LE SORPRENDENTI ORIGINI DEL MISTRAL

LE SORPRENDENTI ORIGINI DEL MISTRAL
Maurizio Baldinucci

Anche se praticamente sconosciuto ai subacquei ipertecnologici e superattrezzati dei nostri giorni, il mitico erogatore Mistral (Fig. 1), è stato l’inseparabile compagno d'immersione per generazioni di subacquei che hanno avuto la fortuna di esplorare i fondali quasi incontaminati dei mari di casa nostra durante la fase primordiale di questo sport. Parliamo degli anni ’50 e ’60 durante i quali la cosiddetta “tribù delle rocce”, così soprannominata dal grande Duilio Marcante, affrontava con passione ed entusiasmo le immersioni con le attrezzature all’epoca disponibili, di gran lunga più primitive e meno performanti di quelle di oggi.

Fig. 1

Tra queste il Mistral rappresentò sicuramente uno degli elementi fondamentali e più diffusi, in quanto impiegato non soltanto dai primi subacquei sportivi ma anche da tante organizzazioni militari e professionali in quel periodo. Tuttavia questo erogatore, nella configurazione impiegata ed apprezzata da tanti subacquei italiani in quegli anni, fu il risultato di un lungo e paziente lavoro di progettazione e di sviluppo da parte dell’Ing. Emile Gagnan. Il quale, dal suo laboratorio di Montreal in Canada, continuò a produrre e sviluppare idee e brevetti per il suo datore di lavoro, il gruppo francese Air Liquide, lungo tutta la sua carriera lavorativa conclusasi con il pensionamento nel 1980.

Infatti Gagnan, dopo il lancio del primo autorespiratore ad aria nel 1946, il famoso CG-45 (Fig. 2), apparecchio brevettato congiuntamente a J.Y. Cousteau e prodotto da La Spirotechnique, azienda creata espressamente da l’Air Liquide per commercializzare questo tipo di prodotto, nel 1947 si era trasferito a Montreal, in Canada, presso la Canadian Liquid Air Ltd, la sussidiaria canadese dell’Air Liquide.

Fig. 2

E proprio dal Canada Gagnan avrebbe continuato a guidare per parecchi anni la progettazione e lo sviluppo di tutti i principali modelli di autorespiratore prodotti dall’azienda francese e dai suoi licenziatari in tutto il mondo. L’emigrazione in Canada di Gagnan e della sua famiglia fu decisamente caldeggiata dai suoi datori di lavoro, che avevano perfettamente intravisto le grandi potenzialità del mercato nordamericano rispetto a quello europeo. Quest’ultimo si stava ancora riprendendo faticosamente dai disastri prodotti dalla seconda guerra mondiale e quindi non poteva garantire nell’immediato una domanda consistente per apparecchi come questi. Per tale motivo molte delle evoluzioni e dei miglioramenti che Gagnan introdusse sia nel CG-45 che in altri modelli successivi di autorespiratore restarono praticamente sconosciuti sul mercato europeo, Italia inclusa.

Il principale problema che assillava Gagnan, in relazione alle prestazioni del CG-45, era il notevole sforzo inspiratorio richiesto dall’apparecchio, sforzo di gran lunga maggiore rispetto a quello a cui siamo abituati con gli erogatori moderni. Soltanto i subacquei notevolmente allenati erano in grado di immergersi con questo erogatore senza rischiare situazioni di affanno, anche a profondità modeste. Ed infatti non fu un caso che i primi utilizzatori di questo apparecchio furono principalmente subacquei militari o professionali. Inoltre Gagnan, progettista molto esigente e raffinato, non era soddisfatto del CG-45 che, al di là dei limiti prestazionali, considerava una soluzione ancora troppo complessa dal punto di vista costruttivo, costosa e di difficile manutenzione. Pertanto, parallelamente al lavoro continuo di miglioramento del progetto base del CG-45, si dedicò anche allo sviluppo di un modello più semplice ed essenziale, modello che sarebbe appunto diventato il Mistral.

