Foto della Steam Gun realmente realizzata e testata nel 1825, ora custodita presso la Torre di Londra.
Mi sono accorto di non aver mai parlato della, usando un termine moderno, “mitragliatrice” a vapore di Jacob Perkins. Probabilmente perché nessuno degli articoli precedenti trattava argomenti correlati: mitragliatrici o motori a vapore.
È un’arma strana e merita un po’ di spazio, anche se temo che qualcuno dei miei lettori già la conosca: a quanto mi risulta è più nota lei del fucile a vento Girandoni (che però usava aria compressa con una pompa manuale e in termini balistici faceva pietà). È una sorta di “must” per chiunque si voglia far passare seriamente per amante dello Steampunk: non conoscerla è come non conoscere Space 1889 (o peggio).
Jacob Perkins, celebre inventore americano dal cui genio sono dipese molte innovazioni tecnologiche (21 brevetti americani e 19 inglesi), è nato a Newburyport, Massachussets, il 9 luglio 1766. A dodici anni divenne apprendista di un orefice e, segno del suo genio, quando il maestro morì appena tre anni dopo, lui era già in grado di lavorare da solo. A soli 15 anni inventò un nuovo sistema per placcare le fibbie delle scarpe -un lavoro molto redditizio all’epoca- e gli affari prosperarono.
Era un artigiano così abile che a 21 anni lo Stato del Massachusetts gli commissionò la realizzazione degli stampi per le monete di rame dello Stato. Le invenzioni proseguirono, ma venne ingannato da alcuni “sponsor” approfittatori e cadde in rovina. Si trasferì a New York e poi a Filadelfia dove realizzò le prime lastre in acciaio per fabbricare banconote con componenti in rilievo, in modo da rendere più difficile il lavoro dei contraffattori. Nel 1818, non riuscendo a trovare fondi e un ambiente adatto per esprimere al massimo la propria creatività, emigrò in Inghilterra: lì ottenne finanziamenti, fabbricò lastre per banconote per il governo e sviluppò strumenti per misurare la velocità della navi ecc.
La sua attenzione venne attirata dai motori a vapore: realizzò il primo motore a vapore a pistone singolo con un bollitore capace di sostenere una pressione di 800 libbre per pollice quadrato (psi), pari a 54,4 atmosfere.
Alla fine Perkins realizzò la sua arma a vapore, lo “steam gun”, e la rese pubblica.
L’arma è registrata nel Regno Unito con brevetto numero 4592 del 15 maggio 1824.
A – The Chamber of the Gun, from which the Barrel is charged.
B – The Handle which directs the piece working in the Chamber, and by means of which the Balls are conveyed from the Hoppers (C) into the Barrel.
C – The Hoppers, into which the Balls are placed, and from which they drop one by one into the Chamber, when the Handle (B) is moved to its extent.
D – The Barrel, which is about six feet In length.
E – A Regulating screw, by means of which the Handle is kept tight.
F – A Swivel Joint, which allows of the Gun being elevated or lowered to any point, and by means of which the Barrel may be moved in almost any direction.
G – A Throttle Valve, by which the steam is admitted from the Generator of the Engine, and into which the Pipe, communicating with the Barrel, is introduced.
H – Mr. Perkins` admirable mode of uniting Pipes so as to resist any pressure. This represents the junction of the Pipe from the Generator with that from the Chamber.
L’arma era costituita da una canna “D”, con una struttura circolare “A” per l’inserimento dei tubi “C” con le palle di piombo (caduta verticale) e la manopola col grilletto “B” per far precipitare le palle verso il flusso di vapore ad alta pressione.
La struttura, molto semplicemente, era collegata tramite un giunto a snodo “F” (swivel joint) alla struttura di giuntura dei tubi “H” (con la valvola “G” per dosare la quantità di vapore ammesso) che univa l’arma vera e propria al tubo rigido del Generatore di Vapore: il vapore ad alta pressione dosato con la valvola “G” veniva inviato lungo la canna e spingeva le palle fuori dalla canna a gran velocità.
Il giunto a snodo “F” permetteva di puntare la canna verso l’alto, il basso, a sinistra e a destra con sufficiente rapidità. La canna era lunga sei piedi (182 cm), in grado quindi di spingere per il tempo sufficiente la palla permettendole di acquistare la dovuta velocità d’uscita.
