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I sistemi di funzionamento: il ritardo d'apertura

L'esperto russo Maxim Popenker descrive i sistemi di funzionamento a chiusura metastabile con ritardo d'apertura
Prototipo del fucile spagnolo CETME con chiusura metastabile a rulli, un sistema che sarebbe poi diventato famoso nel mondo grazie all'azienda tedesca Heckler & Koch

Nel precedente articolo abbiamo discusso il più semplice sistema di funzionamento automatico per armi da fuoco, noto come “chiusura labile”. Oggi esaminiamo un sistema leggermente più complicato, denominato “ritardo d'apertura” – una delle tante forme di chiusura metastabile.

Essenzialmente, come la chiusura labile, esso si basa sul fatto che i gas generati dalla detonazione dei propellenti all'interno del bossolo entro la camera di scoppio spingono il fondello dello stesso all'indietro per contrastare l'inerzia della massa del blocco-otturatore e la forza della molla di rientro, e per dare inizio al ciclo di riarmo.

Mentre, tuttavia, nella chiusura labile non vi è nulla che opponga resistenza alla spinta retrograda, nelle chiusure metastabili con ritardo d'apertura vengono implementati degli accorgimenti tecnici o meccanici che rallentano o ritardano il movimento retrogrado del blocco-otturatore finché il proiettile non è uscito dalla canna e il livello di pressione all'interno del sistema non è calato significativamente. Il ritardo d'apertura è stato sperimentato sin da prima della Seconda Guerra Mondiale, ma salvo alcune eccezioni non ha avuto grande successo – e vedremo perché.

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Uno dei primi sistemi di ritardo d'apertura, sviluppato dall'austriaco Ferdinand von Mannlicher, presentava un otturatore rotante “a ritardo d'apertura”

Nelle chiusure metastabili, il ritardo d'apertura può essere implementato in due modi: gli accorgimenti tecnici possono in effetti fermare del tutto il movimento retrogrado del blocco-otturatore dopo i primi millimetri, quando ad essere esposto è solo il solido fondello del bossolo mentre le sue fragili pareti sono ancora supportate dalla camera di scoppio, per poi sbloccarsi quando la pressione interna cala e consentire al ciclo di riarmo di terminare per inerzia o grazie alla pressione residua.

In alternativa, il movimento retrogrado del blocco-otturatore può svolgersi liberamente, ma a essere ritardato in tal caso è proprio il suo sgancio, ovvero gli accorgimenti tecnici intervengono sulla primissima fase del ciclo di riarmo.

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La mitragliatrice Villar Perosa prodotta dalla FIAT a partire dal 1915 impiegava un otturatore rotante e un sistema di ritardo d'apertura probabilmente ispirato agli esperimenti di Ferdinand Von Mannlicher
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Disegno tecnico dal brevetto del sistema di chiusura metastabile con ritardo d'apertura di Andreas Schwarzlose

Le prime chiusure metastabili con ritardo d'apertura furono brevettate in Europa all'inizio del XX Secolo; tra queste, molte – praticamente tutte insoddisfacenti dal punto di vista commerciale – furono partorite dal famoso ingegnere austriaco Ferdinand Von Mannlicher. Uno dei suoi primi fucili semi-automatici, brevettato nel 1893, era un'arma militare denominata “auto-sbloccante” con un otturatore rotante i cui tenoni di chiusura angolati si inserivano in sedi a spirale nel vivo di culatta. L'idea generale era che l'attrito tra i tenoni di chiusura e le loro sedi avrebbe rallentato la fase iniziale d'apertura dell'otturatore, consentendogli poi di sbloccarsi grazie alla pressione residua, ma in realtà il funzionamento si rivelò essere troppo violento, causa di bossoli rotti e altro. Un sistema simile, tuttavia, fu utilizzato più avanti nei prototipi del fucile automatico Thompson americano e nell'italianissima mitragliatrice FIAT Mod.1914, ovvero la “Villar Perosa”; delle due, solo quest'ultima si rivelò vagamente affidabile – in parte grazie al fatto che le munizioni calibro 9 Glisenti che utilizzava generavano pressioni relativamente basse, tanto che col senno di poi si può pensare che si sarebbero potuti ottenere gli stessi risultati con una semplice chiusura a massa, pur al prezzo di un otturatore sufficientemente pesante.

