In consideration of the numerous arrived questions, in spite of the technology of the loaded quarry it does not find direct application in the weapons allowed the civil ones, we have decided to elaborate, in any case, an article that was explaining to great lines this interesting phenomenon. The animation shown at the beginning of the article will find easy interpretation after the reading of as for following. In considerazione delle numerose domande pervenuteci, nonostante la tecnologia della carica cava non trovi diretta applicazione nelle armi concesse ai civili, abbiamo deciso di elaborare comunque un articolo che spiegasse a grandi linee questo interessante fenomeno. L’animazione mostrata all’inizio dell’articolo troverà facile interpretazione dopo la lettura di quanto a seguire.

Definition Definizione

We can define the “office it extracts” (in English: "hollow charge” or “shaped charge”), like an explosive office particularly moulded in the way of concentrating the energy of the detonation on surfaces reduced on which the strength is maximised dilaniatrice of the explosive phenomenon. The loaded quarries are used in the demolition to cut robust structures in metal or concrete, in the mineral and extractive sector, for the trigger of nuclear weapons and, I live on our interest, in the military industry for weapons able to penetrate the protections of the armoured means and bunkers. Possiamo definire la “carica cava” (in inglese: “hollow charge” o “shaped charge”), come una carica esplosiva particolarmente sagomata in modo da concentrare l’energia della detonazione su superfici ridotte sulle quali viene massimizzata la forza dilaniatrice del fenomeno esplosivo. Le cariche cave sono usate nelle demolizioni per tagliare robuste strutture in metallo o calcestruzzo, nel settore minerario ed estrattivo, per l’innesco di armi nucleari e, campo di nostro interesse, nell’industria militare per armi capaci di penetrare le protezioni dei mezzi corazzati e dei bunker.

Historical signs Cenni storici

The phenomenon of the loaded quarry was noticed initially by Chermes Munroe in 1885 then Egon Neumann in 1911 and it was consisting in making the partial concentration of the energy caused by a gap hollowed out in a notebook of explosive. So doing, the energy was concentrated on the hollow practiced in the office, at which she was coming out run on the target sottoforma of a throw partially fluid to the temperature of peak of about 2000 centigrade degrees. Il fenomeno della carica cava fu notato inizialmente da Chermes Munroe nel 1885 poi da Egon Neumann nel 1911 e consisteva nell’operare la parziale concentrazione dell’energia causata da un vuoto incavato in un blocchetto di esplosivo. Così facendo, l’energia veniva concentrata nell’incavo praticato nella carica, dal quale essa fuoriusciva diretta sul bersaglio sottoforma di un getto parzialmente fluido alla temperatura di picco di circa 2000 gradi centigradi.

The manners with which two scholars discovered the effect of that one that then would have become “the loaded quarry” were in both singular cases. Munroe, while it was working on Naval Torpedo Station to Newport, in the United States, noticed that when there was having to detonate in the neighbourhoods of a metal plate a block from guncotton in which there was carved the name of his producer, the enrolment was transferred on the plate. If the letters were in relief compared to the rest of the guncotton, then the letters on the plate were impressed to the same way, in relief compared to the surface. I modi con cui i due studiosi scoprirono l’effetto di quella che poi sarebbe diventata “la carica cava” furono in entrambi i casi singolari. Munroe, mentre lavorava alla Naval Torpedo Station a Newport, negli Stati Uniti, osservò che quando si faceva detonare nei pressi di una lastra di metallo un blocco di fulmicotone in cui era inciso il nome del suo produttore, l’iscrizione veniva trasferita sulla lastra. Se le lettere erano in rilievo rispetto al resto del fulmicotone, allora le lettere sulla lastra venivano impresse allo stesso modo, in rilievo rispetto alla superficie.

Egon Neumann noticed instead of what the TNT (trinitrotoluene acronym or I grind) that was containing a hollow of conical shape was lacerating a metal plate that, in normal conditions, was only notched by the same quantity of explosive. Egon Neumann notò invece che il TNT (acronimo di trinitrotoluene o tritolo) che conteneva un incavo di forma conica lacerava una lastra di metallo che, in condizioni normali, veniva solo intaccata dalla stessa quantità di esplosivo.
The discoveries of two experimenters still did not find practical check up to the burst of the World War II, when the military demands imposed to the scientific research the adjusted one of explosives and more and more effective bullets against the corazzature of means and fortifications that, in the meantime, had gone little by little more and more themselves being increased. Tuttavia le scoperte dei due sperimentatori non trovarono riscontro pratico fino allo scoppio della seconda guerra mondiale, quando le esigenze belliche imposero alla ricerca scientifica la messa a punto di esplosivi e proiettili sempre più efficaci contro le corazzature di mezzi e fortificazioni che, nel frattempo, erano via via andate sempre più incrementandosi.