Le dimensioni, unite al bisogno di un generatore di vapore (una grossa caldaia non pesa come una piuma…), la rendono un ingombrante “pezzo d’artiglieria” da trainare con gli appositi carriaggi piuttosto che un’arma da impiegare a livello di compagnia (come sono invece le mitragliatrici di squadra moderne per cui bastano due o tre persone per trasportarle e impiegarle senza problemi). Era più ingombrante della successiva mitralleuse francese (1866) o anche della prima mitralleuse belga a 50 canne (1851) (entrambe ippotrainate).
La diversità dell’arma di Perkins rispetto alle prime mitragliatrici “sperimentali” (di 30 anni dopo) sta anche nell’impiegare una sola canna per le raffiche: non molte canne che sparano in sequenza una sola volta e poi si cambia il caricatore (la mitralleuse Reffye usata dai francesi nella guerra Franco-Prussiana del 1870 aveva 25 canne), ma una sola canna che spara tutti i proiettili uno dietro l’altro. Concezione molto moderna.
Venticinque canne rigate da 13mm disposte su cinque righe.
L’arma, impiegando vapore di spinta invece che esplosioni di composti chimici, rispetto alle mitragliatrici successive è immune alle esplosioni della camera di sparo per surriscaldamento, non soffre di inceppamenti per la cattiva qualità delle munizioni col bossolo (non le usa!) e la canna è meno stressata e può sostenere il fuoco per periodi molto prolungati (intere ore) senza surriscaldamenti che la rovinino o la portino alla rottura: proprio come un treno.
Le mitragliatrice moderne invece soffrono molto il surriscaldamento della canna e della camera di sparo, costringendo il trasporto di una o due canne supplementari per la sostituzione: una tipica squadra di MG42 nella seconda guerra mondiale portava sempre almeno una canna di riserva per evitare di stressare l’arma oltre il punto critico (ovvero di deformazione del metallo e guasto permanente della rigatura).
Senza contare i primi modelli di inizio Novecento che usavano serbatoi da 20 litri d’acqua per il raffreddamento della canna (e gli inglesi con una raffica o due si scaldavano l’acqua per il té)… oppure i modelli, come le Gatling, che per evitare il problema del riscaldamento utilizzavano anche una dozzina di canne a rotazione (con notevole aumento del peso dell’arma).
L’arma disponeva di un bollitore capace di sostenere una pressione di 900 psi, pari a 61,2 atmosfere, ancora superiore al record di 800 psi conseguito poco tempo prima! Notate che il generatore di vapore richiesto non ha bisogno di disporre di pistoni o altro per tramutare l’energia del vapore in energia meccanica, ma ha bisogno solo del vapore ad alta pressione da usare per spingere le palle invece di spingere un pistone. Tecnicamente è un dispositivo più semplice del motore a vapore di una locomotiva.
Il Duca di Wellington, che in altri ambiti fu quasi tecnofobo (il suo disgusto per i treni è passato alla storia), si interessò moltissimo alla nuova arma. Avendo combattutto in prima persona contro Napoleone, aveva bene in mente il potenziale di simili armi contro 100-200mila avversari schierati in linea o in colonne da assalto alla francese.
Fu proprio grazie alle pressioni esercitate dal Duca che un gruppo di ufficiali del genio e dell’artiglieria accettò di presenziare alle prove dell’arma. Ma diverse cose andavano a svantaggio di Perkins, nonostante l’illustre sostenitore: Jacob era nato nelle ex-colonie, quindi era guardato dall’alto in basso dagli aristocratici conservatori inglesi che dominavano i vertici militari.
Inoltre i militari inglesi, più di quelli di tutte le altre nazioni, erano dei conservatori estremisti, tanto che nel decennio successivo arrivarono a rifiutare un ottimo fucile rigato con ottime prestazioni balistiche perché “impiegava proiettili non sferici e i militari hanno sempre usato palle di piombo” (proiettile a espansione Norton, 1834) o perché “il proiettile era formato da due parti e non da una sola, quindi troppo complesso da produrre” (proiettile a espansione con tappo di legno Greener, 1836). Solo nel 1851 abbracciarono con entusiasmo i proiettili non sferici, scegliendo il design del francese Minié (si veda questo articolo per i dettagli sull’evoluzione dei fucili militari dell’epoca).
