Armature vs Armi da fuoco

Anno 1326: in un periodo in cui la spada lunga è l’arma nobiliare d’eccellenza e la corazza a piastre deve ancora riuscire a ricoprire totalmente il cavaliere, si hanno le prime testimonianze di cannoni in occidente (in questo arrivato molto tardi rispetto all’oriente).

Ci vorrà l’inizio del secolo successivo affinché si diffondano le primitive armi da fuoco portatili.
In risposta a questa nuova minaccia, l’armatura si fa più resistente. Più spessa. Impenetrabile.

Questa corsa alle armi (e alle armature!) prosegue per secoli: ancora nelle guerre napoleoniche i corazzieri indossano armature per proteggersi, ormai, principalmente dalle schegge, dai proiettili di striscio e di rimbalzo.

Per secoli armi da fuoco e armature convivono una accanto all’altra, senza mai completamente surclassarsi reciprocamente: ma come funzionano queste tecnologie? Quali segreti nascondono la polvere da sparo e l’acciaio?
Andiamo a scoprirlo assieme!

POLVERE NERA

In questo paragrafo si parla di combustioni. Per avere un’idea più chiara di come esse funzionino, leggete il precedente articolo sulla Termodinamica che trovate quì.

La polvere da sparo è un composto di diverse sostanze polverizzate e mescolate assieme, nello specifico
Carbone, Zolfo e Nitrato di Potassio (KNO3), più noto come Salnitro

Lo scopo dello Zolfo è quello di facilitare la reazione di combustione. Infatti, lo zolfo fonde a temperature relativamente basse (114°C) ed è, in questa forma, in grado di stimolare la reazione degli altri componenti della polvere tra loro.

Il Salnitro è una sostanza con una grande quantità di ossigeno disponibile per reagire con gli altri componenti: questa sua capacità permette di rendere più rapida e vivace la combustione. Esso rappresenta oltre il 70% della massa della polvere nera.

Infine il Carbone è la fonte del carbonio della reazione: la polvere da sparo, infatti, esplode combinando il carbonio all’interno del carbone con l’ossigeno nell’aria e nel Salnitro.

Questa reazione ha come prodotto, oltre al calore, una grande quantità di anidride carbonica che, essendo un gas (tra l’altro a temperature elevate), si espande: è questa espansione gassosa che, se canalizzata nella canna di un’arma da fuoco, è in grado di spingere via il proiettile.

METODI DI ACCENSIONE

Come già spiegato nell’articolo sul fuoco, questo tipo di reazione richiede un innesco: storicamente le armi da fuoco hanno sfruttato vari metodi per accendere la polvere da sparo.

Il più antico è sicuramente la miccia, una corda che brucia più o meno lentamente fino a portare la fiamma a contatto con l’esplosivo. Ne abbiamo tutti in mente una vivida immagine per quanto riguarda l’uso nei cannoni, ma forse non tutti sanno che anche le prime armi da fuoco portatili utilizzavano questo metodo per accendere la polvere da sparo, seppur con qualche accorgimento.

Nei primi archibugi, gli antenati dei nostri fucili, vi era un foro, detto focone, che permetteva la comunicazione tra il cuore della canna (la culatta) e una sezione esterna, detta scodellino, nella quale era posta ulteriore polvere da sparo. Questa polvere poteva essere accesa tramite una miccia a combustione lenta attaccata a un uncino mobile, chiamato serpentina.
Quando l’archibugiere premeva il grilletto, la serpentina si muoveva portando la miccia a contatto con la polvere dello scodellino che a sua volta, attraverso il focone, accendeva la polvere in canna.

Ovviamente questo metodo non era necessariamente tra i più comodi ed efficaci, e ben presto, durante il XVI secolo, nuovi metodi di accensione furono inventati: tra di essi i più famosi sono l’acciarino a ruota e quello a pietra e martellina

Nel primo (Wheellock), una ruota metallica caricata a molla veniva liberata dal grilletto, andando a strofinare una pietra di pirite che, emettendo scintille, accendeva la polvere nello scodellino.

Si tratta di un meccanismo raffinato e delicato, attribuito secondo alcune tradizioni a Leonardo da Vinci, che però fu inevitabilmente sostituito dai successivi, più affidabili e resistenti.

Nell’acciarino a pietra e martellina (in inglese Flintlock) o acciarino a focile, invece, un dispositivo metallico mobile detto martellina fungeva da copertura per lo scodellino: un altro pezzo metallico detto cane, caricato con una molla, terminava con una morsa nella quale era trattenuta saldamente una pietra focaia.

Quando il grilletto veniva premuto, la molla scatta, il cane colpiva violentemente la martellina e, mentre la spostava scoprendo lo scodellino, l’urto della pietra focaia produceva scintille che andavano ad accendere la polvere.

L’evoluzione nel tipo di acciarino, nel caricamento e l’introduzione delle cartucce (inizialmente contenitori di carta, da cui il nome, contenenti pallottola e polvere da sparo assieme) permise un netto miglioramento della cadenza di tiro da parte di queste armi nel corso dei secoli, ma inizialmente i primi archibugi e moschetti potevano sparare circa 40 colpi… all’ora!

