Sistema di modulazione, incremento o riduzione della velocità di spinta trasmessa all'asta dagli elastici di un fucile subacqueo.

Stato anteriore della tecnica e ricerca di anteriorità:

I fucili ad elastici (definiti anche arbaleti) attualmente in uso per la pesca subacquea sono costituiti da un fusto, un'impugnatura, un proiettile (asta), un sistema di immagazzinamento di energia (uno o più elastici) ed un meccanismo di sgancio. L'asta è collegata al fusto tramite il meccanismo di sgancio. L'elastico (o gli elastici) sono ancorati in genere in corrispondenza della testata. Nei fucili subacquei tradizionali, gli elastici sono ancorati in prossimità della parte più distale del fusto rispetto al meccanismo di sgancio (testata del fucile) e vengono allungati, grazie ad uno sforzo muscolare di caricamento manuale. Gli elastici così allungati vengono vincolati direttamente sull'asta ( o sul meccanismo di sgancio) grazie all'interposizione di un elemento di connessione chiamato "ogiva". Gli arbaleti sfruttano quindi il principio di immagazzinare una certa quantità di energia negli elastici. L'energia viene fornita tramite la contrazione muscolare degli arti superiori del soggetto che esegue il caricamento. In alternativa gli elastici possono essere ancorati direttamente al meccanismo di sgancio. L'asta viene svincolata dal meccanismo di sgancio tramite il movimento di un apposito elemento detto "grilletto". Il movimento del grilletto libera l'asta dal suo vincolo, consentendo agli elastici di trasferire la loro energia all'asta stessa che viene propulsa in avanti. Per aumentare la velocità di contrazione degli elastici e quindi anche la velocità dell'asta si ricorre, nell'arbalete tradizionale, o all'aggiunta di ulteriori elastici (fucili plurielastico) o al loro ulteriore allungamento a fattori sempre crescenti. L'energia immagazzinabile negli elastomeri dipende dalle caratteristiche di elasticità dell'elastomero usato nonchè dal fattore di allungamento usato e dal numero degli elastici installati. La velocità di contrazione dell'elastomero è funzione del suo rapporto di allungamemto. In altre parole, dato uno specifico elastomero, maggiore è il fattore di allungamento dello stesso, maggiore sarà la sua velocità. La velocità massima raggiungibile dagli elastomeri sarà quella ottenibile con la massima elongazione degli stessi a discapito di un sempre crescente sforzo muscolare. Una diversa tipologia di arbalete è quella detta roller ( rollergun). Nel rollergun gli elastici ruotano intorno alla testata tramite delle pulegge dotate o meno di cuscinetti. Gli elastici ruotando intorno alla testata consentono lo sfruttamento di tutto il fusto superiore. Ciò rappresenta un fattore migliorativo rispetto agli arbaleti tradizionali, in cui una parte di fusto non viene sfruttata a causa delle presenza degli elastici non contratti. Ulteriore miglioramento tecnico del fucile a propulsiome elastica è stato lo sviluppo di fucili provvisti di elastici in cui la velocità di contrazione degli stessi viene aumentata tramite un sistema di scorrimento su pulegge e carrucole mobile ( tali sistemi sono oggi noti come "arbavela" o "arbaparanchi").

Il prodotto ideato, ed oggetto della presente descrizione, è finalizzato a consentire il superamento dei limiti di velocità di contrazione dei vari elastomeri, tramite un sistema di modulazione ed amplificazione della velocità trasmissibile all'asta dagli elastomeri. Tale sistema è riferibile, come concetto di funzionamento, a quello dei rotismi.

 

DESCRIZIONE

Obiettivo che l'innovazione intende raggiungere:

Con la presente invenzione si è inteso risolvere il problema del "limite di velocità di contrazione" degli elastomeri usati per i fucili da pescasubacquea. Infatti, integrando nel fucile subacqueo ad elastici il sistema ideato, si ottiene una modulazione ed amplificazione della velocità di contrazione generata dagli elastici. Ciò consente di imprimere maggiori velocità all'asta rimodulando, appunto, tramite il sistema ideato la velocità fornita dalla contrazione degli elastici.

La velocità di eiezione dell'asta è, infatti, funzione dell'energia che gli elastici possono fornire all'asta, ma è limitata dalla velocità di contrazione degli stessi senza carico. In altri termini un'asta non potrà mai essere spinta da un elastomero ad una velocità superiore a quella di contrazione degli stessi elastici senza di essa.

Grazie al sistema ideato si può potenzialmente spingere aste ad una velocità superiore a quella della contrazione degli elastici.

Inoltre, le caratteristiche del sistema ideato, consentono una modulazione della cessione dell'energia con potenziale beneficio sulla gestione globale del fucile in termini di rinculo e quindi di precisione.