The effect of the loaded quarry also well-known like “effect Munroe”, was improved suddenly later covering with a thin metal lamina (it dictates liner) the hollow of the explosive; such a sagacity increased in exponential way the effect of the loaded quarries, making possible the carrying out of devices of little dimensions, transportable also at an alone man's (it be seen the German panzerfaust). In this way, on the explosion, the metal covering was destroyed and reduced to a myriad of little splinters, which were arranged in a perpendicular thin bundle to the impact surface. L’effetto della carica cava anche noto come “effetto Munroe”, venne subito dopo migliorato rivestendo di una sottile lamina metallica (detta liner) l’incavo dell’esplosivo; tale accorgimento aumentò in maniera esponenziale l’effetto delle cariche cave, rendendo possibile la realizzazione di ordigni di piccole dimensioni, trasportabili anche da un solo uomo (vedasi il panzerfaust tedesco). In questo modo, all’atto dell’esplosione, l’incamiciatura metallica veniva distrutta e ridotta in una miriade di piccole schegge, che si disponevano in un fascio sottile perpendicolare alla superficie di impatto.

It structures base Struttura base

A device to loaded quarry is typically constituted by a metal cylinder filled with explosive to high potential, a base is delimited by the trigger system, other one is closed by means of a metal covering comparatively lightly to shape quarry: typically hemispheric, parabolic or more commonly conical. As said, the huge pressure generated by the detonation fragments the metal cone and, by the composition of the forces that results from it, it goes forming a dart of splinters and gas to high temperature even more thin and fast the smaller is the corner of opening of the cone, he is typically included between 40 and 90th. Un dispositivo a carica cava è tipicamente costituito da un cilindro metallico riempito di esplosivo ad alto potenziale, una base è delimitata dal sistema di innesco, l’altra è chiusa mediante un rivestimento metallico relativamente leggero a forma cava: tipicamente semisferico, parabolico o più comunemente conico. Come detto, l’enorme pressione generata dalla detonazione frammenta il cono metallico e, per la composizione delle forze che ne consegue, va a formare un dardo di schegge e gas ad alta temperatura tanto più sottile e veloce quanto minore è l’angolo di apertura del cono, esso è tipicamente compreso tra 40 e 90°.

It structures base of a loaded quarry Struttura base di una carica cava

Composition of the forces to the detonation Composizione delle forze alla detonazione

Geometry of the cavity Geometria della cavità

As indicated, the speed of the dart depends on the geometry of the cone and also on the type of explosive and on the used materials. More the corner of opening of the cone is acute, greater will be the speed of the dart than disadvantage nevertheless of his mass distribution. A practical compromise is necessary then, besides with very acute corners, the throw tends to bifurcate or absolutely not to form. Come accennato, la velocità del dardo dipende dalla geometria del cono ed anche dal tipo di esplosivo e dai materiali utilizzati. Più l’angolo di apertura del cono è acuto, maggiore sarà la velocità del dardo a discapito però della sua distribuzione di massa. E’ necessario quindi un compromesso pratico, inoltre con angoli molto acuti, il getto tende a biforcarsi o addirittura a non formarsi.

Of against, with very wide corners of opening so much to degenerate the cone into a concave disk, the dart is not obtained any more to throw, but there will be what the Americans call EFP (acronym of: Explosively Formed Penetrator). In good substance, the detonation will produce a pre-established deformation of the concave disk before forming a projectile that will be thrown with speeds included between the 1.000 and 3.000m/s. The penetration on the target of an EFP is inferior compared to all that obtained with the dart to throw but the damages produced on the cuirasses, above all if light - middle, they are of greater entity with wide back craterizzazione (spalling). Besides, the ray of action of an EFP turns out to be considerably greater compared to that of a loaded quarry properly agreement, he depends on the diameter of the device and is typically near to 200m (against few metres of the loaded quarry). Di contro, con angoli di apertura molto ampi tanto da degenerare il cono in un disco concavo, non si ottiene più il dardo a getto, ma si avrà quello che gli americani chiamano EFP (acronimo di: Explosively Formed Penetrator). In buona sostanza, la detonazione produrrà una deformazione prestabilita del disco concavo sino a formare un proietto che verrà lanciato a velocità comprese tra i 1.000 ed i 3.000m/s. La penetrazione sul bersaglio di un EFP è inferiore rispetto a quanto ottenuto con il dardo a getto ma i danni prodotti sulle corazze, soprattutto se medio-leggere, sono di entità maggiore con ampia craterizzazione posteriore (spalling). Inoltre, il raggio d’azione di un EFP risulta considerevolmente maggiore rispetto a quello di una carica cava propriamente intesa, esso dipende dal diametro dell’ordigno ed è tipicamente prossimo ai 200m (contro i pochi metri della carica cava).