A tal proposito Gagnan presentò all’ufficio brevetti statunitense, in data 7 Febbraio 1955, due distinte domande: la 2.875.756, approvata poi il 3 Marzo 1959 e la 2.878.807, che sarebbe stata approvata il 24 Marzo 1959. In merito a questi due brevetti, la prima curiosità che vale la pena di sottolineare era che l’unico inventore indicato in entrambe le domande era il solo Gagnan e non più anche J.Y.Cousteau. Quest'ultimo compariva invece nella domanda di brevetto relativa al modello CG-45, domanda numero 2.485.039 depositata negli USA in data 10 Marzo 1947 ed approvata il 18 Ottobre 1949. Tuttavia, nonostante questa nuova realtà, La Spirotechnique continuò ad associare il nome di Cousteau a quello di Gagnan non soltanto nell’etichetta del Mistral ma anche in quelle di altri modelli che sarebbero stati prodotti successivamente. Naturalmente la ragione era prettamente di tipo pubblicitario e commerciale, considerando la notorietà che il comandante Cousteau stava raggiungendo in tutto il mondo grazie ai suoi documentari sulle esplorazioni marine. Conveniva quindi continuare a scrivere “brevetto Cousteau-Gagnan” anche se, dopo l’esperienza del CG-45, Gagnan continuò ad inventare nuovi modelli e nuove soluzioni senza il contributo del famoso oceanografo francese.

La prima decisione fondamentale presa da Gagnan, all’inizio dello sviluppo del nuovo modello, fu quella di impiegare un meccanismo di riduzione della pressione ad un singolo stadio invece che a due stadi, che era appunto la soluzione impiegata nel CG-45. Ciò avrebbe semplificato drasticamente la complessità dell’apparecchio (ed i relativi costi di produzione). Come conseguenza di questa decisione, le forze in gioco per poter aprire il pistone di tenuta dell’alta pressione ad opera della membrana di equilibrio sarebbero state notevolmente maggiori. Gagnan risolse questo problema utilizzando un semplice e geniale meccanismo di rinvio a doppia leva. Questo avrebbe amplificato la forza disponibile prodotta dalla membrana ad un valore sufficiente ad aprire il pistone di tenuta ad alta pressione (Fig.3). Un risultato raggiunto senza ridurre troppo le luci di passaggio dell’aria attraverso il riduttore di pressione, evitando la limitazione della portata d’aria disponibile alle maggiori profondità.

Fig. 3

Gagnan non rivendicò nelle due domande di brevetto l’originalità di questo meccanismo, poiché era già stato inventato prima di lui da William P. Yant (brevetto USA n° 2.318.827 del 11 Maggio 1943). Ecco perché troviamo la stessa soluzione anche su altri erogatori di altri costruttori che sarebbero stati introdotti sul mercato negli anni successivi.

Tuttavia, il problema di più difficile soluzione restava quello di ridurre drasticamente lo sforzo inspiratorio e proprio le varie soluzioni proposte da Gagnan in questa direzione costituivano le rivendicazioni delle due domande di brevetto suddette. Infatti, come lui stesso descrive chiaramente nella parte introduttiva delle due domande, nel CG-45 l’equalizzazione con il valore ambiente della pressione nel flusso d’aria in uscita dal meccanismo di erogazione avveniva già all’interno della scatola di equilibrio con conseguente necessità, da parte del subacqueo, di dover letteralmente “succhiare” l’aria necessaria, con notevole sforzo polmonare. La situazione veniva poi peggiorata in tutte quelle posizioni del subacqueo che portavano la scatola di equilibrio più in alto rispetto ai polmoni (es. nuoto con il corpo in posizione orizzontale ed il viso rivolto in basso).