Le prove vennero svolte presso la manifattura di Perkins, a Regent’s Park.
Inizialmente Perkins sparò le palle con ritmo lento, a imitare il fuoco di un moschetto o di un piccolo pezzo d’artiglieria campale, contro una lastra di ferro spessa 1/4 di pollice (0,635 cm) a 35 yarde di distanza (30 metri). Lo scopo della prima prova era solo di mostrare la forza con cui le palle da moschetto si spiaccicavano contro la lastra.
Le fonti dicono palle “da un’oncia”, come capita spesso, ma in realtà erano un po’ più pesanti: 32-34 grammi e non 28 grammi. Il regolamento inglese prevedeva infatti che le palle dei moschetti da 0,75 fossero fuse in modo da ricavarne 14 da una libbra di piombo (una libbra contiene 16 once), ovvero palle da 0,69-0,71 pollici.
Per massimizzare l’effetto psicologico dello spiaccicamento sugli ufficiali ignoranti (“se si appiattiscono così deve spararle proprio FORTE!”), come mostrato nel disegno sopra, Perkins impiegò palle in piombo morbido. In realtà fin dal Settecento gli inglesi impiegavano, soprattutto nei fucili rigati (in particolare quelli per uso sportivo), proiettili in piombo duro legati col 3% di antimonio (fonte: “Carabine da Bersaglieri”, Regno di Sardegna, 1855). Un piccolo trucco del geniale Perkins. ^___^
La prova proseguì. Per dimostrare che le palle inviate erano abbastanza forti da uccidere un uomo a 30 metri (30-50 metri a quell’epoca era diventata la distanza più importante di tiro per i moschetti, per massimizzare le vittime e il crollo del morale prima della “decisiva” carica alla baionetta), Perkins mise in fila 11 tavole di legno molto resistente spesse 1 pollice (2,54 cm), distanziate di 1 pollice l’una dall’altra. I proiettili le trapassarono tutte senza difficoltà.
Se ipotizziamo che il legno fosse semplice abete (classico legno da prove balistiche per cui abbiamo ottime formule per la penetrazione) e se immaginiamo che le palle fossero ancora in piombo morbido come prima, l’energia necessaria per attraversare ogni tavola sarebbe stata di 170 J circa. Per delle tavole distanziate così tanto non va sommato tutto il legno e rifatto il calcolo, basta solo moltiplicare l’energia: quindi 11 tavole richiedono almeno 1870 J. Se consideriamo che la palle si sarebbe fermata nel tentativo di sfondare la dodicesima, si può arrivare a ipotizzare 2000 J o poco meno.
Con palle da 32 grammi (0,69 pollici) sarebbero 350 metri al secondo a 30 metri, e quindi -calcolando un 22% di perdita di energia cinetica come da prove sperimentali per palle da 0,69- sarebbero stati 2560 J e 400 metri al secondo alla bocca. Quasi come un moschetto Brown Bess (460-470 metri al secondo alla bocca).
Perkins mise il vapore a tutta forza, per portare al massimo il ritmo e la violenza dei colpi (in pratica aprendo di più la valvola non solo aumenta il ritmo di fuoco, ma anche la forza dei proiettili: nei primi tiri contro la lastra il vapore non stava mostrano tutta la sua violenza!), e falciò una lunga tavola di legno atta a simulare una linea di fanteria. L’arma priva di rinculo mise a segno tutti i colpi: se ci fosse stata davvero una compagnia di fucilieri in quel punto, sarebbero stati tutti massacrati in mezzo minuto.
Come sottolinea l’autore dell’articolo del 1824 “Mr. Perkins Steam Gun”, una simile arma posta al fianco di un reggimento schierato per il fuoco di linea avrebbe massacrato i nemici senza infastidire le proprie truppe.