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La mitragliatrice austriaca Schwarzlose M1907/12 prodotta presso le fabbriche Steyr
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Il fucile d'assalto sperimentale Korobov TKB-454, sviluppato in Unione Sovietica, presentava una chiusura metastabile “tipo Király” che lo rendeva molto controllabile a raffica e poco costoso da produrre, ma poco affidabile
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Il fucile sperimentale calibro .276 sviluppato negli USA da John Pedersen impiegava una chiusura a ginocchiello
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Uno dei pochi esemplari ancora esistenti del fucile semi-automatico Pedersen calibro .276, prodotto nel Regno Unito dalla Vickers-Armstrong Ltd.

Tra i primi sistemi di chiusura metastabile a ritardo d'apertura, quello di maggior successo è sicuramente quello inventato dal tedesco Andreas Schwarzlose nel 1905 ed impiegato nella mitragliatrice Steyr M.1907/12 adottata dagli eserciti di Austria-Ungheria, Svezia, e altri Paesi europei. Ampiamente utilizzata nel corso della Prima Guerra Mondiale, la mitragliatrice Schwarzlose rimase in servizio fino alla Seconda guerra in Austria, Cecoslovacchia, Ungheria e Olanda. Per assicurare un buon livello d'affidabilità, la mitragliatrice Schwarzlose presentava un contenitore d'olio integrato che applicava una piccola quantità di lubrificante ad ogni cartuccia prima che venisse camerato; ciò evitava che i bossoli rimanessero bloccati nella camera di cartuccia in caso di accumulo di sporco o di surriscaldamento – cosa che altrimenti avrebbe avuto brutte conseguenze in termini di bossoli rotti o altro ancora. Nella mitragliatrice Schwarzlose, il ritardo dell'apertura era assicurato da un sistema di due leve congiunte a ginocchiello; una soluzione simile, seppure leggermente modificata, fu impiegata negli anni '20 dal tecnico americano John Pedersen per i suoi prototipi di fucile semi-automatico. Anche il fucile di Pedersen richiedeva l'impiego di munizioni pre-lubrificate – in questo caso si parlava di una lubrificazione esterna di fabbrica tramite l'applicazione sul bossolo di una finitura simile a cera – ma la sua affidabilità rimase sempre insoddisfacente, tanto più quando si tentò di convertirlo dal nativo calibro leggero .276 (7x51mm) al ben più potente .30-06 Springfield (7,62x63mm). Ciò fece perdere al progetto Pedersen la gara d'adozione per un nuovo fucile d'ordinanza USA a favore del modello a recupero di gas di John Cantius Garand.

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Pistola-mitragliatrice svizzera SIG MKMO calibro 9 Mauser, in smontaggio da campo: in evidenza il gruppo-otturatore in due parti
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Un otturatore semplificato a massa per la pistola-mitragliatrice MKPS (in alto), a confronto con gli otturatori delle pistole-mitragliatrici a ritardo d'apertura SIG MKMO calibro 7,65 Parabellum e 9x25 Mauser

La prima arma a chiusura metastabile con ritardo d'apertura ad entrare in produzione di serie – e a presentare un sistema che effettivamente bloccava per un certo lasso di tempo il movimento retrogrado dell'otturatore durante le prime fasi del ciclo di riarmo – fu la linea di pistole-mitragliatrici MKMO ed MKPO progettata in Svizzera da Pal Király e Gotthard Ende e prodotta dalla SIG dal 1934 al 1937. Si trattava di tipiche armi svizzere: estremamente raffinate, meccanicamente complesse e molto costose, furono prodotte in pochissimi esemplari (venduti soprattutto alla Guardia Svizzera Pontificia). Nelle MKMO/MKPO originali, il piccolo otturatore presentava uno sperone posteriore che andava ad agganciarsi in corrispondenza della finestra d'espulsione, di fatto bloccando il movimento retrogrado dopo i primi sei millimetri. Il porta-otturatore, tuttavia, continuava il suo ciclo di riarmo, fino ad inserirsi in una rampa che gli consente d'inclinarsi, sbloccando l'otturatore che a quel punto viene spinto all'indietro dalla forza d'inerzia e dalla pressione residua. Date le pressioni relativamente basse tipiche dei calibri da pistola, una simile soluzione era inutilmente macchinosa – motivo per cui il Design fu poi convertito in una semplice chiusura labile con il lancio dei mitra MKMS ed MKPS che rimasero in produzione fino al 1941.

