Cañón de patata ( ing. "cañón de patata", "cañón de patata", "spudzooka" ) - arma de avancarga , impulsada por aire comprimido o debido a la energía generada por la ignición de una mezcla de gas combustible y aire ( oxígeno ) [ 1] [2] [3] [4] , para dar proyectiles de alta velocidad [5] . Está destinado principalmente al tiroteo entretenido con rodajas de patata u otros objetos. Al usarlo, se debe tener cuidado, ya que un proyectil que golpea a una persona puede provocar lesiones que amenazan la vida [6] .
El funcionamiento de las pistolas de patata se basa en los mismos principios que las armas de fuego , pero con menor presión de funcionamiento. De acuerdo con el método de poner en movimiento el proyectil, todos los productos se pueden dividir en cuatro tipos:
Las pistolas de patatas con encendido de la mezcla de combustible y aire son los diseños menos complejos. Están formados por cuatro componentes:
Para disparar, el operador empuja un proyectil (por ejemplo, una papa) en el cañón con una baqueta, inyecta combustible en la cámara de combustión (generalmente aerosoles (la mayoría de las veces se usa un limpiador de espuma) o propano ) y activa el sistema de encendido , que se usa con mayor frecuencia como elemento piezoeléctrico de un encendedor de gas o un encendedor piezoeléctrico para una estufa de gas. Como resultado de la ignición de la mezcla de aire y combustible, se forman gases de combustión calientes que, al expandirse, empujan el proyectil fuera del cañón. El campo de tiro varía mucho y depende de muchos factores (tipo de combustible, relación aire/combustible, volumen de la cámara de combustión, etc.) y, por regla general, no supera una distancia de 100 a 200 metros, aunque se conocen hechos de tiro. a una distancia de hasta 500 metros [7 ] .
Los sistemas avanzados pueden incluir dispositivos de medición de propano para obtener una proporción más precisa de gases en la mezcla de aire y combustible, ventiladores en la cámara de combustión para mezclar de manera eficiente el combustible con el aire y acelerar la eliminación de los gases de escape de la cámara de combustión después de la combustión, varias vías de chispas para reducir el tiempo de combustión y las fuentes de ignición de alto voltaje ( pistolas paralizantes , flashes de cámaras ).
El cuerpo (cámara de combustión, cañón) de tales pistolas generalmente se ensambla a partir de piezas de tuberías de plástico de diferentes diámetros (adaptador 110/50, revisión de diámetro 110 mm, tapón 110 mm, tubería de 50 mm de diámetro, 2 metros de largo). Para mayor resistencia, toda la estructura está reforzada con tornillos autorroscantes, sellador, etc.
Los sistemas piroeléctricos tienden a ser menos potentes que sus homólogos neumáticos e híbridos.
Las pistolas de aire son un poco más complicadas debido a la necesidad de hacer un sistema completamente sellado . El arma en sí consta de los siguientes componentes:
En una pistola de aire, el aire se suministra a un depósito de aire. Una vez que se alcanza la presión requerida en la cámara, la válvula de alivio de presión se abre y el aire comprimido empuja el proyectil fuera del cañón.
Se utiliza una válvula de entrada de un tipo disponible, como una válvula Schrader o Presta (usualmente utilizada en neumáticos de automóviles o bicicletas ), u otro tipo que le permite conectar y desconectar rápidamente un depósito de aire de una fuente de aire comprimido.
La válvula de alivio de presión es a menudo uno de varios tipos disponibles comercialmente, como una válvula de bola , una válvula de rociador de sistema de riego .
Las pistolas neumáticas para patatas suelen ser más potentes que las piroeléctricas. Un sistema piroeléctrico típico crea una presión promedio en la cámara de combustión de alrededor de 210 kPa, pico de 500-700 kPa, mientras que una pistola de aire puede operar a presiones en la región de 700 kPa. Recientemente, incluso se han utilizado cada vez más presiones más altas, a veces hasta 3,4 MPa y más.
El rango de disparo de una pistola de aire es más variable que el de una pistola piroeléctrica debido a la mayor capacidad para cambiar componentes. El rango promedio es más alto debido a una mayor potencia. El alcance máximo de disparo de algunas muestras alcanza más de 1000 metros [8] .
La pistola de hielo seco utiliza la sublimación de la fracción sólida de dióxido de carbono para producir presión de gas para impulsar el proyectil.
