Parabellum". Utilizzata anche in molte armi automatiche, ma in via di abbandono per scopi militari per la scarsa capacità di penetrare i giubbotti antiproiettile.
- 7.62 x 39 mm, usata nei Kalashnikov AK-47. É il tipo di munizione più utilizzato nella storia. Kalashnikov non ha inventato la munizione a "media potenza", ma l'ha portata ad una grande diffusione.
- 5.56 x 45 mm, standard per i fucili d'assalto e le mitragliatrici leggere della NATO. Rappresenta un adattamento a scopi militari della .223 Remington.
- 7.62 x 51 mm, standard per i fucili di precisione e mitragliatrici medie NATO. Negli anni '50 è stata usata come munizione standard NATO anche per i fucili, ma il peso ed il rinculo ponevano problemi nella progettazione dei nuovi fucili d'assalto come il FN FAL. Deriva dalla
- .30-06 (7.7 mm circa), standard dei fucili dell'esercito statunitense nella prima metà del ventesimo secolo, adatta a bersagli di media grandezza. Nota perché usata nei fucili automatici M1 Garand.
- .50 Browning Machine Gun, usata in mitragliatrici pesanti e nei fucili di precisione NATO ad alta potenza, adatti cioè a colpire materiale militare come parti sensibili di elicotteri o aerei. Per uso civile vengono impiegata per il tiro al bersaglio a lunga distanza.
[modifica] Storia
La prima cartuccia per armi leggere militari risale al 1586. Consisteva in un carico di polvere da sparo e un proiettile in un tubo di carta. La carta spessa infatti è ancora conosciuta come carta balistica, per il suo antico uso . Tale cartuccia era usata nelle armi da fuoco militari a carica frontale o avancarica: la base della cartuccia veniva tolta dal soldato, la polvere da sparo veniva versata nella canna e quindi inserito il proiettile.
Prima dell'invenzione dell'acciarino, avvenuta intorno al 1635, l'innesco (una polvere da sparo a grana fine detta polvere serpentina) era originariamente contenuto in una fiaschetta, da cui lo sparatore l'introduceva nello scodellino di accensione. In epoca successiva lo scodellino veniva riempito dalla cartuccia prima descritta. Il meccanismo del moschetto ad acciarino, in cui lo scodellino era coperto da un pezzo di acciaio rigato contro cui sfregava la pietra focaia, rese inutile questo metodo di innesco, poiché nel caricamento una parte del carico di polvere passava dalla canna attraverso il focone direttamente nello scodellino.
Il successivo importante miglioramento nel metodo di accensione fu l'introduzione della capsula di percussione in rame. Questa fu impiegata in maniera generalizzata ai moschetti militari britannici (i Brown Bess) nel 1842, un quarto di secolo dopo l'invenzione della polvere da percussione e dopo una laboriosa serie di test governativi tenutisi a Woolwich nel 1834. L'invenzione che rese possibile capsula di percussione fu brevettata da A. J. Forsyth nel 1807, e consisteva in un innesco di clorato di potassio, zolfo e carbone di legna che esplodeva per concussione. Quest'invenzione fu gradualmente sviluppata, e usata prima in una capsula di acciaio, e poi in una di rame, da vari armaioli e privati prima di giungere ad un uso generalizzato in ambito militare circa trent'anni dopo. La modifica delle armi in uso, dall'acciarino alla percussione, fu eseguita facilmente sostituendo lo scodellino con un luminello perforato, e sostituendo il grilletto che portava la pietra focaia con uno più piccolo in cui era praticato un incavo conformantesi al luminello; su quest'ultimo veniva posta la capsula contentente la miscela detonante, ora composta da tre parti di clorato di potassio, due di fulminato di mercurio e una di vetro in polvere. La capsula detonante così fatta portò all'invenzione della moderna cartuccia, e rese possibile l'adozione generalizzata della retrocarica per tutte le varietà di fucili e pistole.
Probabilmente nessuna invenzione collegata con le armi da fuoco ha comportato tali cambiamenti nei principi costruttivi come quelli derivanti dal bossolo ad espansione. Questa invenzione rivoluzionò completamente l'arte di costruire pistole, fu applicata con successo a tutte le tipologie di armi da fuoco, e fece nascere una nuova e importante industria, quella della produzione di cartucce.
Il suo carattere principale è la prevenzione di tutte le fughe di gas dalla culatta al momento dello sparo, per mezzo di un involucro deformabile. Prima di questa invenzione i fucili venivano caricati con polvere da innesco, polvere da sparo, stoppaccio, proiettile e capsula in rame, tutti inseriti separatamente. Il primo modello efficiente di involucro fu brevettato, secondo alcuni esperti, da un certo Houiller, armaiolo parigino, nel 1847; secondo altri da Lefaucheux, anch'egli armaiolo parigino, intorno al 1850. Consisteva in un sottile involucro di ottone e carta che si espandeva con la forza dell'esplosione adattandosi perfettamente alla canna, e così formando un efficiente sistema di direzionamento dei gas. Una piccola capsula di percussione era posta al centro della base della cartuccia, e veniva detonata per mezzo di uno spillo in ottone colpito dal grilletto; lo spillo dava anche modo di estrarre il bossolo. Questa cartuccia fu introdotta in Inghilterra da Lang intorno al 1855.
