Arcosophia n.6
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Riflessioni sull’efficacia della “nuvola di frecce” di Vittorio Brizzi1, Antonio Checchetto2
Si è sempre scritto di come l’opposizione possibile ad uno schieramento con scudi e protezioni in campo aperto, da parte di arcieri organizzati, sia prevalentemente di carattere psicologico: la “nuvola di frecce” continuativa probabilmente non fu mai in grado di danneggiare direttamente un esercito strutturato e dotato di scudi, i cui soldati sono allenati a creare una protezione omogenea, come la “testudo” dei Legionari. Essa risulterebbe efficace, quindi, solo nel disorientare gli individui più deboli e rompere la possente simmetria delle linee. Creerebbe - se riesce - varchi nella falange/testudo, aperture che permettono agli arcieri addestrati di colpire bersagli scoperti nelle parti meno protette e generare danni e scompiglio. In definitiva, l’offensiva tattica di “artiglieria leggera” degli arcieri avrebbe uno scopo “disorganizzante”; anche se non è direttamente letale, fattore comunque molto importante e significativo nel contesto tattico di una battaglia antica. Ma quanto potevano essere efficaci le frecce contro la linea degli scudi? Scopo di questo progetto è quello di verificare la risposta protettiva degli scudi e delle parti principali d’armatura romana di epoca imperiale all’impatto delle frecce. Il progetto viene concepito come una serie di esperimenti di lancio, effettuati in ambito controllato di misura, allo scopo di parametrizzare le caratteristiche strutturali e morfologiche di resistenza delle protezioni in funzione delle variabili morfologiche e dinamiche del proiettile. La definizione degli standard prevede l’identificazione, sulla base delle ricostruzioni il più accurate possibili delle strutture degli scudi, delle profondità di penetrazione delle frecce.
Le protezioni e l’offesa: alla ricerca di una cornice di riferimento La parte più evidente dell’attrezzatura protettiva del soldato romano era lo scudo e la sperimentazione sugli impatti da freccia sulle protezioni del legionario parte da questa componente. Da un punto di vista tattico, la grande importanza del tiro effettuato da distante trova il suo bersaglio, il combattente, protetto proprio dallo scudo. Le legioni schierate utilizzavano sistemi coordinati di manovra atti a proteggere i soldati dalla “pioggia di frecce”, la cosiddetta “testudo”, che permetteva la protezione sui lati, sul fronte e dall’alto. Una valutazione sull’efficacia protettiva di questo scudo, ricostruito secondo le documentazioni esistenti, permetterà da un lato di dedurre la validità delle interpretazioni correnti sulla sua costituzione, dall’altro permetterà di studiare e valutare le caratteristiche dinamico-balistiche delle frecce (e degli archi che venivano impiegati in battaglia). Scopo di questo progetto, infatti, è racchiudere il problema in una cornice di riferimento, diminuendo il più possibile il numero ed il peso delle variabili aleatorie, in modo da poter rappresentare scenari ulteriormente indagabili grazie all’esame più approfondito delle testimonianze archeologiche ed iconografiche. Sono state parametrizzare le variabili costruttive della protezione (lo scudo) identificando nelle componenti strutturali dello scudo rettangolare l’elemento di test. Verranno definite, inoltre, le principali componenti del proiettile, isolando le caratteristiche fondamentali responsabili dell’effetto balistico di penetrazione. I parametri ottenuti definiranno sessioni sperimentali atte a restringere sempre di più il campo, per definire i confini della “cornice di riferimento” per l’indagine in modo più accurato. Lo scudo (B) utilizzato in questa sperimentazione è frutto del lavoro di Antonio Checchetto, che rispecchia la documentazione di Polibio, oggi l’unica esplicita e consultabile3.
Foto 2: Lancio di freccia con punta di gomma a fini scenografici sulla “testudo”.
Foto 3: Sperimentazione sullo scudo tipo A.
L’effetto di penetrazione nel bersaglio
Tavola 1: Grafici di trazione degli archi utilizzati nella prova: a sinistra, legno di Taxus baccata e (a destra) legno di acero rinforzato con fibra di vetro.
