La balistica del diaboloEsistono ben pochi studi sulla balistica delle armi ad aria compressa di piccolo calibro e ciò si spiega con il fatto che i valori balistici in campo sono al limite delle leggi aerodinamiche usualmente impiegate e che proiettili così piccoli e leggeri subiscono fortemente le turbolenze al superamento della barriera del suono. È più che normale che il proiettile si destabilizzi e che quindi diventi impreciso e lento. Esperimenti hanno dimostrato che la miglior precisione si ha con velocità da 170 a 200 ms. La delicatezza dei fenomeni balistici implicati fa sì lo stesso proiettile di piccolo calibro si comporti diversamente in armi che pur gli imprimono la stessa velocità iniziale. È quindi necessario scoprire con esperimenti il tipo di proiettile che meglio si adatta alla propria arma e che meglio sfrutta la spinta elastica del gas compresso.
Ci limiteremo perciò a studiare la balistica del diabolo con la sua forma a tappo di champagne, ormai universalmente affermatosi come il più adatto per il tiro al bersaglio. Esso si presenta con svariate forme della testa (piatta, appuntita, più o meno tonda), con peso variabile da 0,45 a 0,76 grammi, e della coda, la quale è cava in modo che la pressione dell’aria la allarghi e la faccia aderire alla rigatura, assicurando la tenuta dell’aria e una buona presa. La testa invece è bene che non venga impegnata dalla rigatura, con inutile aumento della resistenza. Molto importante per la precisione del tiro è la perfezione ed assoluta integrità della bocca della canna in modo che al diabolo non vengano impresse deviazioni anomale al momento dell’uscita da essa; è vero che la forma del diabolo, che ha una specie di impennatura, ne facilita la stabilizzazione, ma la cavità posteriore contribuisce proprio ad aumentare le turbolenze iniziali ed a rallentarlo. Il che rende difficile applicare un modello matematico ideale, quale quello studiato per i proiettili di arma da fuoco. La forma particolare del diabolo fa sì inoltre che il peso sia soggetto a variazioni e che il proiettile non sia ben equilibrato lungo l’asse longitudinale. Il calibro di elezione e il 4,5 mm (.177) che offre il miglior rapporto velocità/energia e la traiettoria più tesa fino alla velocità del suono (circa 330 ms).Il cal. 5 mm (.20) sarebbe ancor più vantaggioso dal punto di vista balistico ed energetico, ma è troppo poco diffuso per parlarne. Un’arma che non consente la perfetta tenuta del proiettile, ad esempio quella a canna liscia con pallino sferico, non riesce a sfruttare la potenza del gas e quindi funziona più o meno come una cerbottana perfezionata. Nelle armi a canna rigata l’aria compressa violentemente dal pistone si riscalda, la pressione continua a crescere fino a che supera la resistenza del diabolo e lo mette in movimento; quindi si ha una maggior pressione che viene sfruttata per tutta la lunghezza della canna e il diabolo viene sparato via proprio come un tappo di champagne. Se l’arma è particolarmente potente si verifica, a detta di alcuni autori (Vedi G. V. Cardew & G. M. Cardew: The Airgun from Trigger to Target.) il fenomeno diesel: la forte compressione dell’aria la scalda moltissimo e ne aumenta la pressione; il riscaldamento è tale che particelle di olio o di altra sostanza combustibile si accendono e fanno aumentare ulteriormente la pressione proprio come in un motore diesel. Se l’olio è presente in quantità eccessiva si può persino ad arrivare ad uno scoppio ben poco benefico per l’arma. Ciò spiega certi scarti notevoli nella velocità iniziale e perché i primi tiri con la canna oliata possono divenire altamente imprecisi. Gli autori citati hanno fatto numerosi esperimenti con una carabina in atmosfera normale raggiungendo velocità medie di 200 ms; poi hanno sparato con la stessa arma in atmosfera di anidride carbonica ottenendo velocità di soli 130 ms; hanno concluso così che la differenza era attribuibile all’effetto diesel (non sono sicuro che la risposta possa essere così categorica e lascio a loro la responsabilità di quanto detto! Però essi sono considerati un po’ i guru dell’aria compressa). La regola generale seguita è di non oliare i diabolo e di detergere bene la