Occorreva quindi spostare la fase di equalizzazione della pressione del flusso d’aria il più possibile vicino alla bocca del subacqueo, proprio come avviene negli erogatori moderni a tubo singolo. Questo obiettivo venne realizzato in due modi diversi da Gagnan ed ognuna di queste due modalità dette luogo ad una distinta domanda di brevetto. La prima domanda, numero 2.875.756, era basata sull’aggiunta di un piccolo tubo coassiale al corrugato di inspirazione, che veniva montato tra la valvola di erogazione ed il boccaglio. Questo tubo convogliava gran parte del flusso prodotto dal meccanismo di riduzione della pressione direttamente nel boccaglio, dove il flusso di gas veniva iniettato nella bocca del subacqueo attraverso tre piccoli ugelli. Da questi l’aria usciva a forte velocità creando un fenomeno di “risucchio”, fenomeno che favoriva l’aspirazione della parte rimanente dell’aria presente nel corrugato di inspirazione (Fig. 4). Questa depressione produceva sulla membrana una forza che riduceva ulteriormente lo sforzo inspiratorio: anche se questo termine non è mai espressamente citato nelle due domande di brevetto, era nata per la prima volta l’applicazione dell’effetto “Venturi” a questi apparecchi, effetto che diventerà poi una costante fino ai nostri giorni.

Fig. 4

L’aria che fluiva nel tubicino interno, non essendo in collegamento con la membrana di equilibrio e finché non veniva eiettata dagli ugelli nel boccaglio, si trovava ad una pressione maggiore di quella ambiente (sovrapressione). Proprio per questo motivo il primo apparecchio messo sul mercato dalla U.S. Divers nel 1954 e che funzionava proprio su questo principio, fu battezzato “over pressure breathing” che in italiano significa “respirazione a sovrappressione”(Fig. 5).

Fig. 5

Come si potrà notare analizzando l’etichetta di questo primo modello a singolo stadio messo in commercio, viene citato il numero di brevetto 2.485.039 che in realtà era quello depositato per il CG-45. Ciò è piuttosto logico considerando che le domande di brevetto specifiche per questo erogatore vennero presentate soltanto l’anno successivo (1955) e saranno confermate non prima del 1959. L’interesse per questa nuova soluzione fu subito immediato ed infatti anche la Voit Rubber Corporation, azienda americana che aveva firmato in quel periodo un accordo di produzione su licenza con la U.S. Divers, introdusse nel proprio listino questo articolo, commercializzato attraverso due varianti, il VR-1 Sportsman del 1955 (Fig. 6) e il VR-1 Mariner del 1956 (Fig. 7).

Fig. 6
Fig. 7

Oltre alla Voit, anche un’altra società americana di grande distribuzione la Sears, Roebuck and Co., società che sarebbe poi diventata Sears, Roebuck and Co. Vs Wal-Mart Stores Inc., strinse un accordo con la U.S. Divers per la commercializzazione di questo autorespiratore che venne distribuito, a partire dal 1956, sotto il nome “J. C. Higgins Aqua-Air Lung” (Fig. 8).

Fig. 8

Si noti che il nome “Mistral” non era ancora comparso anche se questo tipo di erogatore era già stato messo sul mercato.

Purtroppo, benché le prestazioni in termini di sforzo inspiratorio fossero decisamente migliori rispetto a quelle del CG-45 e di tutte le sue varianti, gli utilizzatori di questo nuovo erogatore denunciavano una spiacevole sensazione di aria letteralmente “sparata in bocca”. Per tale motivo Gagnan si concentrò sulla soluzione descritta nel suo secondo brevetto numero 2.878.807, che sostituiva il tubicino interno con un iniettore montato direttamente in uscita della valvola di erogazione ma orientato e concepito in modo da ottenere lo stesso risultato della soluzione precedente evitando il fastidioso violento getto d’aria in bocca (Fig. 9).

