La moda del Roller gun

 


Premetto che in questo articolo non voglio esprimere alcun giudizio personale aprioristico su questo modello di arbaléte che, come tutti gli attrezzi impiegati nella pesca subacquea, ha una sua funzionalità, dei pregi e dei difetti, che si possono compensare (correggere) con una particolare tecnica di tiro.

Voglio invece rilevare come nel nostro settore si alternino mode che prevedono l'uso di un particolare fucile presentato quale panacea per catture esaltanti, mentre nella migliore delle ipotesi tale attrezzo equivale ai prodotti già esistenti sul mercato, e nel caso del Roller forse con qualche problema in più rispetto agli altri modelli.

In Italia: quaranta anni fa la moda del fucile a molla, trenta anni fa la moda del fucile oleopneumatico, dieci anni fa: quella dell'arbaléte in carbonio, ora quella del roller gun.

Io, come anziano pescatore subacqueo ho attraversato queste mode e li ho usati tutti, catturando senza distinzione bei pesci con ogni attrezzo.

Non posso iniziare l'analisi della moda di questo arbaléte sul quale ho scritto un trattato disponibile presto anche sul mio sito e al quale aggiungerò in queste pagine alcune osservazioni, senza far notare al lettore come questi attrezzi ad elastici siano oggetto di un bricolage inesauribile da parte degli appassionati pescatori subacquei, data l'apparente semplicità del prodotto, al punto che, si è coniata la parola "arbageppetti" per indicare i numerosissimi pescatori che si dilettano nel "fai da te", nel costruirsi il proprio fucile ad elastici col fusto di legno.

Sembra che nessuno possa rinunciare alla tentazione di fare il suo manico di scopa con una impugnatura e due elastici ed esaltarsi del pesce che riesce a catturare (soddisfazione doppia).

La mania degli arbageppetti, nonostante i tanti suggerimenti che si possono ricavare dai social network, a mio parere, in alcuni casi per averli provati, non portano mai ad un attrezzo stabile, preciso, pratico nell'uso, maneggevole come gli arbalétes costruiti da chi su questi attrezzi ha una competenza decennale sia nella costruzione e ancor più nel loro impiego.

Rilevo un parallelo col fenomeno dilagante delle clips delle proprie catture postati in vari siti web (alcuni ci fanno qualcosa di simile ai servizi di matrimonio) e i miei video, ma anche quelli di altri impresari del settore, che ormai hanno rinunciato a produrre video vista la concorrenza gratuita sul web dei dilettanti e l'ormai diffusa pratica della condivisione degli audiovisivi.

Il modello Roller Gun esiste dagli anni 50, nasce probabilmente in Australia, negli USA o in Giappone, è stato successivamente importato in Europa, oggetto di brevetto per certe soluzioni sia da parte di francesi, spagnoli e non ultimi di italiani.

E' un modello che ha sessanta anni eppure è poco diffuso nel mondo: da un continente all'altro è prevalso l'uso degli arbalétes a più elastici circolari, nel libro di Terry Maas, " Blue water Hunting" (riferimento mondiale per la pesca nel blu a grandi prede), questo modello non viene neppure citato!

Ci sono delle ragioni strutturali: costruire un roller gun con più di due elastici è un'impresa, ci ha provato il californiano Jack Prodanovich e potete vederli su Internet, ma bisogna riconoscere che sono assai complessi e di non semplice impiego.

Un fucile che monta sei elastici circolari, come potenza di lancio dell'asta, non troverà confronti con qualunque rollergun esistente, almeno, per chi ha una cultura tecnica anche semplice, dato che si sommano le singole potenze di lancio dell'asta di ogni elastico circolare e se non bastano se ne aggiungono altri...

Questo spiega la scarsa diffusione del modello rollergun nel mondo in sessanta anni di pesca subacquea in tutti i continenti e in tutti i mari.

Dobbiamo invece venire in Italia nel 2010 o giù di lì per doverci ricredere: è ovvio che l'italico ingegno va ben oltre lo sforzo mondiale su questi attrezzi!

Ho scritto queste considerazioni solo impostando il confronto ideale tra rollergun e arbaléte a più elastici circolari sulla potenza di lancio dell'asta, senza approfondire altre caratteristiche funzionali dell'attrezzo che prenderò in esame in seguito.

 

Balistica delle armi terrestri e balistica subacquea.

Chi ha studiato la balistica delle armi da sparo è al corrente che gli effetti del rinculo sono definiti da due grandezze: il rinculo lineare e il rilevamento o impennamento.