Photo to Sx: Devices EFP of several diameter Foto a Sx: Ordigni EFP di vario diametro
Photo to Dx: Sample of the generated projectileFoto a Dx: Campione del proietto generato

EFP - Sequence of formation of the projectile (first 400μs the detonation) EFP - Sequenza di formazione del proietto (primi 400μs dalla detonazione)

EFP - Animation of the sequence of formation of the projectile EFP - Animazione della sequenza di formazione del proietto

Destructive effects of an EFP Effetti distruttivi di un EFP

Some data on the physical parametres Qualche dato sui parametri fisici

To the detonation of a loaded quarry, the point of the formed incandescent dart moves very quickly, in the military systems speeds are reached included between 7.000 and 10.000m/s. After the detonation, such speeds are reached typically on times in the neighbourhood of 40 microseconds (40 millionth parts of second), the point of the cone is subjected then to the most elevated and near acceleration to 25 millions of g. With these dynamic values, if the dart strikes an obstacle, the kinetic energy is translated in pressures extremely elevated. For near speeds to 10km/s the pressure is of the order of 200GPa (2Mbar: two million bar). Alla detonazione di una carica cava, la punta del dardo incandescente formatosi si muove molto rapidamente, nei sistemi militari si raggiungono velocità comprese tra 7.000 e 10.000m/s. Dopo la detonazione, tali velocità vengono raggiunte tipicamente in tempi nell’intorno dei 40 microsecondi (40 milionesimi di secondo), la punta del cono è quindi sottoposta ad un’accelerazione elevatissima e prossima a 25 milioni di g. Con questi valori dinamici, se il dardo colpisce un ostacolo, l’energia cinetica si traduce in pressioni estremamente elevate. Per velocità prossime ai 10km/s la pressione è dell’ordine dei 200GPa (2Mbar: due milioni di bar).

Sample with the effects of a loaded quarry Provino con gli effetti di una carica cava

The pressures and the speeds are so elevated that it is the throw that the armours can be studied by hydrodynamic relations; with good approximation, ignoring the stiffness of the structures, the throw and the armours can be dealt like irrepressible fluids. The dynamic solicitation exceeds of at least thousand times the maximum resistance to the compression from the material the target of which is constituted, in these conditions the density differences become prominent only between the materials of the armour and those that constitute the dart. Le pressioni e le velocità sono così elevate che sia il getto che le armature possono essere studiate con relazioni idrodinamiche; con buona approssimazione, trascurando la rigidità delle strutture, il getto e le armature possono essere trattate come fluidi incomprimibili. La sollecitazione dinamica supera di almeno mille volte la resistenza massima alla compressione del materiale di cui è costituito il bersaglio, in queste condizioni divengono rilevanti solo le differenze di densità tra i materiali dell’armatura e quelli che costituiscono il dardo.

Loaded quarry to the rays X - The dart penetrates the metal sample at Sx's to Dx Carica cava ai raggi X - Il dardo penetra il provino metallico da Sx a Dx

That of the loaded quarry is really an extraordinary phenomenon over the course of the traditional physics, it explains this also in order that his fundamental theoretical mechanism should not have been completely explained. Quello della carica cava è davvero un fenomeno straordinario oltre la portata della fisica tradizionale, questo spiega anche perché il suo meccanismo teorico fondamentale non sia stato del tutto spiegato.

With the energies in game, a modern system to loaded quarry is able to the previous diameter of the cone penetrates steel armours up to a 7÷10 times depth. A sophisticated head with two heavy offices in tandem is able to pierce cuirasses with thickness of further 900mm. A simple grenade RPG-7, it already has a good penetration of the armours, and can have it better on the greatest part of the armoured vehicles. Also a little loaded quarry from 450 grammes of explosive turns out to be extremely destructive, and penetrates more of 350mm of armour. The gases of the explosion to the highest temperature exceed the armour plating and penetrate in the passenger compartment of the armoured means causing the explosion of the fuel and of the reserves of munitions. Con le energie in gioco, un moderno sistema a carica cava è in grado di penetrare armature di acciaio fino ad una profondità di 7÷10 volte il diametro anteriore del cono. Una sofisticata testata con due cariche pesanti in tandem è in grado di perforare corazze con spessore di oltre 900mm. Una semplice granata RPG-7, ha già una buona penetrazione delle armature, e puo’ avere la meglio sulla maggior parte dei veicoli blindati. Anche una piccola carica cava da 450 grammi di esplosivo risulta estremamente distruttiva, e penetra più di 350mm di armatura. I gas dell’esplosione ad altissima temperatura superano la blindatura e penetrano nell’abitacolo del mezzo corazzato provocando l’esplosione del carburante e delle riserve di munizioni.

As far as said, the caused drilling is substantially always inferior to the calibre of the projectile used as vector of the office. Such projectiles are preferably stabilised by means of impennaggi (for example it sacks) and not giroscopicamente. The centrifugal strength caused by the rotation of the projectile, it tends to increase in fact the diameter of the dart, reducing the efficaciousness it. Per quanto detto, la perforazione provocata è sostanzialmente sempre inferiore al calibro del proietto usato come vettore della carica. Tali proietti sono preferibilmente stabilizzati mediante impennaggi (es. razzi) e non giroscopicamente. La forza centrifuga provocata dalla rotazione del proietto, tende infatti ad incrementare il diametro del dardo, riducendone l’efficacia.