La macchina propulsiva e il proiettile Gli archi utilizzati per la sperimentazione sono due, uno ricostruito su standard tradizionali in Taxus baccata ed uno moderno, in acero rinforzato con fibra di vetro, a foggia lineare. Il primo, teso all’allungo di 31 pollici (Amo), raggiunge il carico di 78 libbre. Il suo grafico di trazione (Tav. 1) dimostra come risponda in pieno agli standard d’efficienza statica. Il valore di incremento carico/libbra è estremamente costante, e i test dinamici confermano come possa rappresentare un valido elemento campione per la sua categoria. Il secondo, teso al medesimo allungo di 31 pollici, misura un carico di trazione di 84 libbre. Non riteniamo necessario cavillare sul fatto che entrambi gli archi non corrispondano a modelli storici (anche se la foggia del modello in Tasso (Taxus baccata) è prossimo alla tipologia degli archi nord europei, vv. fig. 1), in quanto l’obiettivo della sperimentazione è quello di ottenere e misurare impatti di proiettili sugli scudi con determinati valori di velocità rilavabile in prossimità dell’impatto, con frecce di conosciuta lunghezza e massa. In un futuro potranno essere sperimentati archi ricostruiti (ad es. archi compositi - per gli scenari orientali) ma riteniamo, per questa operazione di riferimento, che la questione sia assolutamente secondaria.
Tab. 1 Tabella dimensionale delle frecce. Freccia A B C D E F G H Massa (grs) 760 710 718 720 735 730 716 725 Lunghezza asta (cm.) 71.12 76.20 71.12 73.76 76.20 71.12 73.76 73.76 Diametro asta (cm.) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 Superficie asta/cm 6.47 6.47 6.47 6.47 6.47 6.47 6.47 6.47 (cm2/cm)
Tab. 2 Test sullo scudo “A”. Arco in T.baccata, A B C D E F G H frecce in cedro Massa (grs) 760 710 718 720 735 730 716 725 Velocità di impatto 142 169 152 150 144 149 161 149 (fps) Penetrazione (mm) 31,6 11,8 29,7 27,0 13,0 13,3 22,0 98.0
Gli standard di partenza
Definendo gli standard di partenza, abbiamo un bersaglio (lo scudo) di cui conosciamo al meglio le caratteristiche tecniche (tipo e sistema di montaggio dei legni, incollaggio sistema di posizionamento al suolo); questo definisce la nostra prima costante. Isolando il fattore chiave, la quantità di moto della freccia è l’altro fattore di partenza, conosciuto perché ad ogni “lancio” corrisponde una velocità misurabile (attraverso un cronotachigrafo intermedio). Le frecce usate nella sperimentazione sono state realizzate in modo omogeneo, utilizzando aste di cedro commerciali impennate con tre penne di tacchino (lunghezza 5”) assicurate all’asta con colla animale e tendine alle estremità. La cocca è stata ricavata praticando un taglio perpendicolare alla vena del legno, e le punte sono munite di connessione a cannone: sugli esemplari A,B,C,D,E,F,G (Foto 7) sono in ferro dolce, di peso variabile dai 6 grammi ai 14 grammi, e sull’esemplare H in bronzo con una percentuale del 7 per cento di stagno, di 8 grammi di peso. Sono state unite all’asta mediante mastice di resina di pino, carbone e cera vergine d’api. Il diametro dell’asta è stato mantenuto costante (0.9 cm.) conseguentemente anche il parametro superficie/cm . risulta il medesimo per tutte le frecce. Il fattore attrito è stato tenuto in considerazione. prove precedentemente eseguite (non ancora pubblicate) hanno dimostrato come il trattamento con cera d’api delle aste di freccia porti ad un incremento nella penetrazione (su supporto rigido come lo scudo) del 1.5%. Nel presente test l’asta non ha avuto nessun trattamento. Altro importante fattore da considerare è quello legato alla relazione diametro/penetrazione. Nel caso di uno scudo, la protezione è sicuramente efficace se non consente alla freccia una penetrazione superiore ai 3-5 cm. (la ferita nel legionario, in questo caso, se si produce comunque, non avrebbe conseguenze significative, tali da provocarne la morte o la debilitazione). Se la penetrazione arrivasse a profondità superiori, da 10 a 15 cm., le cose potrebbero probabilmente essere diverse. Lo studio a cui ci riferisce (urti su superfici anelastiche e ammortizzanti, in fase di ultimazione) ha comunque dimostrato che, a parità di quantità di moto (Mf x Vf) la decrescita del diametro del 10% corrisponde ad un aumento della penetrazione del 15%. Un fattore estremamente significativo, qualora fosse possibile realizzare aste di freccia sottili ma dotate di uno spine dinamico appropriato ai forti archi in esame.
Foto 5: Scudo tipo B (Fotografie Sara Casti).
