La operación con gas es un sistema de operación que se utiliza para proporcionar energía para operar armas de fuego de carga automática con cierre cerrado . En la operación con gas, una porción del gas a alta presión del cartucho que se dispara se utiliza para alimentar un mecanismo para desechar la carcasa gastada e insertar un cartucho nuevo en la recámara . La energía del gas se aprovecha a través de un puerto en el cañón o de una trampa en la boca . Este gas a alta presión incide sobre una superficie como la cabeza de un pistón para proporcionar movimiento para desbloquear la acción , extraer la caja gastada, expulsar, amartillar el martillo o el percutor, colocar un cartucho nuevo y bloquear la acción.
La primera mención del uso de un pistón de gas en un rifle de retrocarga de un solo tiro data de 1856, por parte del alemán Edward Lindner, quien patentó su invento en Estados Unidos y Gran Bretaña. [1] En 1866, el inglés William Curtis presentó la primera patente sobre un rifle de repetición accionado por gas, pero posteriormente no logró desarrollar más esa idea. [2] Entre 1883 y 1885, Hiram Maxim presentó varias patentes sobre operación de retroceso, retroceso y gas. En 1885, un año después de la primera patente de Maxim accionada por gas, un inventor británico llamado Richard Paulson, que un año antes había patentado un rifle y una pistola accionados por retroceso directo, nuevamente, un año después de la primera patente de Maxim con retroceso, patentó un pistón de gas. rifle y pistola operados que, según él, podían usarse con cerrojos deslizantes, giratorios o que caían. También patentaría un revólver de gas en 1886. Paulson construyó modelos de su rifle y los probó en Francia poco después de presentar su patente. [3] Además, según AWF Taylerson, un historiador de armas de fuego, su revólver patentado probablemente era viable. [4] En 1886, el italiano Amerigo Cei-Rigotti produjo una conversión operada por gas del rifle de cerrojo italiano Vetterli que también afirmó que podía adaptarse a otros rifles con cargador de cerrojo. Si bien su conversión recibió aprobación positiva al principio hasta el punto de ser adoptada oficialmente por la Marina Real Italiana después de mayores refinamientos en 1895, los pedidos del arma nunca llegaron por razones desconocidas y otra variante desarrollada en 1900 tuvo malos resultados en las pruebas realizadas por una variedad. de las naciones que en última instancia condujeron a su abandono. [5] En 1887, un inventor estadounidense llamado Henry Pitcher patentó un sistema de conversión operado por gas que, según él, podía aplicarse a cualquier rifle con cargador operado manualmente. [6] En 1890 patentaría y presentaría un rifle original operado por gas para que lo probara el gobierno de los EE. UU., pero funcionó mal y finalmente nunca fue adoptado a pesar de ofrecerse comercialmente para el mercado civil. [7] En la década de 1880, los hermanos Clair de Francia desarrollaron un rifle y una pistola accionados por pistón de gas, quienes recibieron una patente francesa y presentaron prototipos para que los probara el ejército francés en 1888, aunque la verdadera fecha de su invención es incierta. También producirían una escopeta semiautomática a principios de la década de 1890. [8] [9] En 1889, el austrohúngaro Adolf Odkolek von Újezd presentó una patente para la primera ametralladora operada por gas exitosa. [10]
La mayoría de los sistemas de gas actuales emplean algún tipo de pistón. La cara del pistón recibe la acción del gas de combustión procedente de un puerto en el cañón o de una trampa en la boca. Las primeras armas, como el prototipo "flapper" de Browning, el rifle Bang y el rifle Garand , utilizaban gas a presión relativamente baja desde la boca del cañón o cerca de ella . Esto, combinado con piezas operativas más grandes, redujo la tensión sobre el mecanismo. Para simplificar y aligerar el arma de fuego, era necesario utilizar gas más cercano a la recámara . Este gas a alta presión tiene fuerza suficiente para destruir un arma de fuego a menos que se regule de alguna manera. La mayoría de las armas de fuego operadas por gas dependen del ajuste del tamaño del puerto de gas, la masa de las piezas operativas y las presiones del resorte para funcionar. Se emplean varios otros métodos para regular la energía. La carabina M1 incorpora un pistón muy corto, o "empujador". Este movimiento está estrechamente restringido por un hueco para el hombro. Este mecanismo limita inherentemente la cantidad de gas extraído del cañón . El rifle M14 y el M60 GPMG utilizan el sistema de corte y expansión White para detener (cortar) la entrada de gas al cilindro una vez que el pistón ha recorrido una distancia corta. [11] Sin embargo, la mayoría de los sistemas expulsan el exceso de gas a la atmósfera a través de ranuras, agujeros o puertos.