Efficaciousness and countermeasures Efficacia e contromisure

The use of the projectiles to loaded quarry presents advantages and disadvantages. The first ones are represented certainly by "practical" aspects and more precisely:L’impiego dei proietti a carica cava presenta vantaggi e svantaggi. I primi sono senz’altro rappresentati da aspetti “pratici” e più precisamente:

• Little quantities of explosive are able to perforate cuirasses a lot of spesse.
• Piccole quantità di esplosivo sono in grado di forare corazze molto spesse.
• The loaded quarry has the same penetrating power to leave aside the speed of the vector that it is carried (it acts also as a term of service).
• La carica cava ha lo stesso potere penetrante a prescindere dalla velocità del vettore che la trasporta (funziona anche da ferma).
• The characteristics above listed allow to realise light and simple anti-tank weapons to be handled, fit for the use of a military individual.
• Le caratteristiche sopra elencate consentono di realizzare armi anticarro leggere e semplici da maneggiare, adatte all’uso di un singolo militare.

The disadvantages, if we want, are in part inherent in the advantages: Gli svantaggi, se vogliamo, sono in parte insiti nei vantaggi:

• In the first place the explosion of the loaded quarry must happen over an optimal distance from the target, in the way of giving way to the "Jet" of incandescent matter of forming. Generally such a distance is given by the ogive of the bullet or of the rocket, which is usually empty and serves only like “spacer“ towards the explosive put behind, moreover for aerodynamic questions.
• In primo luogo l’esplosione della carica cava deve avvenire ad una distanza ottimale dal bersaglio, in modo da dare modo al “Jet” di materia incandescente di formarsi. In genere tale distanza viene data dall’ogiva del proiettile o del razzo, la quale è solitamente vuota e serve solo come “distanziale” nei confronti dell’esplosivo posto dietro, oltre che per questioni aerodinamiche.
• During the years there have been quite effective adjusted countermeasures against the loaded quarries, beforehand between all the “reactive cuirass” (thought up by the Israelis and named “Blazer“). This one is constituted practically by a series of containers of the size similar to a box of shoes, filled explosive to low potential. The boxes are then fixed to the cuirass of the means in certain number and, when the loaded quarry detonates, in correspondence of the point of impact one or some of the boxes explode with an effect towards the such outside to "break" the throw infuocato of the loaded quarry itself, hampering the penetration it.
• Nel corso degli anni sono state messe a punto contromisure abbastanza efficaci contro le cariche cave, prima tra tutte la “corazza reattiva” (ideata dagli israeliani e denominata “Blazer”). Questa è praticamente costituita da una serie di contenitori della grandezza simile ad una scatola da scarpe, riempiti di esplosivo a basso potenziale. Le scatole sono poi fissate sulla corazza del mezzo in un certo numero e, quando la carica cava detona, in corrispondenza del punto di impatto una od alcune delle scatole esplodono con un effetto verso l’esterno tale da “rompere” il getto infuocato della carica cava stessa, impedendone la penetrazione.

Cart M2A2 Bradley - quite visible the protection to reactive cuirass Carro M2A2 Bradley - Ben visibile la protezione a corazza reattiva

• Another countermeasure there are the distanced cuirasses, or a first corazzatura not spessa layer, intervallato with a gap and then with the true and own cuirass. In this way the first corazzatura makes detonating the projectile, while then the gap absorbs and breaks the throw of the first office that he reaches in contact with the true and own corazzatura. This beginning was carried out by the Germans in the World War II for the own tanks, on which there were mounted light cloths called spacers "Schürzen".
• Un’altra contromisura sono le corazze distanziate, ovvero un primo strato di corazzatura non spessa, intervallato da un vuoto e poi dalla corazza vera e propria. In questo modo la prima corazzatura fa detonare il proietto, mentre poi il vuoto assorbe e rompe il getto della carica prima che esso arrivi a contatto con la corazzatura vera e propria. Questo principio venne attuato dai tedeschi nella seconda guerra mondiale per i propri carri armati, sui quali vennero montati pannelli distanziatori chiamati “Schürzen”.

Panzer IV Hour - Si notice the distanced cuirasses (Schürzen) for sides and small tower Panzer IV H - Si notino le corazze distanziate (Schürzen) per fiancate e torretta

The utilisation of cuirasses distanced on armoured vehicles can have in some cases the effect opposite to that desired and rather than to hinder the effect of the loaded quarry, increases the penetration it. In fact, because of structural limitations in the length of the bullet or of the missile, the distance of detonation of the office is inferior to that one optimal. In these cases, the distanced cuirass turns out to be then counterproductive. L’utilizzo di corazze distanziate su veicoli corazzati può avere in alcuni casi l’effetto opposto a quello desiderato e piuttosto che contrastare l’effetto della carica cava, ne aumenta la penetrazione. Infatti, a causa di limitazioni costruttive nella lunghezza del proiettile o del missile, la distanza di detonazione della carica è inferiore a quella ottimale. In questi casi, la corazza distanziata risulta quindi controproducente.