Questo fenomeno balistico è conseguente (la reazione) al lancio del proietto e si percepisce sulla mano o sulla spalla (pistola o fucile), mentre l'impennamento è il sollevamento della punta della canna da sparo.

Nella balistica subacquea che ho introdotto con le prime pubblicazioni all'inizio del millennio su questo sito, ho esteso lo studio dell'attrezzo da lancio dell'asta al suo comportamento intrinseco dovuto alle sue caratteristiche progettuali come se non fosse impugnato

Chi mi segue da quei tempi (dieci anni) ricorderà lo schizzo inserito sopra dove con F si intendeva la forza elastica applicata all'aggancio sull'asta dell'archetto, organo di collegamento tra gli elastici e l'asta, mentre –F è la reazione degli elastici sul punto di avvitamento alla testata del fusto che provoca il Momento di rinculo primario MR1 = F x b

Questo impennamento è dovuto alle caratteristiche progettuali del fucile e non all'impugno.

In sostanza mi ero chiesto come funzionava un arbaléte classico con una coppia di elastici avvitati su una testata indipendentemente da chi impugnava l'attrezzo, la domanda era funzionale a spiegare che l'arbaléte con elastico circolare alloggiato in un foro vicino alla estremità del fusto era più stabile, cioè, a parità di trazione elastica, aveva un momento di rinculo primario minore rispetto al fucile con testata e coppia di elastici avvitati.

Questo tipo di analisi dinamica partiva dal principio di D'Alambert che riconduce la situazione dinamica ad uno studio statico avendo l'accortezza di aggiungere all'analisi delle forze quelle inerziali.

L'osservatore di questo fenomeno (il sistema di riferimento) era posto davanti al fucile e non comprendeva il tiratore.

Perché impostare un'analisi balistica diversa da quella terrestre dove si guarda il rinculo della pistola o del fucile sulla mano o sulla spalla del tiratore?

Mi sono accorto che il rapporto tra la massa dell'asta e quella del fucile che rincula è : 1/5, più o meno, 400 grammi di massa dell'asta rapportata a 2 chili circa di massa dell'arbaléte, mentre nelle armi da sparo il rapporto può superare 1/100.

Concretamente, l'arbaléte avrebbe lo stesso comportamento delle armi terrestri se avesse la massa di 40 chili!

Questa differenza sostanziale che cosa cambia tra il nostro arbaléte e le armi da sparo?

Cambia totalmente il progetto, nel senso che gli attrezzi da lancio subacqueo devono nascere molto più equilibrati, il momento di rinculo primario deve risultare più piccolo possibile altrimenti l'impennamento del fusto diventa esagerato e l'asta essendo meno veloce dei proiettili delle armi da sparo seguendo per un tempo più lungo la guida sul fusto ne subisce le deviazioni rispetto all'allineamento di mira.

Come molti sapranno il mio studio è proseguito nel solco dell'analisi balistica classica che comprende il momento di rinculo secondario, quello dovuto al disassamento della massa rinculante rispetto all'asse del braccio della mano che impugna il fucile ad elastici.

I due momenti di rinculo si sommano e l'impennamento conseguente del fusto, si può asserire che ha due ragioni strutturali, mentre nelle armi da sparo quelle del momento di rinculo primario non vengono distinte, ma inglobate nel fenomeno generale dell'impennamento dell'arma.

Faccio presente che se l'impugnatura fosse posta dietro il poggiasterno del fucile ad elastici, il momento di rinculo secondario sarebbe nullo e tutto l'impennamento sarebbe dovuto al momento di rinculo primario.

Nei fucili subacquei siamo costretti a lanciare aste di grande massa per vincere con la grande inerzia le forti resistenze idrodinamiche, sappiamo infatti che i piccoli calibri delle armi da sparo nelle vasche balistiche si fermano dopo un metro e mezzo! D'altra parte non possiamo aumentare troppo la massa del fucile pena ridurre il suo brandeggio nell'acqua.

In conclusione i fucili subacquei sono molto svantaggiati rispetto alle armi da sparo terrestri e necessitano di uno studio, un progetto, molto più approfondito sotto il profilo della stabilità nel tiro perché questo avviene a velocità più basse e con tempi più lunghi.

 

Instabilità dinamica del rollergun


Come presentato nel paragrafo precedente, nel semplice schizzo riportato sopra e la conseguente sintetica analisi (che non approfondisco per non fornire spunti a chi li costruisce) affronto il comportamento dinamico del solo fucile non impugnato, per studiare il comportamento intrinseco del modello rollergun indipendentemente dalla tecnica di tiro di chi lo impugna, come se un dito virtuale senza massa tirasse il grilletto.