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La pistola-mitragliatrice ungherese Danuvia 39M, progettata da Pal Király, si basava su un sistema di ritardo d'apertura a leva
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Disegno tecnico tratto da uno dei tanti brevetti di Pal Király per il suo sistema con ritardo d'apertura a leva

Più o meno a quell'epoca Pal Király si trasferì in Ungheria, ove diede alla luce uno dei più popolari sistemi di chiusura metastabile a ritardo d'apertura basato su un otturatore a due parti munito di una leva che fungeva da attuatore del ritardo. Questo sistema – brevettato originariamente già nel 1910, ma effettivamente implementato solo nelle pistole-mitragliatrici Danuvia 39M prodotte per l'Esercito ungherese alla fine degli anni '30 – prevede che un otturatore relativamente leggero sia montato su un porta-otturatore piuttosto pesante. Alla testina dell'otturatore è solidale una semplice leva che, a otturatore in chiusura, riposa in una sede scavata nella scatola di culatta. All'atto dello sparo e all'inizio del ciclo di riarmo, non appena la testina dell'otturatore inizia a ruotare, tale leva esercita una pressione sul porta-otturatore che dunque si muove all'indietro con più forza e velocità rispetto all'otturatore stesso. Quando la testina dell'otturatore conclude il suo movimento iniziale, la leva lascia del tutto la sua sede nella scatola di culatta e consente al resto dell'otturatore di muoversi all'indietro. Ancora una volta, seppure abbastanza affidabile, tale sistema risultava esagerato per una pistola-mitragliatrice, date le basse pressioni dei calibri da pistola; esso fu però sviluppato e modificato in Francia più avanti nel corso del XX Secolo e implementato in armi quali la mitragliatrice AAT M.52 calibro 7,5x55mm e sul fucile d'assalto Bull-Pup FA-MAS calibro 5,56x45mm NATO. In entrambi i casi si parla di un “ragionevole” successo tecnico – inficiato in parte, tuttavia, da livelli eccessivi di sensibilità agli eventuali problemi di Headspace e alla qualità del materiale usato nella produzione dei bossoli (e ciò si è rivelato particolarmente vero, e critico, nel FA-MAS).

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Uno spaccato del fucile francese FA-MAS mostra il peculiare sistema di ritardo d'apertura adottato da questo Bull-Pup
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Il fucile Mauser Gerat 06H, noto anche come Stg.45(M), fu una delle prime armi ad implementare una chiusura metastabile a rulli
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Disegni tecnici tratti dal brevetto concesso a Ludwig Vorgrimmler per il suo sistema di chiusura metastabile a rulli

A livello di curiosità storica, è degno di nota il fatto che tra gli anni '50 e gli anni '60 l'industria armiera dell'URSS partorì un certo numero di prototipi sperimentali di fucili d'assalto e mitragliatrici leggere a chiusura metastabile con ritardo d'apertura a leva “Tipo Király”.

Questi prototipi risultavano molto più semplici e meno costosi da realizzare rispetto al sistema Kalashnikov, e più controllabili e precisi nel fuoco a raffica, ma rispetto al Kalashnikov tutti difettavano d'affidabilità in condizioni ambientali avverse – e in virtù di ciò, nessuno fu mai considerato seriamente per l'adozione militare.

Sebbene i risultati delle chiusure metastabili a ritardo d'apertura nella prima metà del XX Secolo abbiano lasciato molto a desiderare, dagli anni '50 in poi un'azienda tedesca decise di farle sue e di diventare la loro più grande sostenitrice, trasformandole in un successo globale. Parliamo ovviamente della Heckler & Koch, la cui bandiera fu a lungo la chiusura metastabile a rulli.