Schematization of a head to loaded quarry Schematizzazione di una testata a carica cava
1:Ogiva aerodynamics; 2:Camera it empties; 3:Cono of the office (liner); 4:Detonatore; 5:Esplosivivo to high potential; 6:Spoletta piezoelectric.1:Ogiva aerodinamica; 2:Camera vuota; 3:Cono della carica (liner); 4:Detonatore; 5:Esplosivivo ad alto potenziale; 6:Spoletta piezoelettrica.

The distanced cuirasses must not be confused with them up-armour to cage, used for damaging principally the system of trigger of the RPG. The cage, in fact, interferes with the trajectory of the rocket and makes the deformation of the ogive in the attempt to interrupt the connection between the piezoelectric lighting circuit, on the part apicale of the ogive, and the system of back trigger to the office. In any case, the impact of a RPG against grills or nets, reduces the possibilities of correct trigger. The armour to cage can cause also the deviation of the projectiles or, in any case, distance the detonation point it. Le corazze distanziate non devono essere confuse con le sovra-armatura a gabbia, utilizzate principalmente per danneggiare il sistema di innesco degli RPG. La gabbia, infatti, interferisce con la traiettoria del razzo ed opera la deformazione dell’ogiva nel tentativo di interrompere la connessione tra il circuito di accensione piezoelettrico, sulla parte apicale dell’ogiva, ed il sistema di innesco posteriore alla carica. In ogni caso, l’impatto di un RPG contro griglie o reti, riduce le possibilità di corretto innesco. L’armatura a gabbia può anche causare la deviazione dei proietti o comunque, distanziarne il punto di detonazione.

Cart Stryker - notices her up-armour to Itself to cage Carro Stryker - Si noti la sovra-armatura a gabbia

Final signs Note finali

On this article we have schematised and picked up a good part of the information and of the traceable images of greater interest about web and relative to the phenomenon of the loaded quarry. We wish ourselves that the synthesis work made soddisfi fully the expectations and the curiosity of our readers.Su questo articolo abbiamo schematizzato e raccolto una buona parte delle informazioni e delle immagini di maggiore interesse reperibili su web e relative al fenomeno della carica cava. Ci auguriamo che il lavoro di sintesi effettuato soddisfi appieno le aspettative e la curiosità dei nostri lettori.

Striker SIG with sub-millimetric incision (image to the SEM) Percussore SIG con incisione sub-millimetrica (immagine al SEM)

The microincision for the fire-arms (in English: microstamping), also said “ballistic imprinting” or “ballistic incision” or “microstamping“ is still that technique that has been developed by the reason of helping the identification of the weapons with forensic ballistics. Developed and patented in 1990 of Todd Lizotte and Orest Ohar, she exploits the use of the technology laser to carve a microscopic marking on the point of the striker or on the face of the breech (or on other parts of the weapon that enter into contact with the case, typically: extractor, espulsore and chamber of cartridge). La microincisione per le armi da fuoco (in inglese: microstamping), anche detta “imprinting balistico” o “incisione balistica” od ancora “microstampigliatura” è quella tecnica che è stata sviluppata con lo scopo di agevolare l’identificazione delle armi in balistica forense. Sviluppata e brevettata nel 1990 da Todd Lizotte e Orest Ohar, essa sfrutta l’uso della tecnologia laser per incidere una marcatura microscopica sulla punta del percussore o sulla faccia della culatta (o su altre parti dell’arma che entrano in contatto con il bossolo, tipicamente: estrattore, espulsore e camera di cartuccia).

Typical hemispheric striker on which the microincised codes have been added Tipico percussore semisferico su cui sono stati aggiunti i codici microincisi
(1) primary serial code; (2) indented secondary code; (3) radial verification code; (4) production code(1) codice seriale primario; (2) codice secondario dentellato; (3) codice radiale di verifica; (4) codice di produzione

When the weapon fires the blow, these incisions are transferred by the breech to the bottom of the case because of the pressure generated by the deflagration or it impressed on the dessert bowl of the trigger with the push of the striker. After the shot, the cases are expelled maintaining such microscopic marks recovered by the police and examined by the experts of forensic ballistics, it becomes possible to obtain information to use for tracing the weapon with the production out to the last recorded owner. This technology is obligatory in California for all the weapons produced from the 1st January 2010. Quando l’arma esplode il colpo, queste incisioni vengono trasferite dalla culatta al fondello del bossolo a causa della pressione generata dalla deflagrazione o impresse sulla coppetta dell’innesco dall’urto del percussore. Dopo lo sparo, i bossoli vengono espulsi mantenendo tali segni microscopici, recuperati dalla polizia ed esaminati dagli esperti di balistica forense, diviene possibile ottenere informazioni da utilizzare per tracciare l’arma dalla produzione all’ultimo proprietario registrato. Questa tecnologia è obbligatoria in California per tutte le armi prodotte a partire dal 1° Gennaio 2010.