La cartuccia centerfire fu introdotta in Inghilterra nel 1861 da Daw. Si dice che sia stata inventata da Pottet a Parigi, poi perfezionata da Schneider, certamente vi fu una lunga disputa riuardo al brevetto. Daw in seguito perse il controllo del prevetto in favore di Eley. In questa cartuccia la capsula, posta al centro della base, viene detonata da un percussore che attraversa la culatta; il bossolo viene retratto, nella maggior parte delle armi moderne espulso, da un estrattore a slitta fissato all'estremità posteriore della canna, il quale si aggrappa all'orlo della base della cartuccia.
È praticamente la moderna cartuccia ora universalmente in uso. Nei fucili militari subì gradualmente delle piccole modifiche. Il bossolo divenne di carta di varie qualità con una base in ottone, o interamente in ottone. L'imbottitura tra polvere e colpo fu progressivamente assottigliata e migliorata in qualità; l'estremità del bossolo conformata per adattarsi perfettamente nella camera di scoppio.
In ambito militare il bossolo per caricamento dalla culatta fu adottato per la prima volta dai prussiani intorno al 1841 per il fucile con percussore a spillo: un proiettile conico era sistemato su un sottile stoppaccio dietro il quale era la polvere, il tutto racchiuso in un involucro di pesante carta lubrificata. Il detonatore si trovava sulla superficie interna dello stoppaccio, e veniva colpito da un ago che attraversava la base della cartuccia e la polvere, spinto dall'azione di una molla rilasciata dal grilletto.
Nel 1867 il ministero della guerra britannico decise l'adozione per i fucili Enfield del bossolo metallico Eley-Boxer, convertito per il caricamento da culatta secondo il principio Snider, che consisteva in un blocco aperto su una cerniera, a formare una falsa culatta contro cui poggiava la cartuccia. La capsula detonante era alla base della cartuccia, e veniva esplosa da un percussore che attraversava il blocco. Altre potenze europee adottarono fucili del genere dal 1866 al 1868, con la carta al posto del metallo per i bossoli. La cartuccia originale Eley-Boxer era di ottone piegato. Più tardi venne generalmente adottato un bossolo in unico pezzo di metallo resistente, ad esempio in lega di rame, con una solida e spessa testa. Le cartucce central-fire con bossoli metallici in unico pezzo sono oggi utilizzate quasi universalmente in tutti i modelli di fucili e pistole militari e sportivi.
[modifica] Problemi
La cartuccia convenzionale comporta anche alcuni problemi per l'arma. È ben noto che la cartuccia è sia costosa che pesante, e che è la singola parte più difficile da produrre. I bossoli sono in genere rotondi, e questo riduce la capacità volumetrica del serbatoio. Una cartuccia che faccia a meno del bossolo può avere il propellente foggiato in un profilo quadrato. L'arma deve possedere una finestra di espulsione per eliminare il bossolo usato; ciò comporta che sporco e liquidi possono entrarvi. Il percussore, e lo spillo associato danno luogo ad un ritardo tra il momento della pressione del grilletto e il momento in cui il proiettile lascia la canna. Esperimenti hanno dimostrato che questo ritardo è sufficiente a ridurre la precisione per molti sparatori. Un accessorio diffuso, disponibile per molte armi, sono percussori ed aghi alleggeriti, spesso fatti in titanio, che ridurrebbero il tempo di sparo. Un aspetto positivo è che il bossolo metallico aiuta nel raffreddamento della camera di scoppio.
[modifica] Ricarica
Alcuni appassionati ricaricano le loro cartucce usate in ottone. Usando una pressa e un set di pistoni si può profilare, comprimere, decomprimere e ricaricare il bossolo con polvere da sparo, e foggiare e piegare un nuovo proiettile; il tutto dimezzando i costi rispetto al prezzo di una cartuccia nuova. Consente anche di utilizzare proiettili di peso e tipo differente, così come di variare la carica modificando la potenza e la precisione di fuoco.
[modifica] Munizioni senza bossolo
Intorno al 1989, la Heckler und Koch, importante fabbrica tedesca di armi da fuoco, rese noto alla stampa che il fucile d'assalto G11 aveva sparato un colpo di forma quadrata 4.75x33, senza bossolo.
Nel 1993 la ditta austriaca Voere iniziò a vendere un'arma del genere, e le relative munizioni senza bossolo. Il sistema utilizzava un innesco detonato elettronicamente a 17,5 ± 2 volt. I limiti superiore ed inferiore impediscono lo sparo involontario per correnti disperse o elettricità statica. L'azionamento elettrico elimina il ritardo meccanico associato alla presenza di un percussore migliorando la precisione.
In entrambi i casi, il "bossolo" era modellato direttamente nella nitrocellulosa solida, di per sé stessa relativamente resistente ed inerte. Il proiettile e l'innesco erano incollati al blocco di propellente.