Le origini di questo sistema risalgono a sviluppi tedeschi paralleli degli anni 1944/1945: la mitragliatrice sperimentale Grossfuss Mg.42(V), nota anche come Mg.45; e il prototipo di fucile d'assalto Mauser Gerat 06H, ovvero StG.45(M).

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La chiusura metastabile a rulli è raramente utilizzata sulle armi corte: qui vediamo due dei rari esempi, ovvero la cecoslovacca Vz.52 – una variante modificata del sistema di Edward Stecke – e la Heckler & Koch P9S
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Il sistema di chiusura metastabile a rulli della Heckler & Koch fu in seguito impiegato anche sulle armi della statunitense CALICO

Entrambi si ispiravano al sistema a rulli che, pochi anni addietro, aveva fatto la fortuna della mitragliatrice Mg.42: gli ingegneri tedeschi compresero rapidamente che, lavorandoci sopra, il sistema di chiusura rigido poteva essere trasformato in una chiusura metastabile in cui dei rulli posizionati su un piano inclinato all'altezza della Barrel Extension avrebbero sia ritardato il movimento retrogrado della testina dell'otturatore che come accelerato il movimento del corpo dell'otturatore medesimo. Tale sistema fu rivisto e rifinito proprio da un ingegnere tedesco, Ludwig Vorgrimmler, che dopo la Seconda Guerra Mondiale si trasferì prima in Francia, poi in Spagna. In terra iberica, esso fu inizialmente implementato sul fucile d'ordinanza CETME Modelo B – una cui versione su licenza, in seguito modificata, sarebbe stata prodotta in Germania dalla Heckler & Koch e adottata dalla Bundeswehr col nome di G3 dal 1959. I problemi d'estrazione intrinsechi dei sistemi a ritardo d'apertura furono qui risolti con l'impiego di scanalature nella camera di cartuccia (si parla di “Fluted Chamber” nella letteratura tecnica in lingua inglese), che consentono entro un certo limite lo sfogo dei gas e dunque un qualche tipo di compensazione che riduce il livello d'attrito nelle prime fasi del ciclo di riarmo e impedisce che il bossolo si “pianti” nella camera.

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Una Heckler & Koch P7 sezionata; quest'arma presenta un pistone solidale al carrello che va ad inserirsi in una camera d'espansione posizionata sotto la canna

I progettisti della Heckler & Koch svilupparono un'ampia gamma di armi leggere a chiusura metastabile basate sul sistema a ritardo d'apertura a rulli, a partire dal fucile G3 e da altre armi in calibro 7,62x51mm NATO – come le mitragliatrici HK-11 ed HK-21 – per arrivare alla pistola semi-automatica P9S in calibro 9mm e .45 ACP e alla pistola-mitragliatrice più famosa e di successo della storia, la MP5, che oggi conta centinaia di varianti diverse anche per calibro, dal 9 Parabellum al .45 ACP, dal .40 Smith & Wesson al 10mm Auto. La seconda generazione di armi leggere HK a rulli annoverò modelli in calibro 5,56x45mm quali i fucili d'assalto HK-33, HK-53 e G-41; le mitragliatrici leggere HK-13 ed HK-23; e i fucili di precisione PSG-1 e MSG-90 in calibro 7,62mm. Il fucile d'assalto G3 riscosse sin da subito un grande successo, con l'adozione da parte di almeno trenta nazioni e con l'inizio della produzione su licenza in Paesi quali Turchia, Pakistan e Iran.