Detail to the SEM of a hemispheric striker Particolare al SEM di un percussore semisferico
Several incisions of the code are noticed: primary, secondary indented, radial of verification.Si notano le varie incisioni del codice: primario, secondario dentellato, radiale di verifica.

The ballistic incisions must not be confused with the “ballistic prints“, these last in fact are the prints left by the organs of the weapon: typical for model (prints of class) or detailed bills of the single weapon (peculiar prints). These last are caused preskilfully by marks of working and usury on the parts of the weapon. On the bullet you cause the microstriature at his transit in cane or particular marks left on the case at striker, breech, extractor or espulsore, they return between this prints typology. Le incisioni balistiche non devono essere confuse con le “impronte balistiche“, queste ultime infatti sono le impronte lasciate dagli organi dell’arma: tipiche per modello (impronte di classe) o specifiche della singola arma (impronte peculiari). Queste ultime sono causate prevalentemente da segni di lavorazione ed usura sulle parti dell’arma. Le microstriature sul proiettile provocate dal suo transito in canna oppure particolari segni lasciati sul bossolo da percussore, culatta, estrattore od espulsore, rientrano tra questa tipologia di impronte.

Comparing between “ballistic prints” on the bottoms Comparazione tra “impronte balistiche” sui fondelli
To notice that on the image to Sx, the cases are of same mark and fire you at the same weapon, the change of the print of the striker is necessary to attribute to the different State lottery of production of the munitions. To Dx, comparing of the prints left by the breech.Da notare che sull’immagine a Sx, i bossoli sono di medesima marca e sparati dalla stessa arma, il cambiamento dell’impronta del percussore è da attribuire al differente lotto di produzione delle munizioni. A Dx, comparazione delle impronte lasciate dalla culatta.

Analysis 3D of the print of a striker Analisi 3D dell’impronta di un percussore

Analysis 3D of the micro - striature of a bullet Analisi 3D delle micro-striature di un proiettile

For the ballistic incisions instead it is a question of appending only codes (essentially a number of series) on the striker, on the breech, on the espulsore or on the extractor of the weapon. Generally, the most frequent example is that of the striker, but in fact there might be markings in more parts of the weapon. Each mechanical element that strikes or presses against the body of the case is a potential place of “imprinting“ of the codes. This includes the interior of the chamber of cartridge even if in automatic or semiautomatic weapons, during the extrapolation of the case one is still present certain pressure in cane that leads the case itself to the expansion. The abrasion that derives from it, against the walls of the chamber of cartridge, might disturb the final legibility of the code. Per le incisioni balistiche invece si tratta di apporre codici unici (essenzialmente un numero di serie) sul percussore, sulla culatta, sull’espulsore o sull’estrattore dell’arma. In genere, l’esempio più frequente è quello del percussore, ma in realtà potrebbero esserci marcature in più parti dell’arma. Ogni elemento meccanico che colpisce o preme contro il corpo del bossolo è un potenziale luogo di “imprinting” dei codici. Questo include l’interno della camera di cartuccia anche se in armi automatiche o semiautomatiche, durante l’estrazione del bossolo è ancora presente una certa pressione in canna che porta il bossolo stesso all’espansione. L’abrasione che ne deriva, contro le pareti della camera di cartuccia, potrebbe disturbare la leggibilità finale del codice.

Microincisions impressed on the bottom of a case Microincisioni impresse sul fondello di un bossolo
To Sx the code impressed by the breech, that one impressed by the striker, notices the "indented" additional code to Dx.A Sx il codice impresso dalla culatta, a Dx quello impresso dal percussore, si noti il codice aggiuntivo “dentellato”.

The technique of the microincisions has supporters and detractors. In general, the groups that support the control and the limitation of the weapons, assert that the microstamping would allow to go back to the last recorded owner of the weapon whose cases have been discovered on the scene of the crime, the microstamping would let trace also the illegal weapons commerce. For the detractors of this technology instead, the microincisions trace out the last recorded owner of the weapon but not the person who has used her really. In case of a stolen weapon, since it happens for any fire-arms used in the crime, the microincision he would not lead the culprit. Besides, it individualises without scruples they might pick up cases I swerve in the pulling polygons and to put them on the scene of the crime supplying false proofs against innocent persons, distracting also the work of the investigators. The microincisions can be eliminated also easily substituting specific parts of the weapon or, knowing the positioning it, abrading opportunely the codes. At last, the imprinting turns out to be ineffective for the revolvers. La tecnica delle microincisioni ha fautori e detrattori. In generale, i gruppi che appoggiano il controllo e la limitazione delle armi, sostengono che il microstamping consentirebbe di risalire all’ultimo proprietario registrato dell’arma i cui bossoli sono stati rinvenuti sulla scena del crimine, il microstamping permetterebbe anche di rintracciare il commercio illegale di armi. Per i detrattori di questa tecnologia invece, le microincisioni tracciano l’ultimo proprietario registrato dell’arma ma non la persona che l’ha usata effettivamente. Nel caso di un’arma rubata, come avviene per alcune armi da fuoco usate nel crimine, la microincisione non condurrebbe al colpevole. Inoltre, individui senza scrupoli potrebbero raccogliere bossoli scarto nei poligoni di tiro e porli sulla scena del crimine fornendo prove false contro persone innocenti, distraendo anche il lavoro degli investigatori. Le microincisioni possono anche essere facilmente eliminate sostituendo parti specifiche dell’arma o, conoscendone il posizionamento, abradendo opportunamente i codici. Infine, l’imprinting risulta inefficace per i revolver.

