E’ oramai noto che buona parte del successo di un tiro di fucile dipenda dai particolari costruttivi delle aste. Sulle stesse molto si è scritto e sicuramente molto si continuerà a scrivere; in questo articolo esamineremo quali sono le variabili principali che possono fare la differenza fra una cattura… e una padella!
1. Snellezza
La prima distinzione che possiamo fare è il diametro, o meglio il rapporto fra lunghezza e diametro, definito snellezza.
Nella meccanica classica un corpo snello di lunghezza L caricato di punta (v. disegno) resiste fino al superamento di certe condizioni, poi collassa di colpo (linea tratteggiata) perdendo le caratteristiche di resistenza. L’asta al momento dello sparo si trova infatti spinta da una forza F nella direzione del moto e incontra una forza resistente Fr nel verso opposto all’avanzamento, questa resistenza dipende dalla densità dell’acqua ed è la responsabile della cosiddetta instabilità elastica delle aste.
I fenomeni di instabilità elastica sono molto studiati in meccanica poiché hanno grande importanza per il funzionamento delle macchine.
Le nostre aste sono elementi molto snelli e caricati di punta, per cui specialmente nei bassi diametri e con elevate potenze, esse sbandierano. Questo è uno dei motivi per cui non conviene utilizzare aste da 6 mm di diametro su fucili potenti, fra l’altro come ho avuto modo di chiarire nell’articolo “Il paradosso del doppio elastico” pubblicato su BluWorld, su un proiettile leggero l’eccesso di potenza applicata non viene restituita ma dissipata in attriti: esiste cioè una relazione precisa fra la massa del proiettile ed il carico che si può applicare.
A proposito di snellezza, un altro fattore importante è dato dalla qualità dell’acciaio: infatti a parità di lunghezza e diametro, oscillerà di meno un’asta costruita con un acciaio più rigido. A tal proposito un ottimo acciaio deve avere valori di durezza compresi fra 46 e 48 HRC e deve essere lavorato (trafilato/calibrato) a freddo poiché l’aumento della temperatura causato da altri tipi di lavorazione ne “rammollisce” la struttura rendendolo più morbido.
2. Peso
Altra trattazione vastissima è quella legata al peso delle aste, sempre direttamente proporzionale alla snellezza, per il quale consiglio la lettura degli articoli “La Formula dell’equilibrio degli arbalete” (apparso sul numero di PescaSub di Gennaio 2008) “L’energia cinetica delle aste” (apparso su PescaSub di Febbraio 2008) ed il già citato paradosso del doppio elastico.
E qui si entra nel campo interessante della idrodinamica e delle numerosissime sperimentazioni a riguardo: devo dire che, pur se i risultati sono tutti abbastanza concordanti, le sensazioni personali ed il “gusto” individuale legato anche all’esperienza ed alla abitudine possono portare a scelte diverse ma non per questo errate. Cioè vale sempre la regola che se fate centro con il vostro attuale allestimento, continuate ad usarlo!
In sintesi qualsiasi modifica al profilo perfettamente cilindrico dell’asta, necessariamente comporta delle variazioni nell’attrito che la stessa ha con il fluido a contatto (acqua): vediamo come.
Preciso subito che dalle prove sperimentali eseguite in vasca si evidenzia che il contributo della aletta e della sua posizione ha effetto soltanto nella parte terminale del tiro, per cui per tiri a breve distanza è ininfluente montare l’aletta doppia, sopra o sotto. Pertanto se dobbiamo sparare all’agguato nel torbido a 2-3 metri di distanza, scegliamo pure l’allestimento che più ci piace….. ma quando la gittata diviene di 4-5 metri le cose cambiano completamente.
Nel caso di aletta posta superiormente,
si evidenzia che le masse sporgenti dell’aletta poste poco dietro la punta sono disposte asimmetricamente rispetto ad un piano orizzontale; quindi l’acqua incontra una resistenza maggiore nella parte superiore dell’asta rispetto alla parte inferiore.
L’asta, in sostanza, sposta più acqua nella parte dove è situata l’aletta (pressione) e per reazione ne riceve una maggiore spinta rispetto alla parte liscia (depressione).
