La rigatura delle canne

"Surrogate obice sferico con proiettile cilindro-conico. Partirò dentro. Arriverò collo streamer Atlanta. Michele Ardan"

Dalla Terra alla Luna, Jules Verne, pagina 132, capitolo "Un dispaccio telegrafico"

Imprudente? Come mai potete trattarmi così, mentre io ho chiesto una palla cilindro-conica all'amico Barbicane, per non girare per via a mo' di uno scoiattolo?

Dalla Terra alla Luna, Jules Verne, pagina 160, capitolo "Botta e Risposta"

Rigatura di una canna 9mm

Tra le evoluzioni tecnologiche più importanti per quanto riguarda le armi da fuoco non si può tralasciare il passaggio dei proiettili dalla forma sferica a quella cilindro-conica.  Questo passaggio si deve alla introduzione della rigatura della canna: tale tecnica era già nota fin dal 1400, ma era di tipo lineare, volta a raccogliere lo sporco lasciato dall'esplosione della polvere nera (questa polvere, a causa della sua composizione, tendeva a lasciare grandi quantità di residui in canna). Fu solo verso la fine del XIX secolo che la precisione degli strumenti e la disponibilità di realizzare scanalature dentro le canne permise la diffusione di questa tecnica per ottenere l'effetto sfruttato oggi da quasi tutte le armi da fuoco, considerando i mortai e i cannoni dei carri armati come notevoli eccezioni. 

Il problema principale dei proiettili sferici è la formazione del cosiddetto Effetto Magnus, dovuto alla loro rotazione. In breve, a causa di questo effetto gli strati d'aria posti in contatto con una superficie in rotazione muovono questa e altri stati contigui, producendo una forza che risulta deviare la palla. Tale effetto è noto anche per i suoi effetti negli sport che includono palle di vario genere: nel softair, per esempio, l'effetto Magnus ha un'importanza ancora maggiore poiché modifica pesantemente la traiettoria dei pallini in modo però "regolabile" attraverso il cosiddetto hop-up. 

Effetto Magnus su una superficie rotonda

Ritornando ai proiettili, l'effetto Magnus influisce in modo deleterio sulla loro precisione, facendo sì che la rotazione casuale che il proiettile acquista nell'attraversamendo di una canna completamente liscia devii la palla dalla traiettoria iniziale. La rigatura elicoidale delle canne evita questo problema imprimendo al proiettile una rotazione lungo l'asse della canna, cosa che stabilizza giroscopicamente il proiettile. Il proiettile così stabilizzato risulta quindi essere molto più preciso; inoltre, la possibilità di far ruotare il proiettile in modo arbitrario permette l'uso di colpi più lunghi a parità di calibro, ottenendo anche una maggiore efficacia. La rigatura delle canne viene sfruttata da quasi tutte le armi portatili (se si escludono alcune armi sperimentali a canna liscia) appunto per questi motivi.

Distacco del sabot in un penetratore cinetico

Le eccezioni nominate prima (cannoni e mortai) sono dovute alle particolari prestazioni richieste a quelle armi. I cannoni dei carri armati odierni, infatti, hanno calibri che si aggirano attorno ai 120mm, con canne completamente lisce (anche se alcune eccezioni permangono). Questo è dovuto alla particolare forma dei proiettili che vengono usati attualmente negli scontri tra corazze, detti APFS-DS. Questi proiettili sono di diametro inferiore rispetto al calibro della canna e vengono stabilizzati al suo interno per mezzo del "sabot", un anello che si separa dal colpo all'uscita dalla volata; la traiettoria viene quindi corretta con le alette poste al termine del proiettile. La presenza delle alette preclude l'uso di questi penetratori nelle armi rigate, in quanto la rotazione avrebbe effetti negativi sulla traiettoria.

Per quanto riguarda i mortai, invece, la bomba deve essere calata all'interno di una canna non completamente ermetica (per evitarne l'esplosione), cosa che richiede che sia completamente liscia. Come prima, per stabilizzare la traiettoria si usano le alette.

"Subito cominciò l'operazione del lisciamento; macchine furono disposte senza ritardo, e manovrarono rapidamente giganteschi lisciatoi, il cui filo faceva scomparire le rugosità del metallo. Alcune settimane più tardi, la superficie interna dell'immenso tubo era perfettamente cilindrica, e l'anima del cannone avea acquistato un liscio perfetto."

Jules Verne - Dalla Terra alla Luna, tragitto in 97 ore e 20 minuti, Milano, capitolo "La Columbiad"

Come detto prima, la rigatura nelle canne si è diffusa solo dopo la diffusione di strumenti in grado di eseguirla in modo soddisfacente. Prima le canne venivano alesate attraverso macchine simili alla "tenivella" impiegata nell'arsenale torinese. Tale macchina, introdotta inizialmente nel 1715 da Antonio Bertola, viene azionata completamente a mano, eseguendo l'alesatura attraverso la rotazione di "quattro coltelli d'acciajo" che percorrono la canna attraverso la discesa del cannone al di sopra di essi. Una versione più avanzata, utilizzata a partire dal 1760, sfrutta la forza idrica di una ruota: 

"Il cannone è ora collocato su un banco orizzontale e viene dotato di un moto rotatorio lento e uniforme, mentre il trapano orizzontale avanza lentamente nel bronzo rotante fino a creare completamente l'anima del cannone." 

Vittorio Marchis, Storia delle macchine, pagina 153, Capitolo III: La consapevolezza della tecnologia, Roma-Bari : Laterza 2010

Tale macchina verrà quindi copiata ed esportata dal Piemonte all'intera Europa. 

Per una migliore spiegazione dei proiettili a energia cinetica, rimando all'articolo sulle unità di misura, per ritornare ai proiettili invece rimando al link.

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