Presentazione:
Nello studio balistico dello Jedi 106 sono stati messi a confronto i dati sensibili del funzionamento di questo arbaléte “monoelastico” armato con aste di diametri diversi e con due tipi di elastico differenti.

L’asta da 6.5 mm di diametro con elastico da 19.5 mm di diametro è risultata la soluzione che ha offerto le prestazioni migliori.

Quale sarà la soluzione più opportuna per il Superjedi?

In questo capitolo voglio dare una risposta a questa domanda.

Il Superjedi è stato presentato in un altro articolo all’interno di questo sito Web.

Senza approfondirne, perciò, la descrizione ritengo utile segnalare che nelle mie intenzioni, questo arbaléte 106 che monta un doppio elastico circolare è nato come l’arma ideale (nel Mediterraneo) per la cattura dei pelagici (non più di 50 kg), di grossi serranidi e di grandi Dentici ( quelli che si tengono a più di quattro metri della punta del fucile).

Nel caso dei pesci di grande mole una maggiore velocità dell’asta incrementa in maniera determinante l’energia di penetrazione nelle loro spesse carni, mentre nel caso del Dentice, pesce dai tempi di reazione rapidissimi, anticipa la schivata dell’asta.

Nella nostra fionda virtuale, utile esempio per comprendere il fenomeno balistico, vogliamo montare un doppio elastico per incrementare la velocità del sasso da lanciare, di quando dovremo aumentare la massa del sasso e quale diametro dovranno avere gli elastici per raggiungere il miglior risultato balistico?

L’obiettivo è di ottimizzare l’aumento della massa dell’asta in rapporto alla maggiore potenza di lancio installata, per giungere ad una velocità media nel percorso effettuato dalla freccia superiore a quella dello Jedi 106.

Ricordo ancora che il metodo che ho adottato in questa ricerca è scientifico, ovvero si fonda sulla elaborazione di dati oggettivi, di prove documentali raccolte con una videocamera ad alta velocità.

E’ personale solo l’interpretazione di alcuni fenomeni (anche se redatta nel rispetto delle leggi della meccanica classica) e di certi comportamenti balistici, che potranno lasciare il lettore interdetto o quanto meno sorpreso.

Per far comprendere meglio l’affermazione precedente porto un esempio: gli uomini del nostro tempo hanno imparato che i dati matematici( numeri)conclusivi  di una elezione politica  popolare possono essere interpretati, dagli  schieramenti politici che si sono presentati alla scelta degli elettori, in maniera differente, a volte anche contrastante! Invito perciò ad una lettura critica delle mie interpretazioni fisiche, sia in ragione della novità di questa ricerca ( non  mi risulta esistano studi analoghi da prendere come riferimento )sia per un certo empirismo che accompagna la mia attività (non sono un ricercatore puro, ma un cacciatore che studia, soggetto ad essere  influenzato dagli esiti venatori). Segnalatomi eventuali errori.

Le aste e gli elastici impiegati nelle prove:
Uno dei risultati più sorprendenti di questa ricerca ha riguardato l’influenza balistica dell’aletta (vedi capitolo precedente) che nell’armamento  degli Jedi ho scelto di montare rivolta verso il basso, nell’intento di ottenere una correzione nella traiettoria della punta dell’asta alla fine della sua gittata.

E’ logico prevedere che altri particolari dell’asta provochino reazioni idrodinamiche imprevedibili (come poi è accaduto), perciò, le aste adottate nelle prove devono essere debitamente presentate prima dello studio e della discussione relativa ai diagrammi delle loro velocità.

ASTA DAPIRAN DA 6.5 mm aletta verso il basso:

Per il mio arbaléte più lungo e più potente, il Superjedi, ho studiato e progettato un’asta specifica dove l’aggancio dei due archetti non si realizza dentro un intaglio ricavato nell’asta, ma su pernetti piantati trasversalmente rispetto all’asse longitudinale dell’asta.