Trenta anni dopo. Immaginate cosa potrebbe fare lo Steam Gun contro di loro? ^__^
Non contento di ciò, Perkins decise di tornare alle piastre di ferro. Prese di nuovo la piastra da 1/4 di pollice, quella su cui aveva fatto spiaccicare a uno a uno i proiettili morbidi e con una raffica a piena forza da 500 colpi al minuto la ridusse a un groviera. Più di 6 mm di ferro falciati come se fossero di legno.
Se, per ridurre al minimo le “doti dell’arma”, ipotizziamo che Perkins in questo esperimento abbia impiegato una lastra di ferro battuto (wrought iron con scorie, equivalente all’ottocentesco ferro svedese, peggiore del ferro ARMCO puro attuale) e non di acciaio dolce (mild steel AISI 1010-1020), cosa plausibile visto che fino al 1855 non sarà possibile produrre acciaio dolce a bassissimo costo, e che i proiettili fossero in piombo duro e non in piombo morbido…
…allora l’energia necessaria per trapassare la lastra sarebbe stata di 2840-3400 J (resistenza del ferro con scorie rispetto al mild steel pari al 50-60%, come da dati di Alan Williams), ovvero una velocità a 30 metri di 422-461 metri al secondo (477-521 metri al secondo alla bocca).
È realistica una velocità alla bocca così elevata? Sì.
Benjamin Robins, il padre del pendolo balistico, registrò nel 1742 una velocità di 509 metri al secondo per una palla di moschetto sparata con una dose di polvere pari a metà del peso della palla. E anche Benton, nell’Ottocento, registrò 579 metri al secondo da un fucile rigato per uso sportivo caricato con polvere pari al 46% del peso della palla.
Quindi velocità molto alte, ma non straordinarie in sé.
Come ci fa notare l’autore dell’articolo “Mr. Perkins Steam Gun”, quest’arma oltre a un volume di fuoco micidiale, senza precedenti (Perkins disse che poteva portare la pressione della caldaia fino a 2.000 psi e le raffiche da 250-500 a 1000 colpi al minuto senza problemi, se l’arma fosse stata richiesta), ha anche altri vantaggi: è economica.
Se si suppone che una sola canna scarichi 250 palle al minuto questo equivarrebbe a 15.000 palle da un’oncia all’ora che per 16 ore (un’intera giornata di scontro, tanto l’arma non soffre di surriscaldamento della canna) sarebbero 15.000 libbre di piombo (un po’ di più, come visto, ma seguiamo i dati esatti dell’articolo). La sola spesa in polvere da sparo, facendo lo stesso con dei moschetti, sarebbe di 35 Sterline ogni 1.000 proiettili, pari a 525 Sterline in 16 ore (il salario giornaliero di 3.500 operai!). La mitragliatrice a vapore può sostenere quel volume di fuoco con una buona scorta d’acqua e solo 3 o 4 Sterline di carbone Morte di massa a basso costo.
La richiesta di carbone, poco costoso ma ingombrante, unita al forte consumo di acqua e alla mole del generatore di vapore, la rendeva un’arma ingombrante, paragonabile come traino di cavalli a un pezzo d’artiglieria d’assedio da 24 libbre, probabilmente. Non proprio l’oggetto più comodo del mondo da portarsi appresso.
Ma i vantaggi erano innegabili. Come arma da postazione, montata in un forte o simili (in una ridotta a difesa dell’artiglieria d’assedio) dove la grossa caldaia e il consumo di acqua diventavano irrilevanti, poteva fornire un volume di fuoco straordinario. Un’arma difensiva, più che offensiva.
Gli ufficiali tecnici non criticarono la precisione e la gittata (alte, seppur nel limite delle palle sferiche, come già discusso in questo articolo), né la letalità o il volume di fuoco, né l’affidabilità (l’arma era molto semplice e non soffrì di alcun inceppamento, a differenza delle mitragliatrici di 40 anni dopo), ma pur di rifiutarla per partito preso si inventarono che il vapore così potente avrebbe potuto in teoria deformare la sfericità del proiettile. D’altronde si erano presentati alle prove solo per far felice Wellington.