Il processo di sperimentazione I test qualitativamente hanno dimostrato una insospettabile resistenza agli impatti, e sono stati condotti considerando il sistema chiuso basato sulla conoscenza dell’energia cinetica /quantità di moto delle frecce, della loro morfologia e le caratteristiche di realizzazione di due tipologie di scudo A e B, come documentato nelle foto 2, 3, 4 (scudo A) e 5 (scudo B). Il primo costituito da tre strati di faggio, il secondo (tarda Repubblica) da due strati, ma più spesso (1,9 cm.) e inframmezzato da panno di feltro, come descritto da Polibio. Il sistema “chiuso” definito dagli standard sperimentali adottati è indicato da: a) misurazione della velocità di impatto, b) conoscenza della massa totale della freccia; c) parametrizzazione della superficie dell’asta/punta; d) tipologia della cuspide. Le prove di tiro riportate sono state eseguite con un arco di tasso di 78 libbre di carico a 31” Amo, le frecce, di varia massa (a diametro costante, 9 mm), hanno impattato ad una velocità media di 152 fps. Le cuspidi (vedi foto 6-7) erano di varia tipologia, tutte con innesto a cannone, in ferro e in bronzo. Le uniche ad ottenere una penetrazione significativa sullo scudo di tipo A sono state quelle a profilo allungato e a sezione rettangolare (A,C). Riportiamo la sperimentazione effettuata con l’arco in Taxus baccata sul bersaglio A: (Tab. 1) riporta i dati metrici specifici medi per ogni tipologia di freccia. Sono stati eseguite varie sessioni di tiro con tutte le otto tipologie. Nella Tabella 2 sono riportati i dati di velocità e penetrazione. Sullo scudo di tipo A si sono riscontrati questi dati, mentre su quello di tipo B nessuna freccia ha penetrato in modo significativo (Foto 4). All’impatto solo le punte sono rimaste conficcate, testimoniando un colpo violento e assolutamente non ammortizzato. Anche in questo caso, la forma a “quadrello” (A) si è rivelata la più efficace, anche se la punta ha trapassato lo scudo uscendo dalla parte posteriore di soli 17,0 mm. La classica tipologia ad alette, pur non subendo particolari deformazioni nell’impatto, si è rivelata essere la meno efficiente, per via della sua ampia superficie d’attrito. Le prove effettuate con l’arco moderno hanno mediamente evidenziato una velocità di impatto superiore del 27%. Questo dato, in sé non ha un grande significato, se non parametrizzato alla reale penetrazione (non dimentichiamo che le prove con questo altro arco sono state eseguite con una serie di frecce identiche). Dall’analisi si evince una penetrazione media (computata su ogni singolo tiro effettuato) superiore del 14% sul bersaglio A e del 11% sul bersaglio B. Risulta utile, in questo studio qualitativo sul particolare bersaglio, parametrizzare quindi un fattore P= vmf/pmf e definire classi di bersagli diversi in funzione della effettiva penetrazione (mantenendo gli altri valori invariati e riferendosi a situazioni al contorno analoghe). L’analisi completa delle prove può essere richiesta all’autore (vittorio.brizzi@unife.it).
Foto 6: Cuspide in bronzo con innesto a “cannone”, a spalle e ad alette.
Foto 7: L’insieme delle tipologie di cuspidi utilizzate nella sperimentazione.
Conclusioni L’esperimento, come si è dichiarato fin dall’inizio, è da considerarsi solo un primo tentativo per la definizione di una “cornice di riferimento” al problema degli impatti sulle protezioni. L’intenzione degli autori è quella di procedere oltre, analizzando via via le ulteriori specifiche sperimentali in modo da isolare variabili significative, per poter poi giungere a considerazioni più contestualizzate (attrezzature protettive, sistemi d’arma, significati dell’offesa e della difesa, anche e soprattutto in un ambito tattico). Appare chiaro come una attrezzatura considerata “forte e prestante” per gli standard diportistici odierni risulti assolutamente inefficace contro gli scudi realizzati sperimentalmente, soprattutto il tipo B. Questo può essere significativo, ma in realtà ci comunica come, nella nostra cornice di riferimento, necessiti una ulteriore sperimentazione dedicata a 1) - test con archi in grado di scagliare frecce altrettanto (o più pesanti) ad una velocità di almeno 30% superiore, 2) la necessità di un lavoro approfondito sul sistema asta - cuspide, riducendo il diametro dell’asta e provando con altre cuspidi, magari contestualizzandole ad una oggettiva fonte archeologica. I ritrovamenti archeologici del vicino oriente confermano come le aste potessero essere ben più sottili (fino al 50%) di