canna prima dell'uso. Secondo studi dei Cardew nella galleria del vento le differenze nel coefficiente aerodinamico fra diabolo aventi diversa forma di testa sarebbero pressoché trascurabili; ma sta di fatto che precise misurazioni al cronografo dell’altro guru Jim Baumann hanno dimostrato che si hanno variazioni del coefficiente balistico da 0,010 a 0,035 certamente non trascurabili. È vero però che è inutile ricercare una precisione teorica non verificabile in pratica. Lo stesso Baumann riconosce che lo stesso diabolo indicato come avere un CB di 0,030, all’atto pratico varia da 0,025 a 0,035, anche a seconda dell’ambito di velocità che si prende in considerazione (in altre parole varia con la velocità).Una parola sulla distanza di tiro. Il cal. 4,5 mm è previsto per sparare con precisione a 10 m di distanza. Con carabine potenti (16 Joule) si può sparare fino a 50 metri con soddisfazione. Oltre tale distanza aumentano le probabilità che il diabolo si destabilizzi e questa è la regola oltre i 100 metri. In teoria un diabolo potrebbe avere una gittata massima superiore ai 200 metri; gli esperimenti pratici compiuti hanno dimostrato che non si superano mai i 150 metri, neppure con carabine di 27 Joule. Ciò si spiega con il fatto che il diabolo destabilizzato presenta una resistenza all’aria 3 o 4 volte superiore a quella per il diabolo stabilizzato. Gli studi sui diabolo sono particolarmente difficili proprio per l’eccessiva variabilità dei risultati dovuti alle cause sopra viste. Già gli stessi cronografi danno differenze di lettura pari a +/- 2 ms e lo stesso diabolo, nella stessa arma, esce dalla canna con uno scarto di +/- 2,5 ms; il che vuol dire che nella misurazione di velocità iniziale e finale di un dato diabolo, determinata con poche misurazioni, occorre prevedere uno scarto di circa +/- 5 ms. La velocità varia poi a secondo del peso del diabolo: più è leggero e più è veloce. In via approssimativa si calcoli che ogni centesimo di grammo comporta una variazione in più o in meno di 1,7 ms. Perciò se un diabolo pesa 0,50 grammi ed ha una velocità di 160 ms, il diabolo con la stessa forma, ma peso di 0,45 gr, avrà una velocità iniziale di5*1,7 = + 8,5ms e qui
ndi di 160 + 8,5 = 168,5 ms.Questa
regola vale solo per diabolo a testa piatta. I fenomeni
interessati sono così al limite che piccoli particolari relativi
all'arma o al proiettile, o al loro abbinamento, possono far
variare in modo sensibile il risultato finale.Lo scarto nel peso
dei pallini di una stessa partita, non particolarmente
selezionati per il tiro di precisione, è di circa +/- 5
milligrammi il che comporta uno scarto nella velocità iniziale
trascurabile (85 cm/s).Fatte queste premesse vediamo come si può
utilizzare un normale programma balistico, come il mio Winballit per
calcolare la traiettoria di un diabolo.
Si tenga presente che anche un errore
di 5 centesimi nella indicazione del coeff. non comporta un errore
rilevante; per un’arma liberalizzata, ad esempio, il fatto di
utilizzare il coeff. 0,50 invece che 0,55 comporta a 30 metri una
differenza di soli 4 metri al secondo.
Se si tiene conto della linea di mira, ad es. di 45 mm sopra l’asse della canna, e si azzera l’arma a 25 metri, allora il proiettile viaggerà al di sotto della linea di mira per i primi 8-9 metri, arriverà ad uno scarto massimo di +1,7 cm a 17 metri e a 30 metri si troverà a -2,8 cm. I dati relativi a questa traiettoria reale si trovano in Winballit nella colonna “Scarto mira”. Ecco due esempi:
Come si vede si ha un notevole miglioramento della traiettoria "di fatto" perché è come se la traiettoria venisse accorciata di una decina di metri. L'immagine qui sotto, riferita ad un proiettile di carabina, mostra perché inizialmente esso viaggi sotto la linea di mira (fino a quasi 50 metri dalla bocca dell'arma, stante la elevata velocità).
Per chi volesse fare esperimenti casalinghi
e misurare la velocità iniziale dei propri diabolo, segnalo un
piccolo cronografo da
fissare alla canna e che costa solo una settantina di euro.
i noti come il proiettile si allontani rapidamente dalla linea di mira quando supera la distanza di azzeramento.
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