IL "TUBO BALISTICO"

La mia passione per la pescasub e l'autocostruzione dei fucili sub, mi ha portato in passato ad affrontare svariate discussioni in tema di balistica.

Uno degli argomenti ricorrenti in tali discussioni era la possibilità di misurare in modo preciso ed accurato la velocità di eiezione di un'asta propulsa da un fucile subacqueo.

In tali discussioni, spesso condotte via forum, appariva in modo ricorrente la figura di colui che io ho chiamato all'epoca il "negazionista numerico", ossia colui che puntualmente affermava : "ci vogliono i numeri e tu ( voi ) non li avete".

Osservazione sacrosanta, anche se a volte condotta in modo non del tutto disinteressato.

Mi sono reso conto, quindi, che avevo bisogno di un sistema rigoroso e scientifico per misurare la velocità dell'asta.

Solo in tal modo avrei potuto affrontare in modo adeguato il "negazionista numerico".

Avevo la possibilità di ripercorrere strade già esplorate da altri prima di me, ossia usare telecamere ad alta velocità o il "metodo Brummer" o percorrere nuove sentieri.

Volete mettere la soddisfazione di ottenere qualcosa di valido col "fai da te" in questo settore?

Ed allora, una nuova avventura stava per aprirsi nella mia mente: quella dell' "arbalistica".

Ho passato una settimana appollaiato sul trespolo del mio tugurio-laboratorio, con sottofondo musicale, a cercare di sviluppare un sistema alternativo di misurazione della velocità di un asta propulsa da un fucile subacqueo.

Diversi tentativi si sono succeduti tra insuccessi e parziali successi.

Alla fine ho deciso di riscoperchiare il "vaso di Pandora" in cerca della "speranza" (conoscete il mito?).

E la mia speranza era mio fratello: un genio per inventiva e prontezza.

Un genio che però sconosce assolutamente la pescasub e ciò che realmente mi serviva.

Ho quindi telefonato a mio fratello, spiegando per grossi capi, ciò che stavo cercando di fare e ciò che avevo realizzato fino a quel momento.

Prima di chiudere la telefonata mi disse che aveva capito il problema e che ci avrebbe pensato un pò su e fatto sapere.

Mi richiamò dopo tre minuti e mi chiese: "Ti ricordi quando da piccoli giocavamo a fare le calamite con le pile ed il filo elettrico ?"

- Certo, gli rispondo ..... legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica.

- Ecco bravo ....., mi dice, c'e' l'hai allora un tubo in garage, del filo elettrico ed una calamita ?

"Qui si accende l'idea o meglio le idee ed esclamo : "fratello, non c'e' bisogno di aggiungere altro, ci sentiamo appena l'asta canta"

Scesi in garage, cominciai a fare le prime prove seguendo "l'input" di mio fratello ed il giorno dopo il vaso di Pandora della balistica era scoperchiato.

Avevo a disposizione un nuovo metodo di misurazione diretta, attendibile, scientifica, rigorosa della velocità dell'asta.

Per di più ottenuta con campionamenti anche di 5 cm e frequenze di acquisizione fino a quasi 96.000 Hz, ossia valori nettamente migliorati rispetto ai metodi cha avevo avuto fino a quel momento modo di visionare e studiare.

Fine della premessa

 

Scendiamo nel dettaglio del sistema.

La base del sistema di misurazione di velocità dell'asta è la legge di Faraday-Henry o dell'induzione elettromagnetica.

Quello che ci interessa sapere (detto in modo molto grossolano, lasciamo da parte formule ed altro) è che se un magnete si muove all'interno di un circuito conduttore chiuso, si genera una forza elettromotrice che può essere misurata come corrente nel circuito.

Ossia, in un circuito elettrico si generano correnti elettriche quando esso è immerso in un campo magnetico che varia nel tempo (basta muovere la calamita all'interno di un circuito per avere una corrente).

Muovendo la calamita all'interno del solenoide ( circuito formato da più spire ) si genera una corrente che dipende dall'intensità di variazione del campo magnetico, dal tempo in cui esso varia ( ossia dalla velocità con cui si muove il magnete) e dalla superficie del circuito ( quindi numero e diametro delle spire).

Se il magnete "attraversa" il circuito si genera, quindi, una corrente con una forma a doppia curva.

La parte iniziale della curva rappresenta il magnete in avvicinamento al centro del circuito ( spira o solenoide), la seconda parte rappresenta il magnete che si allontana dal centro della spira.

