ciao a tutti, sto preparando la tesina basata sul funzionamento di un fucile da softair
se avete delle idee per migliorarla o ancora meglio conoscete delle formule meccaniche/fisiche che riguardano i vari dimensionamenti di ingranaggi e molle siete pregati di scrivelo
ditemi anche se notate degli errori grammaticali o altro, (la prima parte deriva da wiki)
grazie a tutti
Softair
1.1 Softair: lo sport
Il softair èuno sport di squadra nato in Giappone negli anni '80 , in seguito all'invenzione delle repliche a scopo collezionistico , brevettate e prodottelì per la prima volta , infatti lì la detenzione di armi da fuoco è vietatadalla fine della seconda guerra mondiale e per lo stesso motivo per 65 anni èstato senza un esercito intraprendendo una politica pacifista, solo dal 2010con un referendum è stato votato di riformare un esercito.
Questo sport è conosciuto anche cometiro tattico sportivo, si distingue dalle altre attività basate sullasimulazione militare per l'utilizzo delle Air Soft Gun, da cui appunto prendeil nome, sono repliche più o meno fedeli di armi da fuoco che sparano pallinisferici a distanza di circa 50 metri.
Possono esserci partite di vario tipo:si va dall’eliminazione diretta, all’ effettuare vere e proprie pattuglie diricognizione per impossessarsi di oggetti di diversa natura (bandiere, testimoni,materiali, eccetera), naturalmente "neutralizzando" gliavversari eliminandoli così dal gioco.
Possono essere anche organizzatiscenari che riproducono azioni reali della storia militare, o immaginarieazioni di forze speciali. Per via della disponibilità di equipaggiamento, checopre soprattutto il periodo 1960-2000.
La particolarità di questo gioco èl'essere basato completamente sul fair play, quindi sulla correttezza e lealtà delsingolo giocatore, dato che non esiste alcun modo per provare oggettivamenteche l'avversario sia stato colpito o meno: è dovere del giocatore, nel momentoin cui avverte l'impatto del pallino avversario, alzare la mano, smettere disparare e gridare colpito, morto, o preso (autodichiarazione) e quindi abbandonare l'area di gioco, evitando di collaborare e comunicare in alcun modocon i propri compagni ancora impegnati nell'azione.
Chi agisce disonestamente, una voltaindividuato può essere espulso dal gioco e/o dall'Associazione di appartenenza.
L'autodichiarazione è anche importante al fine di evitare inutili e continue raffiche di pallini ai dannidel giocatore stesso.
1.2 Softair in Italia
Negli anni novanta in Italia si sonocreati organismi privati di coordinamento nazionali o regionali che hannocontribuito a diffondere il gioco su tutto il territorio nazionale con lacostituzione di numerosi club e associazioni (ad oggi se ne contano più di 600su tutto il territorio nazionale).
Ogni anno si svolgono numerosi torneie campionati in tutta Italia, e alcuni eventi internazionali. Alcuni di questitornei possono arrivare ad una settimana consecutiva di gioco. I tornei possonoprevedere operazioni atte all'acquisizione di obiettivi (tramite ricognizione oazione di combattimento diretto), alla difesa del territorio nei confrontidelle fazioni opposte, ad operazioni che simulano o riproducono scenari storicio recentissimi.
1.3 La normativa
In Italia lerepliche da softair sono classificate come strumenti e come tali non rientranonella classificazione di "armi" atte ad offendere. Per legge siconsiderano non idonee ad arrecare offesa alla persona le "armi da softair"che non superano 1 Joule di energia all'uscita della canna.
E joule=12×m Kg×V2ms
Per motivi di sicurezza èassolutamente d'obbligo per chi gioca indossare almeno degli occhialiprotettivi.
1.4 A.S.G. Air Soft Gun
Ilmeccanismo che fa funzionare i fucili da softair può essere assimilabile ad uncompressore alternativo, ovvero comprime l'aria con movimenti alternativi di unpistone.
Ctesibio, fondatore della pneumatica, è stato il primo a progettare un'arma ad ariacompressa; l'energia era immagazzinata spingendo pistoni a tenuta in duecilindri, quando i pistoni, grazie a un meccanismo di sgancio, eranorilasciati, l'aria compressa forniva al proiettile una velocità che, eracompetitiva con quella delle altre catapulte.