Per una migliore comprensione del lettore ho rappresentato nello schizzo: sopra le azioni delle forze elastiche , sotto le reazioni prodotte sul fusto, mi sono riferito al rollergun classico senza approfondire varianti che tuttavia non modificano il concetto di instabilità.

Ho segnato un punto di vincolo dell'elastico sotto il fusto, nell'azione, tirato il grilletto la forza "F" di trazione elastica sull'asta (somma dello sforzo di trazione dei due spezzoni di elastico) agisce sopra e sotto il fusto (forza che si potrà ricavare conoscendo il diagramma Sforzo/Accorciamento dello spezzone di elastomero impiegato), l'azione determina il comportamento dell'asta.

La reazione invece determina il comportamento del fusto, questa reazione comunemente è chiamata rinculo, comprensivo di quello lineare e di quello rotatorio intorno al suo centro di massa che ho chiamato Momento di Rinculo.

Risulta chiaro che questo arbaléte non è equilibrato come spesso presentato dai suoi sostenitori: il rinculo lineare è lo stesso di un pari elastico circolare, dato dalla somma delle due trazioni sui bracci dell'elastico.

Il momento di rinculo M che rappresenta la rotazione rispetto al centro di massa del fusto CM risulta notevolmente più sensibile del corrispondente arbaléte ad elastico circolare, infatti : M = F x raggio puleggia, mentre nel modello ad elastico circolare la reazione passa molto più vicino a CM (vedi miei articoli specifici) .

Questa breve analisi porta alla conclusione che il modello Roller ha l'inconveniente di presentare un forte Momento di Rinculo (rotazione del fusto intorno al suo Centro di Massa CM) che si trasforma in un sensibile abbassamento della mano di chi impugna il fucile e in un sollevamento della punta del fucile.

Questa teoria è ampiamente visibile nelle clips postate su vari siti di video di pesca subacquea quali You Tube o Vimeo, infatti, basta fermare l'immagine del tiro del roller un secondo prima del tiro, posizionare un righello sulla linea di mira e controllare nell'immagine del secondo successivo di quanto si è sollevato il fusto. E' una verifica semplice del tipo "prova finestra" per il bucato e piacerà molto ai "domestici degli arbalétes" che hanno sempre visto con sospetto le mie analisi scientifiche con le hi-speed camera.

L'analisi che ho proposto è impostata sull'istante nel quale si tira il grilletto cioè quando si ha la massima forza di trazione dell'elastico e il massimo rinculo, negli istanti successivi la forza decresce , decresce il rinculo lineare e il momento di rinculo come in tutti gli arbalétes.

Si può osservare che la balistica interna dura approssimativamente 1/25 " e di conseguenza l'asta dopo un secondo sia già in viaggio verso il bersaglio, quindi la rotazione del fusto visibile nelle clips del tiro ottenute con le videocamere commerciali con le quali sono state realizzate e inserite su You tube o Vimeo, non sia significativo.

Faccio notare che il momento angolare che genera l'instabilità è massimo quando si tira il grilletto e che il principio della conservazione del momento angolare (nonostante la resistenza opposta dalla mano che impugna il fucile e le resistenze di attrito viscoso e di forma nell'acqua) evidenzia un momento esagerato per questo tipo di attrezzi al confronto con quello di un arbaléte ad elastico circolare che resta praticamente fermo rispetto alla rotazione intorno al suo centro di massa (invito il lettore a fare lo stesso "esame finestra" col righello come ho suggerito per il rollergun, anche per uno dei miei fucili).

In conclusione per aver compiuto una rotazione così evidente, l'impulso del momento angolare iniziale (quando è massimo) necessariamente deve essere stato molto più forte di un corrispondente arbaléte classico!

Dal controllo del momento di rinculo sulle clips postate sui siti video non si può risalire a nessuna considerazione di valore assoluto ma solo comparativo, infatti anche se nel video riprodotto la sequenza delle immagini si sviluppa a 25 o 30 fotogrammi al secondo , l'unità di misura del contatore sul quale si può bloccare l'immagine è il secondo, fra l'altro non si può sapere su quale dei 25 fotogrammi si blocca l'immagine, ne consegue che è impossibile effettuare qualunque misurazione che non sia comparativa.

 

Scarso rendimento nell'impiego dell'energia potenziale elastica applicata.

Quando si parla di rollergun si tende a non accennare al fatto che solo una parte dell'energia potenziale elastica di questo arbaléte viene realmente impiegata per il lancio dell'asta, infatti, solo quella che si trasforma in lavoro dell'archetto che spinge l'asta fino allo "strozzatore" (componente che si trova alla fine del fusto) è una energia realmente impiegata, la restante si trasforma in energia d'urto contro questo elemento obbligato del rollergun.