Microincisions for a Glock in 9×19 after 1400 blows Microincisioni per una Glock in 9×19 dopo 1400 colpi
To Sx, the code impressed by the striker on the trigger, to Dx the image of the striker.A Sx, il codice impresso dal percussore sull’innesco, a Dx l’immagine del percussore.

The technique is in phase of test, studies led by the developers of the technology, between which a stress test to 2.500 blows, they show a percentage of legible transfer of 100 % (to notice that the typical cycle of life of a military pistol or of police is an order of superior size). Also when the microincision is removed (and this asks for technical knowledge on the positioning of the code, on the mechanics of the fire-arms and the use of utensils) the modification marks are still transferred on the case and identifiable. La tecnica è in fase di test , studi condotti dagli sviluppatori della tecnologia, tra cui un test di stress a 2.500 colpi, mostrano un tasso di trasferimento leggibile del 100% (da notare che il ciclo di vita tipico di una pistola militare o di polizia è un ordine di grandezza superiore). Anche quando la microincisione viene rimossa (e questo richiede conoscenze tecniche sul posizionamento del codice, sulla meccanica delle armi da fuoco e l’uso di utensili) i segni di modifica sono ancora trasferiti sul bossolo e identificabili.

More than to the practical and legal lapels of the microincision, we have been made curious by the necessary technique to carry the ballistic imprinting out and the obtained mechanical result, this and from the layout of the system in California the present article has spurted actually. Progressing of the technique promises always new and interesting developments. Più che ai risvolti pratici e legali della microincisione, siamo stati incuriositi dalla tecnica necessaria per eseguire l’imprinting balistico e dal risultato meccanico ottenuto, da questo e dall’implementazione del sistema in California è di fatto scaturito il presente articolo. Il progredire della tecnica promette sempre nuovi ed interessanti sviluppi.

This article is born at a short widening of all that already shown on the recoil of the light weapons and specific to the definition of the secondary recoil. Quest’articolo nasce da un breve approfondimento di quanto già esposto sul rinculo delle armi leggere e specifico alla determinazione del rinculo secondario.

We know that the recoil undergone by a weapon turns out to be decomposable in two predominant elements: the primary recoil, due to the acceleration in cane of propellant and projectile; and the secondary recoil, due to the effect jet gases of deflagration expelled from the cane. The calculation of the secondary recoil turns out to be complex and often for his definition he becomes a reference to the residual pressure in flight, value also of not easy surveying. Sappiamo che il rinculo subito da un’arma risulta scomponibile in due elementi predominanti: il rinculo primario, dovuto all’accelerazione in canna di propellente e proietto; ed il rinculo secondario, dovuto all’effetto jet dei gas di deflagrazione espulsi dalla canna. Il calcolo del rinculo secondario risulta complesso e spesso per la sua determinazione si fa riferimento alla pressione residua in volata, valore anch’esso di non facile rilevazione.

As already shown, an approximate relation of the total recoil is the next one: Come già esposto, una relazione approssimata del rinculo totale è la seguente:

I_t = (I_t1) (I_t2) = (m_p•V₀) (m_po•K•V₀) I_t=(I_t1) (I_t2)=(m_p•V₀) (m_po•K•V₀)

Then, how do I dictate, the total recoil impulse is the sum of a component equal to the mass of the projectile m_p for the own one V₀ (primary recoil, I_t1) and of a component equal to the mass of the propellant m_po for K times V₀ (secondary recoil, I_t2) with K•V₀ that defines the esteemed middle speed of the gases expelled in flight. Quindi, come detto, l’impulso totale di rinculo è la somma di una componente pari alla massa del proietto m_p per la propria V₀ (rinculo primario, I_t1) e di una componente pari alla massa del propellente m_po per K volte V₀ (rinculo secondario, I_t2) con K•V₀ che definisce la velocità media stimata dei gas espulsi in volata.