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Il fucile semi-automatico VG-1.5 con ritardo d'apertura a gas fu prodotto per il "Volkssturm" durante le ultime fasi della Seconda Guerra Mondiale
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La Heckler & Koch MP5 – una delle pistole-mitragliatrici più famose del 20mo Secolo – presenta una chiusura metastabile a rulli, francamente eccessiva per la gestione dei livelli di pressione del calibro 9 Parabellum
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La statunitense SRM Arms offre attualmente gli unici fucili semi-automatici a canna liscia mai prodotti in serie ad impiegare una chiusura metastabile a rulli

La MP5 continua ancora oggi a riscuotere successo a livello internazionale: non solo è in servizio presso Dio solo sa quante unità militari e di Polizia in tutto il mondo, ma è l'unica arma a chiusura metastabile con ritardo d'apertura a rulli ad essere in produzione di serie – sebbene, ancora una volta, c'è da sottolineare come le pressioni relativamente modeste dei calibri da pistola-mitragliatrice rendano più facile ottenere gli stessi livelli di precisione e controllabilità con l'uso di normali sistemi a chiusura labile. La chiusura a rulli Vorgrimmler/HK è stata adottata in seguito da altri produttori – ad esempio dalla statunitense CALICO per le sue pistole, carabine e pistole-mitragliatrici, e più recentemente per i semi-automatici calibro 12 della SRM Arms – ma nessun'altra arma basata sullo stesso principio di funzionamento è mai riuscita a competere con l'MP5 in termini di popolarità e successo.

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Il principio di ritardo d'apertura tramite pistone utilizzato dalla P7 è stato ripreso da molte aziende nel corso degli anni; qui ne vediamo alcuni esempi: la pistola tedesca Walther CCP, la cinese NORINCO 77B e le sudafricane ADP e Vektor CP1

Altri sistemi d'apertura ritardata progettati in Germania hanno riscosso un successo ben più modesto – ad iniziare da quelli basati sullo sfruttamento della pressione dei gas, sviluppati inizialmente alla Rheinmetall dall'ingegnere Karl Barnitzke per il fucile VG.1-5 che doveva equipaggiare il Volkssturm e in seguito implementati in varianti più o meno modificate su pistole come la tedesca Heckler & Koch P7 e l'austriaca Steyr-Mannlicher Pi.18, commercialmente nota come GB. Nel caso del fucile per il Volkssturm e della pistole Steyr GB, i gas generati dalla combustione del propellente fuoriescono dalla canna tramite un sistema di sfoghi, e da lì s'incanalano in un cilindro scorrevole che incapsula la canna medesima; qui possono espandersi e portare il cilindro scorrevole ad esercitare indirettamente una pressione retrograda sull'otturatore. Nel caso, invece, della Heckler & Koch P7 – e delle armi che ad essa si sono ispirate nel corso degli anni, come la recentissima Walther CCP e alcuni sviluppi sudafricani degli anni '90 come la ADP e la Vektor CP1 – tale cilindro scorrevole e la camera d'espansione dei gas si trovano sotto la canna. In tutti i casi, comunque, il ritardo d'apertura “a freno di gas” si è rivelato troppo sensibile all'accumulo di sporcizia e al rapido surriscaldamento.

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Pistola semi-automatica Steyr-Mannlicher GB calibro 9 Parabellum: la biella frontale della canna presenta un'estensione tubolare che serve da camera d'espansione dei gas

In conclusione, il sistema di chiusura metastabile con ritardo d'apertura non è mai diventato eccessivamente popolare perché che i vantaggi che offre rispetto alla semplice chiusura labile sono minimi nella gestione di munizioni a bassa pressione, mentre i costi intrinsechi restano elevati; e nell'applicazione su armi in calibri intermedi o grossi, la sua relativa maggiore semplicità rispetto ad altri sistemi di chiusura scoperchia il vaso di Pandora dei problemi d'estrazione e dell'intolleranza allo sporco e alle alte temperature. Inoltre l'affidabilità dei sistemi di chiusura metastabile con ritardo d'apertura è strettamente collegato alla qualità dei materiali con cui si realizzano i bossoli: ne è un esempio la più recente generazione di munizioni statunitensi con bossolo in composito (polimero/metallo), che si comporta ragionevolmente bene in sistemi a chiusura stabile ma può causare malfunzionamenti catastrofici nelle chiusure metastabili.

L'esperto russo Maxim Popenker descrive i sistemi di funzionamento a chiusura metastabile con ritardo d'apertura
Presto in arrivo il terzo articolo della serie: i sistemi a sfruttamento del rinculo!

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