Fig. 9

L’idea di Gagnan era quella di creare un getto d’aria ad elevata velocità in direzione del tubo di inspirazione, in modo da posticipare l’equalizzazione della pressione il più vicino possibile alla bocca del subacqueo e creare l’effetto risucchio per tutta l’aria in uscita dalla valvola di erogazione. Tuttavia, come si può notare dagli schemi tratti dalla domanda brevettuale, le soluzioni ideate e provate da Gagnan per ottenere questo obiettivo furono molteplici. Queste soluzioni prevedevano il diverso orientamento del getto primario rispetto all’asse del tubo di inspirazione ed anche diverse geometrie dell’ugello di iniezione. Si trattava di ottenere il miglior compromesso che avrebbe dovuto ottimizzare i seguenti fenomeni: rapidità nell’ottenere l’effetto di risucchio, stabilità del flusso d’aria durante tutta la fase di inspirazione, rapidità nell’interruzione del flusso al termine della fase di inspirazione (no autoerogazione), comportamento pressoché indipendente dalla pressione nelle bombole, ecc. Dopo innumerevoli test e prototipi, Gagnan trovò che la soluzione di miglior compromesso era quella che impiegava una particolare geometria di ugello, geometria in grado di generare un flusso secondario perpendicolare al primario. La direzione dell’ugello era leggermente disassata rispetto al centro del tubo di inspirazione per creare un flusso turbolento anziché un flusso laminare (Fig. 10), condizione molto più favorevole al miglioramento della risposta dinamica dell’erogatore.

Fig. 10

Questa nuova configurazione del sistema di iniezione, che sarebbe diventata quella definitiva del Mistral, nel 1956 portò all’immissione sul mercato, da parte della U.S. Divers, di un nuovo modello battezzato “Stream Air”, che significa appunto “corrente d’aria” (Fig. 11).

Fig. 11

Il nome definitivo “Mistral”, equivalente in lingua francese al nostro “Maestrale”, sarebbe comparso subito dopo questa data tanto che su questi erogatori l’azienda, oltre all’etichetta standard, cominciò ad applicare anche l’adesivo con la scritta “Mistral” in giallo (Fig. 12).

Gagnan non aveva più dubbi nel ritenere che il Mistral ora sarebbe stato in grado di soppiantare egregiamente il CG-45 ed infatti da questo momento si dedicò con entusiasmo alla sua fase di commercializzazione, proponendo anche soluzioni a basso costo rivolte principalmente alle applicazioni sportive e didattiche. Nacque quindi il modello DY “Jet Air”, prodotto dalla U.S. Divers per il mercato nordamericano, con corpo in resina fenolica (bachelite) e disponibile nei due colori marrone e nero (Fig. 13). La resina fenolica sarebbe stata sostituita a partire dal 1961 dall’ABS (Fig. 14).

Certo di aver trovato finalmente la soluzione definitiva, Gagnan predispose anche dei kit di trasformazione per i modelli precedenti “over pressure breathing” che consistevano nel montaggio del nuovo ugello, di un nuovo boccaglio e nell’eliminazione del tubo interno tra valvola di erogazione e boccaglio. Ed infatti molti dei possessori di questa prima versione si rivolsero a distributori e negozi autorizzati per introdurre tale aggiornamento.

Da quel momento in poi questa configurazione rappresentò la base per la costruzione di prodotti analoghi distribuiti direttamente da La Spirotechnique o costruiti su licenza in tutto il mondo.

Fig. 12
Fig. 13
Fig. 14

In Italia il Mistral approdò ufficialmente attraverso un accordo di licenza con la Salvas di Roma, che presumibilmente lo costruì e lo distribuì dal 1956 al 1958 (Fig. 15) soltanto in pochi esemplari e principalmente per corpi militari e paramilitari (es. Sommozzatori della Polizia di Stato). La Salvas stava già producendo dal 1954 sempre su licenza la versione italiana del CG-45 con il nome “Acquasub”.

Come si può vedere nelle versioni costruite e distribuite in Europa a partire dal 1955 direttamente da La Spirotechnique, il Mistral sarebbe stato realizzato con il guscio frontale provvisto di bugne di rinforzo, che era lo stesso già impiegato nelle versioni prodotte e distribuite dalla Voit negli USA.