Lacompressione del gas/aria necessario per proiettare il pallino può avveniregrazie a:
-A gas o co2,cioè in cui il pallino è sparato dalla rapida decompressione del gas;
questosistema ha tre grossi svantaggi :
- ilprimo problema è che a seconda della temperatura si hanno evidenti differenzenell’ energia impressa nel pallino, infatti d’inverno si avranno gittateabbastanza limitate e d’estate supereranno il limite consentito moltofacilmente (dovuto al cambiamento di pressione del gas all’interno delserbatoio).
- ilsecondo problema riguarda la manutenzione e sostituzione degli o-ring, i qualinonostante la meccanica sia abbastanza semplice danno frequenti problemi legati soprattutto a perdite di gas.- questotipo di funzionamento non permette ancora lo sparo in raffica.
Per motivi dipraticità si preferisce adottare il funzionamento a gas solo nelle repliche dipistole, mine e lanciagranate.
(modelli funzionamento a co2/gas)
-A caricaricamento manuale comprimendo una molla o gas, quindi è la decompressionedella molla o gas a sparare il pallino, questo sistema è utilizzato nellerepliche di fucili di precisione.
-Elettriche,dove la compressione è attuata utilizzando un motore alimentato da un'appositabatteria.
A.E.G. Air Electric Gun
Le replicheelettriche sono le più utilizzate e permettono di raggiungere tranquillamente,raffiche superiori ai venti pallini al secondo ed è più semplice realizzare ungearbox su misura semplicemente spostando di posizione motorino e ingranaggipermettendo così di ricreare repliche di quasi tutti i tipi e gusti.
(modelli gearboxelettrico)
2.1Motore e ingranaggi
Andando perordine, quando si spara con una replica da softair, si andrà ad agire sulgrilletto, che chiudendo il circuito elettrico, fa si che la batteria presente nel fucile alimenti un motore a correntecontinua con alimentazione che può variare dai 7,4v fino a 14,8v, più è alto ilvoltaggio più velocemente girerà il motore, quindi la batteria avrà una grandeinfluenza sulla raffica; vengono preferite le batterie Li-Po (litio - polimero)dato che non soffrono di effetto memoria, sono leggere, economiche e piccole adifferenza delle precedenti Ni-Mh (nikel - metallo).
I motoriniutilizzati hanno un alto momento torcente e un numero di giri elevato di circa45’000 giri/min a carico. Il motorino presenta due cuscinetti asfere alle estremità della cassa, un cuscinetto radente in ottone lungol’albero che verrà alloggiato nelle casse del gearbox, e l'estremità dell'albero motore è amezzaluna, nella quale verrà messo in sede un pignone, fissato con un grano perevitare spostamenti assiali.
(motorino epignone)
Il motoreingaggia il primo ingranaggio della terna (il conico) che è formato datre corone, una conica, una a denti dritti/elicoidali e dalla corona nellaquale verrà a contatto l’anti-reversal.
(ingranaggioconico)
L’anti-reversalè formato da un dente che viene premuto con sul conico grazie ad una molla atorsione, ha l’importante funzione di impedire agli ingranaggi di ruotare insenso opposto, l’assenza dell’anti-reversal può causare anche incameramentimultipli di pallini che verrebbero “sputati” al momento dello sparo.
(anti-reversal)
Il secondoingranaggio (il centrale) è composto da due corone di denti dritti/elicoidali
(ingranaggiocentrale)
Il terzo ingranaggio (il settoriale)è composto da una corona a denti dritti/elicoidali, due camme di cui una agiscetramite sul cut-off e l'altra movimenta un’asta collegata allo spingipallino e,una corona semidentata a denti dritti che, agganciandosi al pistone lo faràarretrare caricando la molla, una volta che il pistone è arretrato al massimo el’ingranaggio semidentato non sarà più a contatto con il pistone, darà inizioallo sparo. (ingranaggio settoriale)
Un componente di alta qualità sonogli “ingranaggi ingabbiati” che non necessitano di essere spessorati per essereallineati perfettamente e l’elevata precisione ne consente l’uso anche senzalubrificante, in questo gruppo di ingranaggi vengono montati nove cuscinetti asfere.
(terna ingranaggi ingabbiati modify)
- pressofusioneche permette di realizzare degli ingranaggi di fascia economica (in zama), particolarmenteindicata per la produzione di getti complicati da realizzare mediante processodi colata, forniscono pezzi con ottima finitura superficiale e strettetolleranze dimensionali, ad elevatecadenze di produzione;- sinterizzazioneche consiste nella compattazione e trasformazione di materiali ridotti inpolveri, caratteristiche simili alla pressofusione ma avremmo ingranaggi inacciaio sicuramente più resistenti.- oppurevengono lavorate le corone singolarmente e fissate successivamente.
Gli ingranaggi vengono alloggiati su cuscinetti radenti (boccole) in nylon,ottone o acciaio oppure vengono usati cuscinetti a sfere che hanno prestazionimigliori ma solitamente hanno una durata minore.
(cuscinetti asfere e boccole in ottone)
Il cut-off si trova sotto ilblocco elettrico del grilletto e l’ingranaggio settoriale, è una leva che vieneazionata da una camma posta sul settoriale, la quale, agendo sul bloccoelettrico del grilletto, interrompe il flusso di energia, che a sua volta fermail motore. Quindi, al contrario di quanto potrebbe apparire a prima vista, ilsistema a colpo singolo è comandato meccanicamente e non elettronicamente, aseconda di come viene posizionato dal selettore esterno, stabilisce se farsparare la replica in colpo singolo oppure in automatico. Il cut-off entra ingioco quando la rotazione del settoriale prosegue dopo aver rilasciato ilpistone, e la camma farà staccare al cut-off la connessione elettrica delgrilletto. Posizionando il selettore di tiro in raffica il cut-off non sarà piùin grado di staccare il contatto, e il fucile continuerà a sparare fino aquando noi terremo il dito sul grilletto. (cut-off)
Le repliche elettriche hanno unadoppia sicura meccanica, nello stesso momento viene interrotto il collegamentoelettrico e impedisce il movimento del grilletto bloccandolo.
2.2 Gruppo aria
Il sistema pneumatico (gruppo aria) ècomposto da cilindro, testa cilindro, spingipallino, pistone, testa pistone,molla e guidamolla.
-il pistone è composto da uncilindro (in nylon, policarbonato o alluminio) che presenta 4 guide discorrimento lungo i fianchi e una cremagliera in metallo o plastica (spessoviene fatta totalmente in plastica o per metà in plastica in quanto vieneutilizzato come anello debole della catena cinematica e la sua rottura evita danni più rilevanti, in quanto èpossibile che con velocità elevate, ci sia un riaggancio in corsadell’ingranaggio settoriale sul pistone che non ha ancora completato il suopercorso). (pistoni)
-la testa pistone ha ilcompito di assicurare una buona tenuta in fase di compressione ed evitare dicreare una depressione (effetto vuoto) in fase di caricamento, permettendo diriempire di aria il cilindro senza aspirarla dalla canna, questo risultatoviene ottenuto da una gola specifica nella quale viene inserito un'o-ring e adei fori nella parte superiore della testa che arrivano fino alla gola, hannola funzione di far dilatare l'o-ring nella fase di compressione durante losparo eliminando le perdite e di consentire il passaggio dell'aria liberamentein fase di caricamento. I sistemi più avanzati possonoprevedere un funzionamento analogo con un foro passante con estremità a venturinella quale viene inserita una sfera che tappa il canale in fase dicompressione e lo lascia libero in fase di caricamento; i due sistemi possonovenire applicati anche contemporaneamente a discapito del costo di produzione.
(teste pistone antivuoto)
-il cilindro nella qualescorre il pistone può essere forato a determinate distanze (a seconda dellalunghezza della canna) o pieno con una lieve conicità, i fori servono a far entrareparte dell'aria nel cilindro e a compensare l’aria definendo l'inizio delvolume di aria che verrà compresso nel momento dello sparo. I cilindri hannosolitamente una teflonatura interna come per la canna e possono essere in ottone,acciaio o fibra di carbonioI vantaggi dell’utilizzo della fibradi carbonio sono la maggiore precisione dimensionale, migliore finiturasuperficiale, leggerezza, in più non ha problemi di ossidazione o deformazione. (cilindri)
-la testa cilindro ha ilcompito di incanalare l'aria compressa nel cilindro attraverso un ugello e diammortizzare il pistone con inserti in gomma; per cercare di eliminare perditedall'accoppiamento testa cilindro e cilindro si usano uno o due o-ring edeventuale utilizzo di teflon. (testacilindro)
-lo spingi pallino serve acongiungere testa cilindro e gruppo hop-up (in plastica o alluminio), come giàdetto in precedenza è movimentato da un’asta movimentata dal settoriale; il suomovimento serve a incamerare un pallino alla volta e per creare una perditacontrollata per diminuire il rischio di risucchio dalla canna durante la fasedi caricamento.
(spingi pallino e asta spingipallino)
-la molla che viene compressadal pistone in fase di caricamento e rilasciata nel momento in cui la coronasemidentata non ingaggia più il pistone, può essere a spire regolari o a passovariabile, il vantaggio delle molle a passo variabile è quello di ridurre laflessione laterale e…………………….., per evitare torsioni della molla possono essereinstallati dei cuscinetti assiali (alloggiati su pistone e guidamolla); datoche la molla influisce per circa il 70% della potenza della replica, nel casoil pallino esce dalla volata con energia superiore ad un joule (limite per la leggeitaliana) si può pensare a sostituire la molla o a tagliare una o più spiredella molla, nel caso invece che sia molto inferiore al joule si può pensare disostituire la molla con una più potente oppure aggiungendo uno spessore(rosette o un cuscinetto) fra la molla e guidamolla. (molla a passovariabile)
Calcolodella costante elastica della molla
K=P×g△l=1,542x9,8(0,15-0,137)=1162,43≅1160
La forza cheagirà sui denti del settoriale sarà quindi di
F=1160×0,15-0,07≅93N→ 9,5Kg
La pressione che deve essereesercitata sulla molla è di circa 9-11kg (per potenze inferiori al joule).
-il guidamolla ha la funzionedi tenere in sede la molla ed a evitarne flessioni irregolari, può essere inpolicarbonato, ottone o metallo; può avere la base di appoggio della mollaregolabile, ciò permette di apportare o meno un precarico alla molla,permettendo così di aumentare o meno la potenza della replica senza doversostituire o tagliare la molla, semplicemente regolandolo con una chiave abrugola senza dover smontare il gearbox, permette inoltre di avvicinarsi inmaniera più semplice alla potenza di un joule nel pallino. (guidamolla)
Portare la potenza ai limiti di leggeconsente di avere una gittata maggiore oltre che ad una penetrazione maggioredello stesso pallino per esempio in un ambiente con fitta vegetazione.
2.3 Gruppo Hop-Up (work in progress)
Un altro componente molto importanteè il gruppo Hop-Up, è un piccolocongegno che permette di aumentare la gittata di una replica, è statorealizzato e brevettato per la prima volta nel ’94 e attualmente vieneutilizzato in tutte le repliche di fucili e pistole. (t hop-up)
--Il suo funzionamento, abbastanza semplice, consiste nell’imprimere un motorotatorio al pallino in modo che abbia un effetto portante nell’aria (NiccolòFontana “Tartaglia”). equindi rende possibile utilizzare il principio di Bernoulli,-- L'effettoMagnus, il gommino causa la rotazionesull'asse trasversale del pallino, scoperto da Heinrich Gustav Magnus(1802-1870), è il responsabile della variazione della traiettoria di un corporotante in movimento, il gommino imprime una rotazione sull'asse che determinala più o meno accentuata incurvaturadella traiettoria. Uncorpo in rotazione in un fluido trascina con sé lo strato di fluidoimmediatamente a contatto con esso, e quest'ultimo, a sua volta, trascina consé lo strato attiguo: attorno al corpo rotante si formano così strati di fluidorotanti su circonferenze concentriche.Nelmomento in cui il corpo è dotato di moto sia rotatorio che traslatorio, lavelocità del fluido aumenta superiormente o inferiormente al corpo a secondadel verso di rotazione del corpo, proprio per il trascinamento del fluidoattorno al corpo stesso (le velocità degli strati di fluido in rotazioneamplificano il moto della corrente dovuto alla traslazione in verso concorde aquest'ultima e diminuiscono la velocità nella zona in cui i versi sono invecediscordi).
Il gommino hop-up è un semplice gomminocilindrico nel quale viene inserita l’estremità della canna che presenta unacava; il pallino arriva dal condotto verticale dell’hop-up direttamente dalcaricatore e viene spinto nella canna dallo spingipallino (movimentato daun’asta che viene a contatto della camma nell’ingranaggio settoriale), a questopunto scatta il pistone nel gearbox che convoglierà l’aria attraverso lospingipallino, il pallino a questo punto, verrà sparato acquisendo il motorotatorio.
(gommini hop-up e pressori)
Il pressore che agisce sul gommino, può essereregolato in altezza, possiamo quindi decidere quanto attrito (e di conseguenza,quanto moto rotatorio) imprimere al pallino. Questo ci tornerà utilissimoquando vorremmo cambiare la grammatura dei pallini, in quanto un pallino piùpesante deve avere più effetto rotatorio. Il fatto che il gommino dell’Hop-Up siaperfettamente orizzontale può creare dei problemi, infatti sparando una rafficacon l’arma inclinata su un fianco, si vedrà che i pallini avranno unatraiettoria incurvata. Questo perché l’Hop-Up lavora storto e il moto rotatorioavviene nel senso sbagliato, sparando conla replica al contrario, il moto rotatorio creato dall’attrito del Hop-Up, haun effetto “anti-portante” e il pallino cadrà a pochi metri dalla canna. il gommino hop-up è inserito nella thop-up, questo componente dell’arma consente di far passare i pallini dalcaricatore alla canna, e permette di regolare l’Hop-Up; ecco come:Lo spingipallino, ora, ritornerà indietropermettendo ad un altro pallino di salire per essere incamerato a sua voltanella canna. Tutto questo avviene circa 20 volte al secondo se si para araffica.
2.4 I caricatori e pallini
Esistono principalmente tre tipi dicaricatori:
- monofilari: i pallini vengono caricati manualmentein un condotto, questi vengono spinti da una molla ed arrivano a conteneremassimo 120 pallini.
- maggiorati:per evitare di ricaricare manualmente come nei monofilari, sono dotati di unamolla a spirale caricata manualmente che muove alcuni ingranaggi, i pallinientrano nel serbatoio dove per caduta vengono a contatto con la ruota dentatache mossa dalla molla a spirale, li spinge nel condotto fino alla T dell’Hop-Up.
- elettrici:come i maggiorati però al posto di caricare la molla a spirale manualmente, siutilizza un piccolo motorino alimentato a batteria, può essere azionatomanualmente premendo un pulsante oppure può azionarsi appena un sensore avvertelo sparo della replica.
I pallini,della dimensione di 6mm di diametro (con una tolleranza di 0.05 mm), possonoessere composti:
- damateriali plastici;
- damateriali inerti (ceramica) o biocompatibili;
- damateriali biodegradabili;
- damateriali biocompatibili con un rivestimento esterno in bisolfuro di molibdenoche, restando biocompatibili “lubrificano” la canna.
Il peso dei pallini più utilizzativaria tra 0,20g e 0,30g; esistono anche pallini con grammatura inferiore, quali0,12g e 0,15g, e grammature superiori, 0,32g 0,35g 0,40g 0.64g e 1.04g, anchese difficilmente vengono usati in quanto i primi troppo soggetti a deviazionedel vento e i secondi in quanto si perderebbero metri di gittata utile. (pallini conrivestimento in bisolfuro di molibdeno mr.HE)
Come si puònotare i pallini rivestiti hanno delle fossette superficiali, queste adifferenza di quello che si possa pensare non influiscono negativamente allagittata, oltre al fatto che grazie al rivestimento i pallini scorrono meglioattraverso la canna, le fossette aiutano ad aumentare l’effetto della portanzacome le palle da golf.
Le fossetteservono a favorire la rapida formazione di uno strato turbolento intorno allapallina da golf in volo, dando più portanza e minore attrito con l’aria.
Il montaggiodi tutto l’assieme gearbox è ancora abbastanza complicato per via delle variemolle, per semplificare l’operazione alcune case produttrici scelgono didividere i gusci del gearbox in altre due parti, separando gli ingranaggi conil gruppo aria.
Repliche da softair di alta qualitàpotenziate vengono usate anche dai soldati americani per fare addestramenti dicombattimento, dato che simulano perfettamente il reale funzionamento,montaggio, peso e dimensioni del fucile vero e difficilmente arrecano danni apersone; a differenza degli alpini che durante varie esercitazioni utilizzanoproiettili modificati.
(particolari degli ingranaggi in un Systema PTW)
La maggior parte delle repliche ecomponenti vengono prodotte in America, Cina, Hong Kong e Giappone, da aziendeche hanno una produzione primaria che varia dalla produzione di scooter (marui),macchinari cnc di alta precisione vendute agli orologiai svizzeri (modify) fino allaproduzione di fucili veri (magpul); la produzione italiana si limita solo allacostruzione di pezzi di ricambio di alta qualità.
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Originariamente inviata da Alan Monziani