L’aletta di conseguenza influenza la traiettoria dell’asta, ricevendo dall’acqua che sposta una spinta verso il basso se disposta superiormente, verso l’alto se disposta inferiormente.
Il principio qui descritto è detto della portanza idrodinamica ed è lo stesso che regola il funzionamento degli aliscafi, nei quali la pressione dell'acqua sotto le ali unita alla depressione che si forma sopra alle stesse, genera una forza di portanza opposta al peso del mezzo, che oltre una certa velocità, è sufficiente al completo sollevamento dello stesso dall'acqua.
Pertanto l’aletta messa al contrario e la spinta verso l’alto che ne ricava nel suo moto di penetrazione nell’acqua può essere impiegata per attenuare la caduta verso il basso dell’asta per effetto della forza di gravità. Ecco perché la sua influenza è significativa solo nelle lunghe gittate: è in questi casi infatti che il baricentro dell’asta assume la sua traiettoria parabolica.
L’asta non contravviene alle leggi fondamentali della dinamica nel senso che il suo baricentro, come tutti i proiettili lanciati orizzontalmente, segue una traiettoria parabolica, ma la punta per l’effetto idrodinamico provocato dall’aletta posta in basso, fa ruotare l’asta intorno al suo baricentro e si mantiene sull’allineamento di mira rettilineo.
Personalmente concordo con chi ritiene sia fondamentale una traiettoria della punta rettilinea per giungere a colpire il pesce col puntamento più naturale che conosciamo: bersaglio allineato sull’asse dell’asta.
Alcuni pescatori hanno l’abitudine di tirare con il polso inclinato ovvero con il fucile non orizzontale: ne risulta una traiettoria dell’asta che va considerata, per l’effetto idrodinamico dell’aletta. Consiglio perciò, quando è possibile, di tirare all’aspetto con il fucile sempre disposto orizzontalmente. All’agguato invece viste le ridotte distanze e le posizioni più “contorte” che possiamo assumere con il braccio, alla fine si spara come capita (ma quante padelle!)
Se volete la conferma di quanto illustrato, provate ad arricciare con una pinza l’estremità della vostra aletta posta verso l’alto e sparate (ma non dite che non vi avevo avvertito): ebbene vedrete l’asta picchiare verso il basso violentemente di 20-30 centimetri, già dopo 2 metri, vanificando qualsiasi possibilità di cattura (e pensare che sino a qualche anno fa qualcuno consigliava di fare questa operazione per evitare che l’aletta dopo lo sparo non si aprisse! Tranquilli si apre sempre ma almeno lo fa con il pesce sull’asta).
Viceversa se arricciate l’estremità dell’aletta posta verso il basso e sparate, vedrete la stessa impennarsi verso l’alto in maniera esagerata…. Quindi in conclusione il profilo della aletta deve essere quanto più possibile aderente all’asta.
Parliamo adesso della doppia aletta: per quanto visto la doppia aletta neutralizza l’effetto portante delle due sporgenze e quindi ne consegue una traiettoria più “naturale”, che sarà rettilinea nella parte iniziale del tiro e leggermente “calante” in quella finale. La doppia aletta è chiaro si utilizza per il miglioramento della tenuta sulla preda, quindi io non la sconsiglio affatto, anche se sempre su queste aste cerco di smussare tutti gli spigoli frontali (nella zona del pernetto) ed i piccoli bordi sporgenti, utilizzando il Dremel ed una fresetta.
Dalle prove sperimentali si è visto come il cono posto anteriormente alle alette, se da un lato migliora la penetrazione nel fluido e nei tessuti del pesce, dall’altro modifica completamente la dinamica dell’asta annullando l’effetto portante delle alette; quindi da questo punto di vista il comportamento sarà simile a quello della doppia aletta.
4. Pneumatico o Arbalete?
L’asta dell’arbalete tradizionale essendo vincolata solo ad una estremità, ma con una forza applicata non nel vincolo (meccanismo di sgancio) ma in un altro punto (prima o seconda tacca) nella fase di sparo genera delle onde d’acqua (è il fenomeno già visto della instabilità elastica al carico di punta) che non si avrebbero ad esempio nel vuoto, in assenza di forze resistenti. Lo sbandieramento dell’asta è ben visibile in alcuni video di pesca e di prove in piscina, specialmente come detto, con diametri da 6 mm. Il fenomeno è complesso, basti solo sapere che l’asta compie delle oscillazioni smorzate (in genere 1-2) attorno ad una linea di equilibrio (traiettoria).