 

Analisi del risultato raggiunto:

Il sistema di "modulazione, incremento o riduzione" della velocità di contrazione trasmissibile dagli elastici ( d'ora in poi definito più semplicemente "sistema di modulazione" o "MACH-control") viene presentato integrato in un arbalete con una sola coppia di elastici.

Nella Tavola 1 è illustrato un modello tridimensionale del suddetto fucile:

Il sistema di modulazione è costituito da una coppia di elementi ognuno dei quali è formato da:

- Un cilindro a bordi rialzati, denominato d'ora in poi "movente". Indicheremo il diametro della base del "movente" con "d". Il "movente" si presenta dotato di un perno che consente l'ancoraggio di un filo ad alta resistenza. Al filo ancorato al "movente" sarà dato il nome di "filo di traino" ( Filo di colore bianco nelle TAVOLE)

- Un secondo cilindro a bordi rialzati, una cui base si presenta solidale al "movente". Indicheremo questo secondo cilindro come "cedente" ed il diametro della sua base sarà indicata con "D" . Il "cedente" presenta anch'esso un perno a cui verrà ancorato un secondo filo ad alta resistenza. Al filo ancorato al "cedente" sarà dato il nome di "sagola" ( Filo di colore verde nelle TAVOLE).

L'insieme arbalete + sistema di modulazione è costituito essenzialmente da:

- un fusto con impugnatura (l'impugnatura, nella presente descrizione, verrà indicata come parte posteriore e la testata come parte anteriore del fucile)

- meccanismo di sgancio: nelle rappresentazioni grafiche è stato utilizzato un meccanismo del tipo delle balestre terrestri costituito da grilletto, demoltiplica e dente, ma il sistema di caricamento ideato può anche essere integrato su fucili che presentano un meccanismo tradizionale a sottrazione di base di cui sono dotati quasi tutti i fucili ad elastici attualmente prodotti.

- Un sistema di modulazione posto in corrispondenza della testata del fucile che ha il compito di modulare la velocità di contrazione fornita dagli elastici.

- Una coppia di elastici un'estremità dei quali è collegata al "filo di traino" (ad esempio filo in dynema) che termina, a sua volta, ancorato al perno del "movente" del sistema di modulazione. L'opposta estremità degli elastici è vincolata alla faccia inferiore del fusto o ad altro punto di ancoraggio situato nella parte posteriore del fucile .

 

Manovra di caricamento e funzionamento del sistema:

Il fucile scarico si presenta con gli elastici in lieve contrazione ( pretensionati ) e posti lungo la faccia postero-inferiore del fucile.

L'estremità posteriore degli elastici è vincolata al fusto inferiore, mentre l'estremità anteriore è collegata la filo di traino che si presenta srotolato rispetto al "movente". La "sagola" si presenta invece arrotolata intorno al "cedente". Il lieve pretensionamento degli elastici consente di mantenere il sistema in equilibrio senza che i fili si presentino in "bando".

La manovra di caricamento del fucile avviene in modo classico ossia afferrando la sagola e stirandola fino al punto di aggancio posto sul meccanismo di sgancio o direttamente sull'asta. La sagola si srotolererà dal "cedente", mettendo in rotazione l'intero sistema di modulazione. Il filo di traino verrà dunque avvolto intorno al "movente" man mano che la sagola viene srotolata. A fine manovra di caricamento l'elastico sarà allungato del fattore voluto, la "sagola" sarà srotolata dal "cedente" mentre il "filo di traino" sarà avvolto attorno al "movente".

Ulteriori elastici possono essere posti lungo la faccia inferiore del fucile e collegati al "filo di traino". In tal modo si può avere un progressivo aumento della potenza installata sul fucile con un caricamento frazionato degli elastici. Il caricamento frazionato consente di fornire al fucile grandi quantità di energie. Premendo il grilletto gli elastici saranno liberi di contrarsi verso il tiratore : ciò contribuisce come noto alla riduzione del rinculo del fucile con maggiore precisione del tiro. Gli elastici contraendosi metteranno in rotazione il sistema di modulazione: il filo di traino, trazionato dagli elastici, farà ruotare il "movente" il quale essendo solidale col "cedente" lo metterà in rotazione determinando un avvolgimento della sagola intorno al "cedente" e quindi un avanzamento dell'asta.

Ciò determinerà una modulazione dell'energia rilasciata dagli elastici.

La modulazione del rilascio di energia avviene grazie a due fattori che potremmo distinguere in "fattore statico" e "fattore dinamico".

Il fattore statico è rappresentato dal rapporto tra il diametri D del "movente" e del diamtro d del "cedente". Il diverso raggio del movente e del cedente determina diversa velocità e diversa forza trasmissibile dal cedente rispetto al movente. Tali rapporti si basano sui noti principi di un rotismo riduttore.

Il fattore dinamico è invece rappresentato dal numero di avvolgimenti della sagola e del filo di traino intorno ai rispettivi elementi di rotazione. La sagola ed il filo di traino, infatti, avvolgendosi su più file intorno al sistema di modulazione determinano un progressivo aumento "virtuale" del diametro degli elementi rotanti.

Tale fenomeno può essere sfruttato nel sistema di modulazione affinchè si abbia un progressivo cambiamento del raggi del movente e del cedente durante la contrazione degli elastici. In tal modo si ottiene un progressivo cambio di velocità e di forza trasmessa all'asta, passando progressivamente a fasi di velocità ridotta e forza aumentata a fasi di velocità aumentata e forza ridotta.

Le caratteristiche di tale modulazione dipendono, in ultima analisi, sia dai diametri iniziali (senza sagola o filo di traino) del cedente e del movente sia dai diametri terminali (con sagola o filo di traino ).

Le caratteristiche di forma dei rotori del sistema di modulazione acquisiscono, quindi, importanza funzionale nella modulazione del rilascio di energia all'asta.

In particolare la larghezza e la forma della "gola" del movente e del "cedente" diventano, in associazione al diametro della sagola e del filo di traino, elementi di controllo della modulazione ossia del rilascio dell'energia all'asta. A seguire alcuni esempi ipotetici di forme di modulazione di movente e cedente:

Le capacità di modulazione del rilascio dell'energia degli elastomeri avviene, in ultima analisi, grazie a due elementi:

1. Diverso diametro degli elementi "cedente" e "movente" che ruotano su un unico asse e tra loro vincolati. Il rapporto tra i diametri determina un incremento o una riduzione della velocità trasmissibile all'asta con relativa variazione della forza.
2. La forma e le dimensioni della gola dei cedenti e dei moventi determina le modalità di avvolgimento della sagola e del filo traino con variazione progressiva dei diametri effettivi di rotazione intorno all'asse dei rotismi.
3. Vi sono poi da quantificare gli attriti introdotti dal sistema che determinano anch'essi una modulazione dell'erogazione di energia dagli elastomeri al proietto ( asta ).

 

Finalità del MACH-Control

Il sistema è stato pensato per risolvere alcune limitazioni dell'arbalete tradizionale legati al rilascio "incontrollato" di energia da parte degli elastomeri e consentire una maggiore velocità di contrazione trasmissibile all'asta durante il suo avanzamento lungo il fusto del fucile.

L'assenza di elastici lungo il fusto superiore del fucile permette inoltre una maggiore istintività del tiro rispetto all'arbalete classico in cui parte della linea di mira viene ad essere nascosta dagli elastici stessi.

 

Principi di base ed ulteriori implementazioni del "MACH-control"

1) Possibilità di incrementare, ridurre e modulare la velocità trasmissibile all'asta tramite la contrazione degli elastici attraverso dei rotismi che basano il loro funzionamento sul principio dell'accoppiamento di un movente ed un cedente.

2) Posizionamento dei rotismi ( movente e cedente ) in corrispondenza della testata del fucile e collocati sullo stesso asse di rotazione

3) Posizionamento dei rotismi (movente e cedente) in corrispondenza della parte del fucile più vicina all'impugnatura e collocati sullo stesso asse di rotazione. In tal caso la cessione di energia all'asta avviene tramite l'interposizione di una coppia di pulegge aggiuntive in corrispondenza della testata del fucile e sulle quali ruota la sagola di collegamento tra "cedente" ed asta.

4) Rotismi posizionati in senso parallelo al fusto e su un unico asse ( in altri termini i rotismi sono posti lateralmente al fusto del fucile, mostrando ad esso la loro faccia piana)

5) Rotismi posizionati in senso perpendicolare al fusto su due assi diversi (in altri termini i rotismi sono post i lateralmente al fusto del fucile, mostrando ad esso la loro faccia curva).

6) Possibilità di dotare l'asse di rotazione dei rotismi di un cuscinetto in grado di ridurre gli attriti.

7) Possibilità di dotare i singoli rotismi di uno o più cuscinetti in grado di ridurre gli attriti.

8) Accoppiamento di moventi e cedenti in modo tale da avere riduzione della velocità tramessa di spinta dell'asta. Tale possibilità si realizza allorquando il movente ha un diametro superiore rispetto al cedente e ha il compito di modulare il rinculo del fucile.

9) Possibilità di modellare la forma della gola dei rotismi in modo tale da accogliere il numero desiderato di avvolgimenti di sagola in funzione del diametro della sagola stessa.

10) Possibilità di montare più coppie di rotismi sullo stesso fucile con diversi o stessi fattori di modulazione di velocità di contrazione.

 

Ciclope: Il primo fucile al monto con tecnologia MACH Control :

 

MACH-control by Stefano Soriano