Un sistema de trampa de gas implica "atrapar" el gas de combustión cuando sale del cañón. Este gas incide sobre una superficie que convierte la energía en movimiento que, a su vez, cicla la acción del arma de fuego. Como el movimiento resultante avanza hacia la boca del arma, se necesita algún tipo de sistema mecánico para traducirlo en el movimiento hacia atrás necesario para accionar el cerrojo. Esto aumenta la complejidad del mecanismo y su peso, y la colocación de la trampa generalmente resulta en un arma más larga y permite que la suciedad entre fácilmente en el mecanismo. A pesar de estas desventajas, utilizan gas a presión relativamente baja y no requieren un agujero en el cañón, lo que los hizo atractivos en los primeros diseños. El sistema ya no se utiliza en las armas modernas.
Hiram Maxim patentó un sistema de boca de cañón en 1884 descrito en la patente estadounidense 319.596 , aunque se desconoce si alguna vez se creó un prototipo de esta arma de fuego. John Browning usó gas atrapado en la boca para operar una "aleta" en el primer prototipo de arma de fuego operada por gas descrita en la patente estadounidense 471,782 , y usó una ligera variación de este diseño en la ametralladora Colt-Browning M1895 "excavadora de patatas". El rifle Danish Bang usaba una boca impulsada hacia adelante por el gas de la boca para operar la acción a través de barras de transferencia y palanca. Otros rifles trampa de gas fueron los M1 Garands de producción temprana y el Gewehr 41 alemán (ambos modelos Walther y Mauser).
Tanto el gobierno estadounidense como el alemán exigían que sus armas funcionaran sin perforar un agujero en el cañón. Ambos gobiernos primero adoptarían armas y luego abandonarían el concepto. La mayoría de los rifles M1 Garand estadounidenses anteriores fueron modernizados con pistones de gas de carrera larga, lo que hizo que los rifles con trampa de gas supervivientes fueran valiosos en el mercado de coleccionistas.
En la década de 1980, el diseñador soviético Alexander Adov de TsKIB SOO modificó el concepto con un tubo que desvía el gas de la boca a un sistema estándar de carrera larga (ver más abajo) para disminuir la influencia del motor de gas en el cañón y aumentar la precisión, pero su rifle de francotirador no fue adoptado debido a la disolución de la Unión Soviética . [12]
Con un sistema de carrera larga, el pistón está fijado mecánicamente al grupo de pernos y se mueve durante todo el ciclo operativo. Este sistema se utiliza en armas como la ametralladora ligera Bren , AK-47 , Tavor , FN Minimi , FN MAG , FN FNC y M1 Garand . La principal ventaja del sistema de carrera larga es que la masa del vástago del pistón aumenta el impulso del portacerrojo, lo que permite una extracción, expulsión, recámara y bloqueo más positivos. La principal desventaja de este sistema es la interrupción del punto de mira debido a varios factores tales como: el cambio del centro de masa durante el ciclo de acción, paradas abruptas al principio y al final del recorrido del cerrojo y el uso del cañón como un punto de apoyo para hacer retroceder el perno. Además, debido a la mayor masa de piezas móviles, se requiere más gas para operar el sistema que, a su vez, requiere piezas operativas más grandes.
Con un sistema de carrera corta o empujador , el pistón se mueve por separado del grupo de pernos. Puede empujar directamente [13] las piezas del grupo de cerrojos , como en la carabina M1 , o funcionar a través de una biela o conjunto, como en el Armalite AR-18 o el SKS . En cualquier caso, la energía se imparte en un empujón breve y abrupto y luego se detiene el movimiento del pistón de gas, lo que permite que el conjunto portacerrojos continúe durante el ciclo operativo mediante energía cinética . Esto tiene la ventaja de reducir la masa total de las piezas que retroceden en comparación con un pistón de carrera larga. Esto, a su vez, permite un mejor control del arma debido a que es necesario detener menos masa en cualquiera de los extremos del recorrido del cerrojo. Este diseño está disponible tanto en el mercado civil como militar como adaptación a la familia de armas AR-15 para abordar las deficiencias del sistema de gas Stoner.