E' lo stesso problema che si pone nei fucili oleopneumatici dove il pistone che spinge l'asta, alla fine della sua corsa, urta violentemente contro la volata del fucile.

E' questa energia residua che "scaricandosi" nell'impatto dell'archetto contro lo strozzatore spinge in avanti il fusto dando l'impressione di un ridotto rinculo lineare. Faccio notare che i tempi di inizio del rinculo lineare e l'impatto contro lo strozzatore sono sfalsati, quindi non riducono il fenomeno del rinculo con tutti i suoi inconvenienti nel controllo dell'attrezzo negli istanti successivi al tiro.

Questo problema si presenta anche nel confronto tra i fucili oleopneumatici e gli arbalétes. In dotti trattati pubblicati su altri siti web non si tiene conto che l'energia pneumatica immagazzinata non è uguale al lavoro svolto dal pistone ma si deve sottrarre l'energia cinetica d'urto contro la volata.

Lo strozzatore è un componente in più rispetto agli arbalétes ad elastici circolari, può sembrare una considerazione banale, racconto perciò la mia esperienza col roller che ho costruito nel 2001 quando mi sono posto il problema di evolvere gli Jedi monoelastico in fucili più potenti, erano gli anni della corrispondenza con Niko Brummer.

Il primo prototipo agganciava sotto il fusto un archetto su varie tacche esattamente come nella parte superiore dove si agganciava l'asta, avevo messo alla fine del fusto uno strozzatore in legno che al primo tiro in mare è stato letteralmente divelto nonostante fosse stato fissato con grosse viti resinate nel legno.

Ho recuperato i due elastici collegati tra loro dai due archetti a qualche metro di distanza.

Certo, sono due elastici che spingono l'asta, al posto di un solo elastico circolare, ma una parte consistente dell'energia di questi elastici va sprecata in urto, la struttura del fucile non ne gode!

Altri strozzatori più resistenti, dopo alcuni tiri, hanno presentato lesioni che mi hanno convinto anche dopo i chiarimenti di Niko a mettere un ammortizzatore al posto dello strozzatore, lui montava uno spezzone di tessuto in poliestere.

Non scendo nei particolari della mia soluzione perché irrilevante, mi preme evidenziare al lettore che una buona parte della massa elastica, nel roller lavora inutilmente per destabilizzare il fucile.

A questo punto ho frenato il mio istinto di arbageppetto per fare qualche schizzo e qualche calcolo: l'energia potenziale elastica trasmessa all'asta sotto forma di energia cinetica era solo la quota del lavoro che l'archetto poteva fare spingendo l'asta, quindi, poiché il lavoro è forza per spostamento, risultava il prodotto della forza di trazione degli elastici (l'integrale della forza calcolata tra il punto di lancio e quella di impatto contro lo strozzatore) per la "corsa" dell'archetto fino allo strozzatore.

In definitiva gli elastici spingevano per un tratto più lungo rispetto all'arbaléte col semplice elastico circolare, equivalente alla distanza tra lo strozzatore e la posizione dell'archetto del circolare floscio, non allungato.

Solo quei trenta centimetri circa di spinta in più era la differenza di lavoro compiuto dall'archetto per spingere l'asta nel confronto tra il roller e l'arbaléte classico con un elastico circolare.

Ne valeva la pena? Per avere poi delle complicazioni con gli ammortizzatori per l'energia d'urto, quando bastava aggiungere un elastico circolare al modello classico per avere un arbaléte più competitivo del roller per potenza di lancio?

A quel punto ho interrotto gli esperimenti e ho elaborato il trattato che ha sancito l'inferiorità del roller rispetto al doppio elastico circolare che si è dimostrato nettamente superiore, più semplice e più stabile.

Nel confronto sono intervenute anche altre considerazioni dato che noi ingegneri facciamo i calcoli anche col portafoglio in mano.

L'elastico impiegato nel roller è quasi il triplo di quello necessario per un arbaléte ad elastico circolare, mi sono chiesto: come giustifico al cliente questo costo aggiuntivo con un vantaggio modesto rispetto al modello classico?

Il rollergun costa di più anche in rapporto agli strozzatori-ammortizzatori che sono indispensabili, in più ci sono le pulegge, i perni (allora l'elastico era semplicemente alloggiato in un foro nel fusto), il secondo archetto per l'aggancio sotto il fusto, gli agganci, insomma, era un fucile più costoso con scarsi pregi e tanti difetti, ora capivo perché questo modello non aveva avuto diffusione e successo nel mondo.