Cioè… LOL! Come se la spinta della polvere da sparo non fosse identica! E inoltre la questione fu della deformazione teorica in sé, ignorando il fatto che in realtà l’arma era (per l’epoca) precisa e dotata di un’ottima gittata (200-300 yarde di tiro letale, come i fucili rigati Baker). Comunque, inventata la scusa per rifiutare l’arma, si sentirono felici e contenti. Il Duca di Wellington, ricevendo di nuovo la conferma che i suoi colleghi ufficiali erano degli imbecilli come dieci anni prima, lo fu molto meno.
Una perla di saggezza inglese ▼
Ricordiamo che a inizio Novecento (80 anni dopo!!!) gli inglesi ancora rifiutarono l’uso diffuso delle mitragliatrici per quanto qua e là, soprattutto nelle colonie dove avevano pochi uomini, le avevano introdotte tra molte critiche perché “inaffidabili”. Per i gentiluomini britannici la mitragliatrice non era un’arma adatta ai campi di battaglia delle nazioni civili. Furbi come delle volpi.^__^
Negli stessi anni i Tedeschi già le producevano in massa.
Un’arma tanto pericolosa e letale o la usavano i britannici o nessun altro. E, dato il design avveniristico e l’altissima tecnologia frutto del genio di Perkins, solo lui poteva progettarla. Ricordiamo che mancavano ancora 12 anni all’invenzione del fucile ad ago di Dreyse e 42 anni alla diffusione in massa delle armi a retrocarica a colpo singolo negli eserciti! L’invenzione di Perkins era davvero qualcosa frutto di un genio inimitabile dai contemporanei (e infatti solo nel 1861 l’inventore sudista Winans proporrà una mitragliatrice a vapore che, a quanto pare, era peggiore di quella di Perkins).
Qualcuno dirà “Ma se l’arma era tanto buona, innovativa, ecc… perché nessun altro governo in quegli anni ci ha pensato?”. In realtà fu proprio il contrario: mezza Europa si interessò all’arma di Perkins. I francesi richiesero una dimostrazione della nuova arma e Perkins, a Greenwich, ne portò una versione modificata secondo le specifiche francesi e in grado di sparare 60 palle da 4 libbre (1,8 kg!) al minuto. In pratica un cannoncino automatico.
Il principe Polignac ne fu molto soddisfatto e chiese anche di vedere la versione “mitragliatrice” che sparava raffiche di palle da moschetto. Anche qui il principe gongolò come un bimbo in un negozio di giocattoli. Ma quando si trattò di parlare di soldi, i francesi non furono interessati: erano lì per “vedere”, mica per comprare! Chi ce li ha i soldi da buttare? Sigh. In ogni caso è probabile che Perkins, senza il parere positivo del governo, non l’avrebbe venduta lo stesso.
L’Autocrate di Russia, lo Zar Alessandro I, ne volle comprare sull’unghia una batteria (parecchi esemplari, insomma) per quanto era rimasto affascinato da quell’arma, ma qualsiasi offerta venne rifiutata da Perkins: la Russia non era un’amica dell’Inghilterra e quindi non doveva mettere le mani su un’arma tanto pericolosa.
Perfino i Greci, nella loro lotta contro i Turchi, arrivarono a chiederne un paio! La notizia dell’arma non era certo passata inosservata. Ma i militari Britannici, appunto, erano famosi per l’acume delle loro menti…
Estratto di un articolo d’epoca, dal The London Mechanics’ Register, 6 novembre 1824.
“If Mr. Perkins’s steam guns were introduced into general use, there would be but very short wars; since no fecundity could provide population for its attacks… What plague, what pestilence would exceed, in its effects, those of the steam gun? – 500 balls fired every minute… one out of 20 to reach its mark – why, 10 such guns would destroy 150,000 daily. If we did not feel that this mode of warfare would end in producing peace, we should be far from recommending it…
We have heard, but we do not vouch for the fact, that the Emperor of Russia, who has more knowledge of the importance of steam than some of us Englishmen, has sent an agent to procure a supply of Perkins’s steam guns, which that gentleman’s patriotism will not allow him to offer…”
E già, pensa come sarebbero veloci e indolori le guerre se tutti disponessero di armi estremamente letali come queste “mitragliatrici” o peggio, tipo gas tossici o bombardieri! Positivismo portami via: mi fischiano nelle orecchie qualcosa come due conflitti mondiali… ^__^
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