Es un cruce entre un pistón de gas de carrera corta y un sistema de pistón de gas de carrera larga tipo M1 Garand. En funcionamiento, es similar a un pistón normal de carrera corta porque también utiliza un pistón de gas abierto que tiene una cavidad de impacto en la cabeza, que descansa sobre un bloque de gas en el cañón. Sin embargo, al igual que el sistema de pistón de gas de carrera larga utilizado en el M1 Garand, el conjunto del pistón está integrado con la varilla de operación y se mueve con el grupo de pernos.
La advertencia de este sistema es que tiene una masa en movimiento más pesada que los modernos sistemas de pistón de gas de largo recorrido utilizados en rifles como el AK-47 , Tavor , FN FNC , etc. Por lo tanto, las armas de fuego que utilizan este sistema tienen un mayor retroceso que sus equivalentes modernas. homólogos de pistón de gas de carrera larga.
El cerrojo no está bloqueado, sino que los gases propulsores en expansión lo empujan hacia atrás, como en otros diseños basados en retroceso. Sin embargo, los gases propulsores se expulsan del cañón a un cilindro con un pistón que retrasa la apertura del cerrojo. Es utilizado por el rifle Volkssturmgewehr 1-5 , las pistolas Heckler & Koch P7 , Steyr GB y Walther CCP .
Para evitar consumir una gran cantidad de municiones relativamente costosas, muchos ejércitos, incluido el de los Estados Unidos, entrenaron tripulaciones de ametralladoras con municiones de subcalibre menos costosas a finales del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX. Para hacer esto, necesitaban un cartucho .22 LR barato para operar armas de fuego diseñadas para usar el cartucho .30-06. David Marshall Williams inventó un método que involucraba una cámara flotante separada que actuaba como un pistón de gas con el gas de combustión incidiendo directamente en el frente de la cámara flotante. [14] El kit de conversión Colt Service Ace calibre .22 para la pistola M1911 calibre .45 también utilizó el sistema de Williams, que permite un deslizamiento mucho más pesado que otras conversiones que operan con el mecanismo de retroceso no aumentado y hace que el entrenamiento con la pistola convertida sea realista. Una cámara flotante proporciona fuerza adicional para operar la corredera más pesada, proporcionando un nivel de retroceso similar al de un cartucho de máxima potencia. [15]
El método de operación de impacto directo (DI) ventila el gas desde la mitad del cañón a través de un tubo hasta las partes de trabajo de un rifle, donde inciden directamente en el portacerrojos. Esto da como resultado un mecanismo más simple y liviano. Las armas de fuego que utilizan este sistema incluyen el MAS-40 francés de 1940, el Ag m/42 sueco de 1942. El sistema de gas Stoner de los rifles de estilo americano M16 , M4 y AR-15 utiliza una versión modificada de este donde un tubo de gas suministra gas al portacerrojo para incidir en el cerrojo, que actúa como un pistón para hacer girar el rifle. Una ventaja principal es que las piezas móviles están colocadas en línea con el eje del orificio, lo que significa que la imagen visual no se ve tan perturbada. Esto ofrece una ventaja especial para mecanismos totalmente automáticos. Tiene la desventaja de que el gas propulsor de alta temperatura (y la incrustación que lo acompaña) se sopla directamente hacia las partes de acción. [16] La operación de impacto directo aumenta la cantidad de calor que se deposita en el receptor durante el disparo, lo que puede quemar y cubrir los lubricantes. El perno, el extractor, el eyector, los pasadores y los resortes también se calientan con el mismo gas de alta temperatura. Estos factores combinados reducen la vida útil de estas piezas, la confiabilidad y el tiempo medio entre fallas . [17]
Se han encontrado varios otros usos para los gases de escape además de ayudar al ciclismo: