leggi che governano il moto di un ASTA

[giodap]

Distinguo l’approccio progettuale del costruttore da quello pratico dell’utente p.sub, per scrivere, ora, solo di quest’ultimo.
Il primo parametro è il tipo di acciaio impiegato:
Uno dei miei ultimi incarichi in Technisub è stato di seguire la produzione delle aste per il Bliz, un arbaléte che si caricava con i piedi, allora si usava un acciaio al carbonio, il C 72 (072 % C), un acciaio che subiva il trattamento termico di tempra (un brusco raffreddamento di un acciaio, lega ferro carbonio con C< 1.8%, per ottenere una struttura cristallina particolare molto dura).
Il C 72 era relativamente economico si lavorava bene alle macchine utensili prima del processo di tempra, era duro ma non rigido, si piegava facilmente se urtava contro una roccia.
Attualmente si usano altri acciai, detti speciali che associano alla relativa durezza anche una grande rigidità , si avvicinano alla durezza degli acciai al carbonio che dopo tempra hanno HRc > 55. Sono acciai speciali al silicio impiegati per la realizzazione delle molle
Ritengo che i migliori siano gli acciai armonici austenitici AISI 301 con HRc > 45 (HRc è la durezza Rockwell C un indice che si ricava misurando l’impronta lasciata da un punzone).
Nella scelta dell’asta informatevi bene sul tipo di acciaio impiegato (il negoziante difficilmente saprà  dirvi qualcosa al riguardo allora rivolgetevi direttamente alla casa produttrice dell’arbaléte).
Ricordatevi che l’80 % della balistica dell’asta dipende dalla sua configurazione longitudinale
( deve essere dritta) perchè se è storta, nel lancio non seguirà  il vostro puntamento. Un buon acciaio si deforma poco dopo l’urto contro un solido…
Il restante 20 % dipende da altri fattori di forma: aletta, sistemi di aggancio dell’archetto, forma della coda, forma della punta ecc.. A questo riguardo ogni p.sub ha le sue preferenze…

Giorgio

[Draken]

…………. Chiaro ed esaustivo come al solito, grazie Maestro… 😉

Cordialità …………… Francesco…………………………

[GIANNICLEMENTE]

Grazie Maestro .

[Marco78]

Ciao Giorgio,
ho letto in altri post che reputi fondamentale ( peso del 50% ), la caratteristica meccanica dell’asta per la balistica esterna di un arbalete. E che pensi che lo sviluppo stia lì.
Mi sembra di aver capito che ti interessa avere un’ asta particolarmente rigida.
Ma cosa intendi esattamente per rigida? Vuoi un Rp0.2/Rm il più alto possibile? Non credo che ti possa accontentare del modulo di young per caratterizzare un trafilato, magari trattato termicamente.
Molte delle aste attualmente prodotte sono realizzate in inox indurente per precipitazione tipo 17-7 PH o 17-4 PH. Spesso si dice “acciaio Sandvik” ma questo non significa nulla. Sandvik non è proprietaria degli inox indurenti per precipitazione, semplicemente è un colosso ( svedese ) che trafila e raddrizza barre in un milione di grade differenti. E in più non è detto che elabori lei l’acciao!!!!Magari lo compra fuori e lo trafila semplicemente. O lo fa trafilare da terzisti. Si potrebbe avere un 17-4 PH altrettanto performante dai francesi della Ugitech, o dagli americani della Carpenter, solo per fare alcuni esempi.
Inoltre, è necessario che sia inox o accetteresti una zincatura ( o simile ) a valle? Nel senso la punta che prende ruggine rossa è accettabile?
Un’ ultima cosa. Quali sono i vincoli di costo. La migliore delle aste, diciamo una 6,5 x 1300 mm quanto può costare? 40€? Ci potrebbe essere mercato per una “superasta”,che ne so in maraging o superlega base Ni, incrudita ed invecchiata artificialmente, con una densità  maggiore ( metti 8,1 Kg/dm3 e non 7.85 kg/dm3 ), ma che ti costa 90 € ?
Se vuoi massa per avere quantità  di moto ( o energia cinetica ), ti servono leghe base Fe o Base Ni ( a prezzi ragionevoli, non parliamo di W o Co che è fantascienza ). Leghe base Ti, Al o addirittura fibre non hanno la densità , magari saranno rigide ma non penetrano.

[Lefa]

Davvero professionale Marco! immagino tu lavori nel campo degli acciai speciali, potresti aiutare a creare la freccia perfetta col miglior rapporto costo/qualità  8)

[Marco78]

E’ vero pessimo pescatore e discreto conoscitore di acciai 🙁 😳 😥
Senza entrare troppo nel tecnico a mio avviso il problema di base, quello davvero fastidioso, è uno solo :
i trafilatori lavorano tendenzialmente diametri pari ( 6, 8, 10 etc ), mentre mi sembra di capire che al pescatore moderno interessino aste tipo 6,25 ; 6,5 ; 7 . Di conseguenza è estremamente difficile recuperare campioni, magari scarti di collaudo, per realizzare prove. Ordinare a scatola chiusa una fornitura credo sia impensabile per un piccolo produttore, anche se fossero solo 500 Kg. La cosa di complica se poi bisogna trattare termicamente le barre. Giorgio dice che gli piace il 301. Non credo sia un caso che il 301 non si tratta termicamente…
Per il resto secondo il mio modesto parere le possibilità  di sviluppo sono davvero tante. Basta capire cosa si vuole ottenere davvero. Esempio stupido : un’asta sarebbe vendibile se fosse così dura da richiedere affilatura solo alla mola?

[giodap]

Rigido è il contrario di elastico, il contrario dell’elasticità  che ci interessa è quella a flessione, ovvero eliminare lo spine dell’asta.
Sotto l’azione di un momento flettente “M” un’asta cilindrica della lunghezza “l “ si incurva e i piani delle sezioni estreme all’inizio paralleli si incurvano di un angolo “a”
a = M . l / E . J
Con E modulo d’elasticità  del materiale dell’asta, J il momento d’inerzia della sezione per la sez. circolare J = 0.0491 d esponenziale 4 .

Ragioniamo qualitativamente sulle grandezze : l’angolo delle sezioni estreme (indice dello spine) si incurva di più:
1. quanto più grande è il momento flettente M (nel nostro caso è l’azione del momento di rinculo (MR) che flette l’asta mentre scorre sulla estremità  del fusto).
2. quanto più lunga è l’asta.
3. quanto più piccolo è il diametro (in ragione alla quarta potenza)
4. quanto minore è il modulo d’elasticità  del mat. impiegato.

Per ridurre lo spine bisogna ridurre il MR, adottare aste corte, di diametro maggiore (anche un decimo fa tanto per la ragione esponenziale alla quarta della proporzionalità ) e infine adottare materiale di grande modulo d’elasticità .

Il materiale dell’asta:attualmente si usa
• il 17.4 PH (AISI 630) indurente per precipitazione > trattamento termico.
• L’acciaio austenitico armonico (AISI 301), incrudito per trafilatura a freddo.

Il primo fa un po’ di ruggine ma è più rigido, durezza appr. 40 HRC, meno caro
Il secondo è inox molto più duro 47 HRC, ma più flessibile, più caro.

Sto rivedendo la mia scelta dell’acciaio Sandvik proprio a causa della scarsa rigidità , ma le punte dell’asta PH si fanno quadrate solo a guardare gli scogli da lontano…
Non posso aggiungere altro per riservatezza aziendale

[fernando]

il posizionamento dell’aletta sotto e il suo effetto sulla traiettoria è ben documentato… ma cos’è che influisce:
la presenza di una superficie sporgente dalla sezione dell’asta?
la forma dell’aletta?
il suo peso?

ho ad esempio lo stesso effetto anche se l’aletta non è libera (faccio la prova chiudendola con del nastro isolante)?
o è il peso dell’aletta stessa che, man mano che l’asta avanza, la fa aprire sempre più, e devia verso l’alto la punta che altrimenti tenderebbe a scendere insieme al baricentro dell’asta? quindi alette differenti ed effetti diversi?

e un’aletta incassata funzionerebbe lo stesso? (ad esempio l’ultima della Salvimar …)
Credo che tu Giorgio avrai sicuaramente fatto delle prove. Che ne pensi?

[Lefa]

L’aletta posizionata sotto crea una deportanza che aiuta l’asta a mantenere una traiettoria quanto piu retilinea possibile nella fase discendente della parabola di tiro.
Quello che innesca il fenomeno è sia la forma dell’aletta stessa che crea turbolenza (sia nella parte alta se non bene incassata che nella parte finale dove si solleva dall’asta) che lo “sbilanciamento dell’asse della freccia, quindi direi che si tratta maggiormente di sporgenze dalla sezione.

Per libera intendi tipo bloccata con un o-ring?
Direi di si, anche con aletta attaccata all’asta ne beneficia la gittata.
Credo che con aletta a penzoloni la la deportanza sia ancora maggiore, ma non ne sono affatto sicuro.

Un aletta incassata (mono aletta) porterà  comunque uno squilibrio dell’asse generando portanza o deportanza (a seconda di sove la si posiziona).
Inoltre, non contando i pesi sbilanciati, anche se bene incassata ci sarà  sempre la parte finale dell’aletta piegata (quella per non fare sfilare l’asta dal pesce) che sporgerà  dall’asta.

Spero di non aver scritto troppe idiozie..

[Lefa]

Idiozie appunto….

Ho scambiato la portanza con la deportanza, praticamente ho scritto che creando carico idrodinamico la punta si solleva

Aletta sotto = portanza
Aletta sopra = deportanza

Rettifico deportanza con portanza, scrivere di fretta non va mai bene…

[fernando]

@Lefa wrote:

Per libera intendi tipo bloccata con un o-ring?

grazie!
per libera intendo libera di aprirsi dopo lo scocco del tiro, quindi anche nella configurazione iniziale con o-ring dato che quest’ultimo rimane più o meno dov’era mentre la freccia viaggia…
per bloccata intendo ad esempio con un giro di nastro isolante! è ovvio che non è una configurazione da pesca ma solo di prova!

[Autore]

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