Questo perché il caricamento era lungo e complesso, richiedeva la pulizia della canna, la pressione del proiettile assieme alla polvere da sparo all’interno dell’arma, la preparazione del sistema di accensione e ovviamente il tempo necessario per impugnare l’arma, mirare e sparare.

Energie imponenti!

Ma allora, con tale bassa frequenza di fuoco, come mai queste armi riuscirono a dominare i campi di battaglia? La risposta si cela nelle enormi energie con le quali i proiettili potevano essere scagliati.

L’appendice del meraviglioso The Knight and the Blast Furnace di Alan Williams, che vi consiglio vivamente, fa uno studio approfondito delle energie approssimative a disposizione di varie armi (calcolate al momento del lancio del proiettile, e che dunque si riducono con la distanza del bersaglio).

Un archibugio del XVI secolo imprime su un proiettile circa 1300 Joule (J) di energia, mentre una pistola dello stesso periodo può svilupparne oltre 900.
Ricordiamo che il Joule è l’unità di misura dell’Energia nel sistema internazionale: per fare un paragone, un Joule è pari all’energia necessaria per sollevare da terra di 10 cm un oggetto di 1kg di peso.

In confronto, l’energia di una freccia scagliata da un arco lungo ammonta a circa 150 J: da questo esempio, vediamo che tali energie sono molto  elevate.
Tali quantitativi di energia saranno ulteriormente ampliati da due grosse migliorie.

In primo luogo, la scoperta della polvere da sparo granulare: si tratta di una polvere preparata con gli stessi ingredienti, ma mescolati in ambiente umido e poi ridotti a un mezzo granulare omogeneo prima dell’uso. Questa polvere permette un’efficienza molto maggiore, portando le energie disponibili a oltre 1700 J.

Ma le migliori armature in circolazione del 1500, secondo i resoconto storici, erano ancora in grado di rispondere a queste fenomenali energie, soprattutto sulle lunghe distanze: per questo si cominciarono a costruire armi da fuoco di dimensioni maggiori, che richiedevano una forcella d’appoggio al terreno per essere correttamente utilizzate: nacque dunque il Moschetto (termine che andrà poi a indicare semplicemente l’antesignano del fucile moderno), in grado di imprimere fino a 3000 J di Energia ai proiettili. Si tratta comunque di energie calcolate “a bruciapelo”: un colpo poteva perdere anche metà della sua energia cinetica nei primi 100 metri di percorso.

ENERGIE DI PENETRAZIONE

Per calcolare l’energia necessaria per penetrare una piastra di un’armatura entrano in gioco i seguenti fattori:
-la forma dell’arma usata;
-lo spessore della corazza;
-la qualità del metallo;
-l’angolo con il quale il colpo incide sulla corazza.

Partiamo dalla prima: la forma dell’arma, o meglio, della parte dell’arma che colpisce l’armatura definisce la pressione che essa è in grado di impartire: minore la superficie di contatto, maggiore è la pressione, minore è l’energia necessaria per perforare un materiale.
Si capisce dunque subito che le frecce, pur avendo energie decisamente inferiori a disposizione, sono molto più efficienti dei proiettili, che all’epoca consistevano in delle semplici sfere metalliche (da cui “pallottola”), e anche le lame, per risultare efficaci contro le armature, devono essere il più piccole possibili.
Mantenendo dunque il nostro studio unicamente sulle armi da fuoco, andiamo a vedere quanta energia serve a una pallottola per perforare una corazza.

Se partiamo ci riferiamo ancora una volta all’appendice di The Knight and the Blast fournace, partendo da una corazza spessa due millimetri di acciaio di buona qualità vediamo che servono poco più di 800J affinché un’arma da fuoco perfori una simile corazza: immaginando di poter aggiungere 150 J extra per perforare ulteriori protezioni sottostanti (come imbottitura e cotta di maglia) vediamo che una tale armatura è ben lontana dal proteggere da un colpo di archibugio a distanza ravvicinata.

Tuttavia, una simile armatura ha ampio spazio di manovra per quanto riguarda il suo spessore.
L’energia necessaria per perforare un’armatura cresce come il suo spessore elevato alle 1.6: in pratica, raddoppiare lo spessore triplicherà (all’incirca) l’energia necessaria per perforare l’armatura.
Vediamo dunque che la stessa armatura spessa 3 mm richiede quasi 1900 J per essere perforata e un esorbitante 3800 J se portata a 4 mm, ponendo quindi il cavaliere al sicuro anche dai colpi dei primi moschetti!

Queste spesse armature, tuttavia, risultavano estremamente pesanti e furono in uso principalmente dopo il ‘600: infatti, con l’avvento degli eserciti nazionali, i vari regnanti cominciarono a ricorrere ad armamenti di massa, producendo corazze più spesse ma di qualità inferiore, riducendo l’energia necessaria a perforarle a un 50-75% di quella di un buon acciaio: queste armature, più che assicurare una protezione totale contro i nemici, servivano a ridurre il rischio di morte di un proiettile sparato da lontano.
L’estremo peso di queste protezioni portò a produrre armature complete solo per la cavalleria, andando a creare la figura del corazziere, cavaliere pesante con armi da fuoco, mentre la fanteria andò pian piano a ridurre l’armatura a pochi pezzi, principalmente il busto e l’elmo.