quelle utilizzate nella sperimentazione qui presentata. Questo, confermerebbe un incremento medio “potenziale” del 60 -70% nei dati della penetrazione. Se poi la velocità di impatto fosse superiore, si arriverebbe ad un ulteriore sensibile incremento, tanto da giungere probabilmente al limite massimo di efficacia protettiva di uno scudo romano. Il problema è quindi da analizzare sotto altri punti di vista, in quanto il limite strutturale delineato dalla balistica interna (freccia che viene accelerata dall’arco, prima del suo distacco dalla corda) è relativo alla flessibilità (o meglio resilienza8) del legno costituente. Aumentando l’energia ripartita alla freccia, con archi più forti, si dovrebbe ricorrere ad aste più rigide, e ad es. una canna palustre tipo Phragmites communis o Arundo plinii come quelle che oggi risultano facilmente reperibili nei nostri territori, non sono probabilmente in grado di fornire tale risposta. Ecco che lo scenario di indagine andrebbe ampliato da un punto di vista archeobotanico (disponibilità e reperibilità di essenze adeguate, nei vari scenari bellici antichi, raffrontate con un accurato esame delle fonti e dei reperti). Teniamo anche presente il fatto che archi e frecce, nell’antichità (e fino al medioevo) hanno sì sempre manifestato una loro propria efficacia, ma soprattutto (se considerate armi da scenario tattico nelle vesti di artiglieria leggera) da un punto di vista “psicologico”. Il flusso di frecce ininterrotto, a fronte di una compagine organizzata in avanzata, più che al diretto ferimento del soldato minava il coraggio e conseguentemente la compattezza della struttura. Nelle cronache medievali, quando i Cavalieri crociati subivano le incessanti “piogge di frecce”, se riuscivano a mantenere i ranghi serrati, difficilmente ne uscivano sconfitti. Ma nel momento che la falange (nel nostro caso la testudo) veniva scompaginata, l’apertura di varchi e la momentanea disorganizzazione poteva permettere alle frecce (e successivamente a lance, mazze e spade) di mietere vittime e condizionare l’esito della battaglia. n
Bibliografia - BRIZZI V., FERRARO E., 1991, Manuale di Tiro con l’Arco, Fiarc, Milano. - BRIZZI, V(a).1993, Bowhunting in Italy, Primitive Archery, Bois D’Arc Press, Marzo 1993. - BRIZZI, V. (b), 1993, Il libro delle frecce, Planetario, Bologna. - BRIZZI, V (c ), 1993, Le punte da caccia, Diana Caccia ed. Olimpia, Maggio 1993. - BRIZZI V., 2005 (a), Meccanica dell’arco e balistica della freccia nel cacciatore primitivo, atti del convegno di Fiavé, Ufficio Beni Archeologici, Trento 2005. - BRIZZI V., ZANI A., 2003, Il libro del cacciatore con l’arco, Greentime, Bologna, 2003. - BRIZZI V., 2005 (b), la cuspide di freccia come indicatore dell’organizzazione sociale: uno studio sperimentale sulle popolazioni preistoriche della costa ovest degli Stati Uniti, Arcosophia, Greentime ed., Bologna, no.1, 8 - 13. - BRIZZI V., 2005 (c). Un processo di ingegneria inversa sulla Cuspide di Tabina 1, Antrocom Vol.IV. - CHRISTENSON, A. L., 1986a. Projectile Point Size and Projectile Aerodynamics: An Exploratory Study. Plains Anthropologist 31:109-128. - MAINARD R.,1984, Advanced Bowhunting Guide, Petersen’s, NY - WISE, L., 1991, Tuning Your Broadhead, TCC, Salt Lake City, UT.
Note 1 Università degli Studi di Ferrara, Paleoworking Bologna. 2 I Legio Italica, Porto Viro (Ro). 3 Per gli approfondimenti su questa problematica, cfr. Crimi F., “Lo Scudo Romano”, su questo numero di Arcosophia. 4 In più, maggiore è la superficie della cuspide maggiori sono gli effetti di “planata” (piccoli disassamenti provocano vistose variazioni di traiettoria) vv. CHRISTENSON, A. L., 1986a , MAINARD R. 1984, WISE, L. 1991. 5 Sull’argomento, cfr. BRIZZI V., FERRARO E., 1991, Interpretazione Accademica del Paradosso dell’Arciere, Libro Terzo, C..23, pp. 203-214; BRIZZI, V (c ), 1993, WISE, L. 1991, BRIZZI, V (c ), 1993, MAYNARD, R., 1994; BRIZZI,V, 1989; BRIZZI, V. (b), 1993; BRIZZI V., 2005 (a). 6 Nell’economia della battaglia mettere fuori combattimento un guerriero è senz’altro più importante che ucciderlo: significa coinvolgere la “struttura” a monte della truppa nelle operazioni di salvataggio, cura ed eventuale riabilitazione del ferito. 7 Cfr. Brizzi V. La punta di freccia come indicatore dell’organizzazione sociale: uno studio sperimentale sulle popolazioni preistoriche della costa ovest degli Stati Uniti.Arcosophia, n. 1 Gennaio/Febbraio 2005. 8 BRIZZI, V. (b), 1993.
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