I_t1 is in other words the quantity of motion of the mass of propellant that, under shape of gas, is expelled from the flight of the weapon with a superior speed to that one of the bullet (the deflagration gases, in closeness of the flight, exceed the bullet) slowing down progressively up to a not reached at all speed when the propellent pressure equals that one atmospheric. Without penetrating into the thermodynamics of the shot and simplifying the most possible the calculations, many authors use a value of K determined empiricamente, when there was bringing near the middle speed of the gases of deflagration to K turned the speed of exit of the bullet. I_t1 è in altre parole la quantità di moto della massa di propellente che, sotto forma di gas, viene espulsa dalla volata dell’arma ad una velocità superiore a quella del proiettile (i gas di deflagrazione, in prossimità della volata, superano il proiettile) rallentando progressivamente sino ad una velocità nulla raggiunta quando la pressione propellente eguaglia quella atmosferica. Non addentrandosi nella termodinamica dello sparo e semplificando il più possibile i calcoli, molti autori usano un valore di K determinato empiricamente, approssimando la velocità media dei gas di deflagrazione a K volte la velocità di uscita del proiettile.

In many texts, the coefficient K results including between 1 and 2, the majority exactly will choose near values to himself to the maximum limit for strong loading and short canes, near values at least for loading to lower pressure and canes comparatively long. The value of K considered for example in “The British Text Book Of Small Arms” (1929) and then retaken at the American general's J.S's. Hatcher and published in his “Hatcher' s Notebook” (1947) it is typically equal to 1.75, value used often for the rifles; for the pistols (revolver and semiautomatic) the value of 1.5 is used often so as for the rifles to smooth cane of middle length, value reduced to 1.25 if the cane has greater length. In molti testi, il coefficiente K risulta compreso tra 1 e 2, più esattamente si sceglieranno valori prossimi al limite massimo per forti caricamenti e canne corte, valori prossimi al minimo per caricamenti a più bassa pressione e canne relativamente lunghe. Il valore di K considerato ad esempio in “The British Text Book Of Small Arms” (1929) e poi ripreso dal generale americano J.S. Hatcher e pubblicata nel suo “Hatcher’s Notebook” (1947) è tipicamente pari a 1.75, valore usato spesso per le carabine; per le pistole (revolver e semiautomatiche) è sovente usato il valore di 1.5 così come per i fucili a canna liscia di media lunghezza, valore ridotto ad 1.25 se la canna ha lunghezza maggiore.

To improve the reliability of the value assigned to K, he should be adapted as the length of the cane of the weapon, of the trend pressorio and of the typology of (vivacious / progressive) propellant, besides K it should be reduced to growing of the V0. Per migliorare l’affidabilità del valore assegnato a K, esso dovrebbe essere adattato in funzione della lunghezza della canna dell’arma, dell’andamento pressorio e della tipologia di propellente (vivace/progressivo), inoltre K dovrebbe ridursi al crescere della V0.

Loving us better to orientate in the choice of an adequate coefficient K, we have asked for the authoritative opinion of the doctor Derek Allsop, teacher close to the military academy of Cranfield (UK) and specialist in thermodynamics and mechanics of the fluids. Doctor. Allsop, as well as having studied the optimisation of some fire-arms has been a consultant for several defence systems and it has also published some books about the light weapons, about systems of weapon and cannons (one between these is: "Essential Guide To Military Small Arms”). Doctor. Allsop advises us to use the next semi-empiric formula that seems to find good check in the experimentation (above all for weapons of middle calibre): Volendoci meglio orientare nella scelta di un adeguato coefficiente K, abbiamo chiesto l’autorevole parere del dr. Derek Allsop, docente presso l’accademia militare di Cranfield (UK) e specializzato in termodinamica e meccanica dei fluidi. Il dr. Allsop, oltre ad aver studiato l’ottimizzazione di alcune armi da fuoco è stato consulente per vari sistemi di difesa ed ha anche pubblicato alcuni libri sulle armi leggere, su sistemi d’arma e cannoni (uno tra questi è: ”Essential Guide To Military Small Arms”). Il dr. Allsop ci consiglia di usare la seguente formula semi-empirica che pare trovare buon riscontro nella sperimentazione (soprattutto per armi di medio calibro):

with V₀: speed in flight of the bullet (in m/s) con V₀: velocità in volata del proiettile (in m/s)

To follow, there are you the trend of K while growing of the V₀: A seguire, eccovi l’andamento di K al crescere della V₀:

Since you can notice, the reference values are generally superiors to the interval between 1 and 2 with good closeness to 1.75 in the range of speed expressed by the rifles but, certainly further 2 for the short weapons. In other words, comparing this relation compared to the typical values used by other authors, the effect of the secondary recoil is considered on average the majority marked on the budget of the total recoil. Come potete notare, i valori di riferimento sono generalmente superiori all’intervallo tra 1 e 2 con buona prossimità ad 1.75 nel range di velocità espresso dalle carabine ma, certamente oltre 2 per le armi corte. In altre parole, confrontando questa relazione rispetto ai valori tipici usati da altri autori, l’effetto del rinculo secondario viene mediamente considerato più marcato sul bilancio del rinculo totale.

Such a relation will let us now calculate the majority easy and we hope more correctly, the effect of the secondary recoil. Tale relazione ci permetterà adesso di calcolare più agevolmente e speriamo più correttamente, l’effetto del rinculo secondario.