Il fucile perde precisione nei tiri corti (famose le padelle di spigole a mezzo metro) e, come sempre in questi casi, energia. Il pneumatico avendo la boccola della testata come guida per l’asta all’uscita ed inoltre utilizzando aste più grosse in virtù della maggiore potenza, non risente di questo inconveniente in maniera significativa, mentre soffre di una componente aggiuntiva agli attriti che è data dallo scorrisagola e dalla molla di ammortizzo. A tal proposito se si vogliono ridurre al minimo tali attriti occorre realizzare uno scorrisagola sul modello Zara-Toschi (vedi articolo di PescaSub Aprile 2008) ed eliminare la molla (ma in tal caso occorre raddoppiare le passate di nailon per evitare di spaccare lo scorrisagola di plastica).
5. Forze resistenti al moto delle aste e loro cause
Concludo (se avete avuto la forza di seguirmi sin qui…) con brevi considerazioni sulla resistenza dell'acqua, che assume un ruolo importantissimo per la pesca in apnea poiché essa è proporzionale al quadrato della velocità delle aste:
F = c * S * r * v2
Con :
c = coefficiente che dipende dalla forma dell’asta (lunghezza e tipo di punta);
S = area della sezione dell’asta (dipendente quindi dal diametro);
r = densità del fluido; v = velocità dell’asta.
Il calcolo della resistenza dell'acqua è influenzato essenzialmente da tre cause.
La prima è l’attrito fra i filetti fluidi e lo strato di liquido che aderisce al corpo e viene trasportato da questo. La seconda sta nella deviazione dei filetti in corrispondenza della parte frontale dell’asta (il contributo di questa causa può essere può essere ridotto dando una forma opportuna alla punta e considerando l’effetto delle alette, copme già visto). La terza causa è lo stato di moto che si stabilisce in corrispondenza della parte posteriore dell’asta; infatti la pressione che l’acqua esercita sull’asta nella regione posteriore, e che è sempre inferiore a quella sul fronte, può variare notevolmente. Questa pressione posteriore è l’elemento che principalmente determina l’intensità della forza resistente che si esercita sull’asta, per effetto delle pressioni distribuite sulla sua superficie. Il contributo di questa terza causa alla resistenza totale è sempre ragguardevole, in regime di moto turbolento è pari a circa 2/3 del totale. Questa forza dovuta alla terza causa può essere ridotta se la forma della parte posteriore dell’asta è ben studiata (rastremata).
Nella figura seguente è indicato l’andamento delle linee di corrente nel caso di due profili uguali in punta ma diversi in coda. Nel secondo caso il profilo non è ben studiato e nella parte posteriore le linee di corrente si spezzano e si generano vortici nella scia, dietro il corpo. In tal caso la pressione nella parte posteriore può essere notevolmente più bassa e la resistenza al moto incontrata dal corpo aumenta considerevolmente. L’energia cinetica dei vortici che avvengono nella scia è naturalmente sottratta all’asta in moto (sempre nei video delle prove di tiro sono visibili le scie di cavitazione posteriore delle aste sotto forma di “nuvole” di bolle di gas).
Da questo punto di vista l’asta dell’arbalete in coda è più irregolare rispetto a quella del pneumatico che presenta un profilo più idrodinamico.
Ma il fucile ad aria compressa presenta una difficoltà: se sull’arba possiamo montare l’aletta in basso perché la posizione dell’asta è fissa, come si fa invece quando la stessa è libera di ruotare?
Io ho risolto in questo modo: avendo verificato che anche sul pneumatico proprio nell’ultimo metro di gittata l’aletta verso il basso mantiene la traiettoria più rettilinea, ho realizzato un piccolo “segno” sull’asta con una vibropenna (una leggerissima “tacca”), una marcatura posta a circa 30 cm dal codolo dalla parte opposta all’aletta e che mi dice quindi la sua posizione. Durante il caricamento allineo questa tacca con il mirino della testata, in tal modo sono sicuro che l’aletta si trovi nella posizione voluta (dalla parte opposta, verso il basso).