Un’altra opzione era ovviamente puntare su acciai di qualità migliore: i più raffinati potevano aumentare di un ulteriore 50% l’energia necessaria alla penetrazione, rendendo ad esempio la precedente corazza a piastre da 2 mm impervia ai comuni archibugi.

L’ultimo elemento da tenere in conto è l’angolo di incidenza tra il proiettile e la piastra: infatti, se il proiettile non raggiunge perpendicolarmente la corazza, esso tenderà a dissipare la sua energia e dunque l’energia necessaria alla perforazione verrà moltiplicata per un fattore pari all’inverso del coseno dell’angolo di incidenza.
Ricordiamo che il coseno è una proprietà degli angoli ed è un fattore compreso (per angoli inferiori ai 90°) tra 0 e 1: famosi valori sono circa 0.8 per un angolo di 30°, circa 0.7 per uno di 45° e 0.5 per uno di 60°.
Un proiettile che raggiunga una piastra con un angolo di trenta gradi richiederà il 25% circa di energia in più per perforarla: questo fenomeno non deve essere necessariamente causato dalla scarsa mira o fortuna del tiratore, infatti le armature venivano costruite con delle forme arrotondate o angolose proprio per far si che i proiettili colpissero il bersaglio in maniera non perpendicolare.

Ovviamente quelli che stiamo facendo sono ragionamenti di massima: in diversi momenti e zone dell’europa post-medievale abbiamo visto una grande varietà nella qualità, forma e fattura di armi e armature. Un problema annoso, ad esempio, era quello della disomogeneità degli acciai, ovvero l’impossibilità di costruire oggetti (come armature) in acciaio le cui proprietà fisiche fossero le stesse in tutti i punti: in questo modo era possibile che due colpi sostanzialmente identici, raggiungendo punti diversi dell’armatura, ottenessero risultati di penetrazione diametralmente opposti.
Inoltre, con l’avanzare del tempo, anche le energie delle armi da fuoco sono andate via via ad aumentare: ad esempio un moschetto del 1600 poteva arrivare, con la giusta polvere da sparo, a imprimere quasi 4000J di energia al proiettile. La presenza inoltre di miglioramenti bellici come la rigatura della canna, in grado di imprimere al proiettile un moto elicoidale che ne stabilizzasse la traiettoria, e le cartucce per rendere il caricamento più rapido resero indubbiamente le armi da fuoco sempre più letali.

IN CONCLUSIONE…

Le armature del rinascimento erano, in generale, in grado di proteggere chi le indossava dai proiettili delle armi da fuoco a patto che esse fossero relativamente leggere (pistole e in parte archibugi) e/o facessero fuoco da abbastanza lontano. Per quanto si tratti di condizioni apparentemente poco interessanti, ricordiamo comunque che in assenza di armatura un proiettile in tali condizioni sarebbe indubbiamente letale, se colpisse zone vitali!

La protezione poteva essere ottenuta e migliorata andando ad agire sulla qualità dell’acciaio, sullo spessore della corazza e sulle sue forme: questi fattori portarono, da un lato, allo sviluppo di armature molto costose, in grado di proteggere i ricchi signori dai proiettili più comuni, dall’altro a una produzione massiva di corazze di bassa qualità molto pesanti, che proteggevano interamente solo i reparti di cavalleria mentre i fanti si limitavano ad indossarne alcune porzioni.

Questo sviluppo dell’armatura ebbe effetto anche sulle armi da mischia: da una parte, infatti, nel ‘400 si ha il massimo splendore delle armi in asta, come le alabarde o le temutissime azze e martelli da guerra, in grado di minacciare i nemici più corazzati grazie a una letale combinazione di massa, leva e spunzoni o piccole lame d’ascia in grado di penetrare più facilmente l’armatura.
Le picche, inoltre, diventeranno elemento fondamentale del campo di battaglia prima dell’invenzione della baionetta, in grado di minacciare sia la cavalleria, nello specifico tenendo a distanza i cavalli, sia la fanteria dall’armatura ridotta.

Nella prima metà di questo periodo nascono nuove spade per affrontare nemici corazzati come lo stocco, che non è il rapier inglese come Dungeons & Dragons ci suggerisce ma l’estoc, una spada a lama triangolare da infilare nelle giunture delle armature nemiche, oppure come lo spadone (zweihander, montante ecc) di dimensioni ragguardevoli e di importanza strategica nella lotta alle formazioni di picchieri.

La riduzione dell’armatura da fanteria, tuttavia, porterà successivamente all’invenzione di spade più sottili e agili come la striscia, che è il vero rapier di Dungeons & Dragons, un’arma eccezionale nei colpi di punta, o come la sciabola che rappresenterà il simbolo della cavalleria fino alla sua scomparsa nel ‘900.

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