Sempre in Italia, prima della distribuzione di massa del Mistral direttamente con marchio La Spirotechnique (attraverso la Technisub del professor Luigi Ferraro che era stata fondata nel 1962), questo erogatore venne commercializzato dalla Spirosub di Genova a partire dal 1959 (Fig. 16) con alcune varianti e opzioni rispetto alla versione base francese (es. valvola di scarico e boccaglio con pulsante di chiusura in superficie).

Fig. 15
Fig. 16

Nella versione USA prodotta dalla U.S. Divers, il nome Mistral sarebbe comparso definitivamente nell’etichetta ufficiale soltanto nel 1959 con la versione “DW Mistral” (Fig. 17).

Fig. 17

L’invenzione dell’effetto Venturi non fu relegata soltanto ai modelli a singolo stadio ma estesa da Gagnan anche alle versioni successive del CG-45 che era stato commercializzato sul mercato americano per anni con il nome generico Aqua Lung e aveva visto varie evoluzioni (es. Navy Type DA, “DA” Navy Approved) che però non avevano risolto il problema dello sforzo inspiratorio. Nacque così nel 1958 il “DA” Aqua Master (Fig. 18) che, proprio grazie all’introduzione dell’effetto venturi, ebbe presto un successo di mercato senza precedenti negli USA con la costruzione di centinaia di migliaia di esemplari.

Fig. 18

Il lavoro di affinamento del CG-45 sarebbe culminato nella produzione dei modelli definitivi con primo stadio bilanciato DA Royal Master (Fig. 19) e DA Royal Aqua Master (Fig. 20). Questi erogatori restarono in produzione negli USA dal 1965 al 1973.

Fig. 19
Fig. 20

Il successo commerciale e la fama che il Mistral stava rapidamente guadagnando in tutto il mondo, non impedì a Gagnan di studiare e proporre ulteriori miglioramenti da applicare a questo modello. Uno di questi fu quello che aveva già introdotto con successo sulla versione a due stadi DA Royal Aqua Master, con l’impiego di un primo stadio bilanciato in grado di mantenere una prestazione dell’erogatore indipendente dalla pressione nelle bombole.

Gagnan creò quindi anche la versione bilanciata del Mistral con l’introduzione sul mercato americano del “Royal Mistral” (1965-1967). Tuttavia, il risultato raggiunto non fu soddisfacente con un incremento sensibile della complessità costruttiva a cui non corrispondeva un altrettanto apprezzabile miglioramento delle prestazioni. Infatti questo erogatore restò in produzione soltanto per pochi anni (Fig. 21).

Fig. 21

Il Royal Mistral americano non va confuso con il modello prodotto direttamente da La Spirotechnique e messo sul mercato europeo a partire dal 1963, modello che, rispetto al precedente Mistral, differiva soltanto per il semiguscio anteriore della scatola di equilibrio, provvisto di aperture di scarico maggiorate e rettangolari anziché rotonde, per i tubi corrugati di maggiore sezione e con una maggiore capacità di allungamento e per l’adozione del boccaglio provvisto di valvole “acquastop” (Fig. 22). Queste valvole impedivano l’ingresso dell’acqua nei tubi corrugati se il subacqueo perdeva contatto sott’acqua con il boccaglio.

Fig. 22

In Italia, ma anche nella maggior parte dei paesi europei, La Spirotechnique distribuì per circa un ventennio soltanto i modelli Mistral e Royal Mistral, finché questo tipo di erogatore venne progressivamente soppiantato, a metà degli anni ’70, dai modelli a singolo tubo.

Comunque molti subacquei che avevano apprezzato in tanti anni di immersioni l’affidabilità, la robustezza e la semplicità del Mistral e del Royal Mistral, restarono legati a lungo a questi apparecchi. Soltanto negli anni ’80 e con dispiacere li relegarono in soffitta, sostituendoli con i nuovi apparecchi a singolo tubo.