Il punto di flesso ( ossia il punto in cui la curva cambia direzione e che tecnicamente dovrebbe corrispondere con l'assenza di forza elettromotrice e quindi di corrente ) rappresenta il punto in cui il centro del magnete si trova esattamente al centro della spira.

Il tubo balistico altro non è che un semplice tubo di plastica attorno al quale ho avvolto dei solenoidi alla distanza di 5 cm uno dall'altro. Ho collegato i solenodi, in modo alternato, a due diversi circuiti che vanno ognuno ad un ingresso delle linea stereo della scheda audio.

Il segnale che ho ottenuto è molto pulito.

Le piccole imprecisioni di misurazione ( del tutto accettabili in funzione del campionamento ottenuto) sono probabilmente dovute ad una non perfetta distanza tra di loro delle spire ( un mm su 50 mm rappresenta un errore del 2%) o alla presenza di correnti intrinseche alla scheda audio. Ho stimato l'errore di misurazione per campioni di 5 cm, inferiori al m/sec.

In ogni caso il risultato è stato assolutamente oltre le più rosee aspettative.

 

Questo un esempio grafico ottenuto col tubo balistico:

 

Questo invece un esempio del file audio ottenuto col tubo balistico ed analizzabile con qualsiasi software audio.

FILE AUDIO TIRO TUBO BALISTICO ( DOWNLOAD)

 

 

Essendo il magnete montato direttamente sulla punta dell'asta, il sistema funziona perfettamente anche senza sagola.

 

In definitiva il sistema è semplicissimo nella sua concezione generale:

- spire di rame esternamente ad un tubo

- magnete montato sull'asta ( nella versione definitiva, il magnete di tipo supermagnete, andrebbe integrato nell'asta stessa)

- si carica il fucile normalmente e si spara dentro il tubo.

 

L'asta passando dentro il tubo genera, grazie al magnete, delle microcorrenti che vengono mandate alla scheda audio.

Il resto è solo una questione di misurare distanze tra le spire ed intervalli di tempo.

Riportando i dati su un semplice foglio di calcolo excel si ricavano in pochi minuti i relativi grafici.

Il tutto potrebbe logicamente essere gestito tramite software dedicato automatizzando e gestendo la cosa in modo pressocchè istantaneo ( ciò è però al di fuori della portata delle mie conoscenze informatiche).

Un'altra ipotetica applicazione del sistema è il "bersaglio balistico" ( che ho solo teorizzato, ma non realizzato per mancanza di tempo e di volontà) ossia un semplice bersaglio integrato con due grosse spire poste a poca distanza l'una dall'altra (ad esempio 5 cm).

L'asta "magnetica", arrivando sul bersaglio ed attraversando le due spire, genera due impulsi elettrici che consentono di calcolare la velocità terminale dell'asta in tempo reale con un singolo campione di 5 cm.

Il prototipo che avevo in mente, e mai realizzato, era una sorta di bersaglio con a fianco un display: appena l'asta, con piccolo magnete inglobato, arriva sul bersaglio viene visualizzata la velocità di impatto: il tutto senza necessità di nessuna sagola o telecamera di misurazione. Basta caricare e sparare. Tale utilizzo potrebbe essere sfruttato per settare rapidamente i fucili.

Logicamente il tutto potrebbe essere esteso anche alle armi di superficie: basta avere un proiettile magnetico.

Un'ulteriore possibilità di analisi potrebbe essere quella di calcolare la velocità istantanea in funzione dell'intensità della corrente generata in un singolo solenoide, essendo la stessa proporzionale alla velocità con cui il magnete passa in ogni singola spira. Si potrebbe calcolare la velocità istantanea in una singola spira piuttosto che calcolare la velocità media anche se per piccoli tratti ( Ma questo è un discorso puramente teorico e che richiederebbe una perfertta standardizzazione del sistema).

 

Cronologia fotografica del tubo balistico.

 

Primo tentativo di test di tubo balistico ottenuto usando un tubo in plastica

 

Prototipo ottenuto da una canna da pesca ed usato per settare il tubo balistico con la scheda audio del PC:

 

 

Primo prototipo operativo di "tubo balistico"

 

Magnetino del tipo "supermagnete" integrato nell'elastico da testare.

 

Tubo balistico in versione test elastico senza carico

 

Esempio di tracciati di balistica interna ottenuti col tubo balistico.