Questa soluzione riduce notevolmente il sollevamento della coda dell’asta (tipico delle aste con le “tacche”) quando esce dal meccanismo di sgancio (fenomeno già affrontato teoricamente in altro articolo sugli arbalétes pubblicato in questo sito).

L’asta con i pernetti vuole ovviare anche ad un grave inconveniente delle aste con le tacche: la riduzione eccessiva della sezione resistente dell’asta in corrisponda degli intagli e la conseguente fragilità della freccia nel caso di catture “importanti”.

Ho ritenuto sempre la fragilità di questo tipo di aste un limite tecnico degli arbalétes, soprattutto in rapporto ai fucili oleopneumatici che montano aste lisce.

In effetti, le aste con le tacche negli arbalétes, sono impiegate quasi esclusivamente in Europa, mentre nel resto del mondo si impiegano aste, generalmente di diametro maggiore, con delle pinnette saldate sulla superficie superiore dell’asta (soluzione simile a quella scelta nell’asta Dapiran).  

Il questo nuovo modello d’asta ho montato sulla punta, quasi in aderenza alla aletta, una protesi troncoconica per migliorare la penetrazione dell’asta nelle carni del pesce, visto che questo arbaléte è rivolto a pesci di grande mole.

Nell’esperienza di tutti i pescatori subacquei, con una certa pratica, c’è la squama, o il pezzetto di lisca imprigionata nella fessura tra aletta e superficie esterna dell’asta che blocca l’apertura dell’aletta e fa sfilare il pesce: il piccolo cono metallico montato sulla punta davanti all’aletta evita questo inconveniente.

Anticipo subito che questa sporgenza, purtroppo, ha aumentato la resistenza idrodinamica riducendo oltre le mie previsioni la velocità dell’asta da 6.5 mm di diam.

Molte soluzioni tecniche, a volte ottimizzano una caratteristica di un prodotto peggiorandone altre. Un progettista/produttore opera sempre delle scelte di compromesso favorendo una qualità specifica od un’altra di ciò che costruisce.

 Per esempio le aste relativamente corte che adotto negli Jedi migliorano notevolmente il brandeggio del fucile ma riducono la massa inerziale dell’asta riducendo l’efficacia della penetrazione nella carne del pesce. Nel caso della protesi troncoconica sulla punta dell’asta la mia intenzione era di migliorare la penetrazione nonostante la ridotta lunghezza dell’asta (ed è puntualmente avvenuto) ma si è ridotta sensibilmente la velocità di navigazione dell’asta riducendo paradossalmente l’energia di penetrazione.

Conclusione: non valeva la pena montare questo accessorio!

In definitiva nell’asta Dapiran la soluzione dei pernetti nelle prove si è rivelata vincente mentre quella della protesi troppo penalizzante per i valori velocità ed energia!

ASTA DEVOTO DA 7 mm aletta verso il basso:
Non avendo a disposizione un’asta da 7 mm di diam. con i pernetti, per poter condurre ugualmente le prove ho montato un’asta con le tacche della produzione di serie Devoto, con la sola modifica dell’aletta rivolta verso il basso.

Ho dovuto cambiare l’archetto perché l’archetto per l’aggancio ai pernetti non si può montare il mio archetto snodato in monofilo d’acciaio.

In sostanza, per la prova con l’asta Devoto ho montato altri due elastici con archetto differente, questo può aver falsato un po’ la prova/confronto dato che gli elastici col nuovo archetto possono essere stati tagliati qualche millimetro più lunghi o più corti fornendo una trazione di qualche chilo differente, Questo va tenuto presente anche se dubito abbia avuto un effetto sensibile sulle velocità raggiunte dalle aste.

Anche  l’assenza della sporgenza dei pernetti, in questa asta, sicuramente migliora la penetrazione ed il raggiungimento di una maggiore velocità, tuttavia, per altre prove confronto realizzate col Minijedi (di cui scriverò prossimamente) ho potuto verificare che la resistenza idrodinamica procurata dalle sporgenze delle aste con pernetti non si riesce ad apprezzare nelle misurazioni.

Confronto tra l’asta con le tacche e l’asta con i pernetti:

Nel fotogramma riportato sopra, scattato dopo un centesimo di secondo, il fenomeno del sollevamento della coda dell’asta è particolarmente evidente. Il fucile rappresentato è lo Jedi 106 con la sua asta di serie (Devoto 6.5 mm di diam/ 140 cm di lungh.)

Il sollevamento della coda dell’asta sopra la guida integrale provoca una flessione verso il basso che, successivamente, al sollevamento della punta del fusto (dovuta al momento di rinculo) e la conseguente flessione dell’asta nell’altro senso, produce una ondulazione in uscita dell’asta cui si deve addebitare una maggiore resistenza idrodinamica rispetto ad un’asta che esca indeformata.

 E’banale evidenziare che tale fenomeno, oltre a ridurre l’energia e la velocità dell’asta, compromette anche la precisione del tiro!

Il fotogramma riportato sopra, invece, fotografa il Superjedi che sta lanciando la sua asta di serie da 6.5 mm di diam e 140 cm di lunghezza sulla quale sono stati applicati due pernetti.

La distanza percorsa dall’asta è approssimativamente la stessa del fotogramma riguardante lo Jedi 106. Si può notare che la coda  si è sollevata molto meno sulla guida integrale ricavata nel fusto, rispetto al fotogramma precedente,

La balistica del lancio è  migliorata  nonostante la maggiore trazione esercitata dagli elastici (dai 50/60 kg di trazione del 106 siamo passati ai 80/90 kg circa del Superjedi).

Il diagramma velocità / distanza percorsa dalla punta dell’asta.

Il diagramma  è stato ricavato facendo una media delle velocità della punta dell’asta ogni 25 cm di avanzamento per ridurre l’influenza dell’errore nella lettura dell’avanzamento ad ogni millesimo di secondo. Questa parte è stata elaborata dal mio collaboratore Fulvio Calvenzi

Discussione delle curve: velocità dell’asta/avanzamento della punta

Jedi 106 e Superjedi.

Il modello Jedi 106 e il Superjedi impiegato nelle prove montano aste simili: diametro 6.5mm lunghezza 140cm.

La maggiore potenza installata nel Superjedi, a fine gittata, avrebbe dovuto offrire prestazioni balistiche dell’asta superiori, invece, (confronto tra linea tratteggiata blu, il 106, e la linea continua blu, il Superjedi) a 4.5 metri dalla punta del fucile la velocità dello Jedi 106 è superiore a quella del Superjedi.

Com’è stato possibile?

L’asta del Superjedi parte con un’accelerazione impressionante, quasi 31 m/sec ma  dopo tre metri  accusa un freno: decelera vistosamente rispetto all’asta del 106.

Cosa è accaduto?

Posso azzardare una spiegazione per deduzione avendo condotto delle misurazioni su un’asta da 6.5 mm di diametro sulla quale avevo montato in coda delle ali infilate in una scanalatura in modo da ricavarne una specie di Flap stabilizzatore esattamente come nelle frecce degli archi (nelle mie intenzioni, volevo contenere il sollevamento della coda dell’asta (fenomeno mostrato nei primi fotogrammi di questo articolo).

 La coda dell’asta con le ali effettivamente  si solleva di meno rispetto a quella liscia,  ma rallenta vistosamente fino a perdere  il 20% della sua velocità a fine gittata.

Si può concludere che ogni sporgenza sull’asta si paga in termini di energia dispersa in lavoro dissipato dalle resistenze idrodinamiche, quindi, nel tentativo di  migliorare la balistica della traiettoria ho peggiorato le prestazioni dinamiche!

La tangente trigonometrica alla curva della velocità/avanzamento della punta in ogni suo punto (l’inclinazione della retta tangente alla curva rispetto all’asse orizzontale) rappresenta l’accelerazione dell’asta: nel caso del Superjedi con asta da 6.5 la decelerazione nel primo metro e mezzo di tragitto è fortissima, indice di una forte resistenza idrodinamica che l’asta incontra in quel tratto, superiore a quella del modello 106 (che avevamo constatato dal fotogramma dopo un centesimo di secondo dal lancio non viaggiava poi così bene!).

Discussione delle curve: velocità dell’asta/avanzamento della punta

Superjedi armato con asta da 6.5 mm e asta da 7 mm.

Le prestazioni dell’asta da 7 mm di diam. sono veramente sorprendenti: la velocità di 17 m/sec (61 km/h) raggiunta dopo un percorso di 4 metri supera la velocità di spostamento della maggioranza dei pesci…

Nella comparazione con l’asta da 6.5, ma anche rispetto allo Jedi 106 , il Superjedi armato con asta da 7 mm raggiunge una velocità di 2 m/sec superiore (7.2 km/h).

Nell’indagine sull’andamento della velocità, il fenomeno che mi ha stupito di più è la supremazia costante dell’asta da 7 mm rispetto all’asta di diametro inferiore, a parte il picco di velocità che l’asta da 6,5 mm ha dimostrato in uscita dal fucile.

Nelle prove in vasca, l’asta da 6.5 nel campo del tiro utile non è mai stata più veloce dell’asta da 7 mm., probabilmente, la protesi conica montata sulla punta falsa il confronto tra le prestazioni delle due aste.

Nel mio Superjedi armato con asta da 6.5 ho già provveduto a smontare la protesi conica (è sufficiente un colpo di martello assestato sulla base larga del cono verso la punta), sono convinto che senza il cono l’asta viaggi più velocemente, ma senza videocamera ad alta velocità non sono più in grado di misurare i nuovi valori.

Si può fare una considerazione grafica, però, se al picco di velocità raggiunta dall’asta da 6.5 si toglie il brusco rallentamento dovuto alla protesi conica, assegnando l’inclinazione del grafico dell’asta da 6.5 senza protesi ma con le tacche, si ottiene un andamento della velocità dell’asta da 6.5 decisamente migliore con velocità anche superiori a quella dell’asta da 7 mm almeno in un primo tratto della traiettoria.

Diagramma dell’energia dell’asta in rapporto all’avanzamento della punta.

Questo diagramma mette ancora più in evidenza le migliori prestazioni balistiche dell’asta da 7 mm per la soluzione da adottare nel Superjedi.

L’energia dell’asta da 7 mm dopo  quattro metri è 60 Jaule mentre per l’asta da 6.5 mm si raggiungono solo 42 Jaule .

In termini percentuali l’asta da 7 mm raggiunge circa il 50 % in più di energia alla fine del tiro utile.

Importanza dei materiali impiegati nella costruzione delle aste:

Questo paragrafo non si avvale di un confronto diretto tra i materiali solitamente impiegati nelle aste , ma al riguardo, anche senza prove specifiche, per deduzione dalle prove eseguite in vasca, si possono trarre alcune conclusioni importanti.

Un’asta storta non garantisce ne una balistica corretta ne valori dinamici accettabili.

Nell’uso può verificarsi una stortura accidentale dell’asta  o per aver colpito una roccia o per la reazione violenta di un pesce di grossa taglia.

In questo caso se non si riesce a raddrizzare l’asta (operazione sempre molto difficile vista la memoria degli acciai impiegati per questi articoli) conviene sostituire l’asta.

La ricerca degli acciai per l’impiego nelle aste, a mio parere, deve rivolgersi ad acciai che oltre ad un grande durezza (almeno 40 punti Rockwel) per garantire a lungo una punta affilata, diano garanzia di una grande rigidità.

Attualmente soddisfano a queste richieste solo gli acciai armonici.

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