La forma más sencilla de disparar es cargar hielo seco en el cañón, bien cerrado desde la recámara , y colocar un proyectil herméticamente sellado desde la boca del cañón. Cuando la presión del dióxido de carbono sublimado del hielo seco alcance un cierto nivel, el proyectil saldrá disparado del cañón. La presión en tales dispositivos no es muy alta, ya que para un disparo es suficiente que un gas comprimido supere la fuerza de fricción estática del proyectil en el cañón [9] .
Los sistemas modernos utilizan un método de lanzamiento explosivo: se agrega una pequeña cantidad de hielo seco a una botella plástica de agua, se cierra rápidamente y se baja a un barril cerrado por un extremo. Luego se inserta el proyectil. El agua acelera la sublimación del hielo seco y la presión del gas eventualmente rompe la botella y lanza el proyectil. La presión de estallido de una botella de plástico estándar es de 1,4 - 2,1 MPa al aire libre, pero después de estar encerrada en una tubería puede ser mayor [9] .
Debido a las peculiaridades del diseño, se deben observar medidas de seguridad adicionales:
Otra forma de utilizar hielo seco en los cañones de patatas es utilizar la sublimación para presurizar hasta una válvula de escape situada entre el barril y el depósito de hielo seco. La presión detrás de la válvula puede alcanzar más de 5,5 MPa. El disparo se realiza abriendo la válvula. Si bien este método es más manejable y más seguro que usar una botella de plástico explosiva o un disco de ruptura (siempre que se usen las tuberías adecuadas y otros materiales), está limitado por las válvulas de ventilación de diámetro pequeño, como las válvulas de bola . Además, el tiempo de su apertura es mucho más largo que el tiempo de explosión de la botella, por lo tanto, el proyectil se verá afectado por un flujo de gas de menor intensidad. Sin embargo, esto se ve contrarrestado por el hecho de que este diseño puede operar a más del doble de la presión de explosión de una botella típica de hielo seco [9] .
Los componentes principales de los sistemas híbridos son:
El sistema híbrido combina los principios de funcionamiento de los sistemas piroeléctricos y neumáticos. Utiliza la energía de encendido de una mezcla aire-combustible precomprimida, lo que le permite obtener más potencia de disparo con el mismo volumen de la cámara de combustión.
Para disparar un tiro, el operador primero instala una membrana destructible entre el cañón y la cámara de combustión, luego bombea la cantidad requerida de combustible y aire. Cuando se enciende la mezcla de combustible y aire, se acumula presión, la membrana se colapsa y el proyectil es empujado fuera del cañón. Los sistemas híbridos son capaces de disparar tiros más potentes que los sistemas piroeléctricos o neumáticos porque la presión generada en el momento del disparo es mayor que en un sistema piroeléctrico (para la mayoría de los combustibles), y la onda de choque viaja más rápido que en un sistema neumático debido a la temperatura más alta Los proyectiles disparados desde el cañón híbrido son capaces de romper la barrera del sonido [10] .
Las pistolas híbridas que usan una mezcla de aire y combustible al doble de la presión atmosférica se denominan "que usan una mezcla 2x". Se pueden usar mezclas de mayor presión y producirán disparos más potentes. Para un uso eficiente, la cantidad de aire y gas combustible debe medirse con precisión, por lo que se deben usar manómetros de presión de aire y combustible.
Es raro que un cañón de patata tenga suficiente energía para que un proyectil supere la velocidad del sonido , aunque se han registrado algunos casos de este tipo. Por lo general, se utilizan diseños híbridos. Sin embargo, algunas versiones de la pistola de aire comprimido han podido lograr esto utilizando gases de baja densidad ( helio [11] [12] ) o combinando alta presión con una válvula rápida [13] .
La capacidad del proyectil para superar la barrera del sonido se debe a la velocidad de las moléculas de gas que empujan el proyectil fuera del cañón. Si el proyectil en el cañón se mueve a la velocidad del sonido o cerca de ella, entonces las moléculas de gas simplemente no pueden moverse a la misma velocidad para proporcionar una aceleración adecuada. El problema se resuelve aumentando la velocidad de las moléculas de la siguiente manera:
La velocidad más alta registrada es de 933,3 m/s (aproximadamente 2,7 M ) cuando se disparan balas de plástico de 20 mm (peso 16,6 g) desde un arma híbrida utilizando una mezcla de aire y propano precomprimido a 20 MPa [14] .
Aunque los cañones de patatas se crean principalmente como medio de entretenimiento, existen dispositivos que funcionan con principios similares en muchas otras áreas.
Durante las protestas masivas en Ucrania , la oposición hizo un cañón de papas para defender el edificio de la administración de la ciudad de Kiev que tomaron [16] . Las papas en este caso se usaban solo como taco , y las piedras envueltas en papel de periódico se usaban como proyectiles.