Un cañón de patatas, también conocido como pistola de patatas o lanzador de patatas , es un cañón basado en tubos que utiliza presión de aire ( neumático ), o combustión de un gas inflamable ( aerosol , propano , etc.), [1] [2] [3] [4] para disparar proyectiles, generalmente patatas . [5] Un diseño simple consiste en un tubo sellado en un extremo, con un reductor en el otro extremo para reducir el diámetro del tubo, que tiene unido al tubo de diámetro inferior correspondiente, llamado cañón . Generalmente, el operador carga el proyectil en el cañón, luego utiliza un combustible o presión de aire (o, a veces, ambos) para impulsar el proyectil fuera del cañón.
Los cañones de patatas propulsados por combustión suelen tener los diseños menos complejos; cuyos cuatro elementos básicos son:
Una mezcla de combustible y aire
Una cámara de combustión
Una fuente de ignición
Un barril
Para disparar, el operador carga un proyectil en el cañón, añade combustible a la cámara de combustión (por ejemplo, aerosoles o propano) y activa la fuente de ignición (a menudo utilizando un encendedor piezoeléctrico para barbacoa). La mezcla de combustible y aire se enciende, creando gases calientes en expansión que obligan al proyectil a salir del cañón. El alcance del cañón depende de muchas variables, incluido el tipo de combustible utilizado, la eficiencia de la relación combustible/aire, la relación cámara de combustión/cañón y las características de vuelo del proyectil. Las distancias comunes varían de 100 a 200 metros (330 a 660 pies), y hay un caso reportado de un cañón que superó los 500 metros (1600 pies) de alcance. [7]
Neumático
Un cañón de patatas neumáticoDiseño neumático de gran tamaño: el proyectil se carga en la boca del cañón (no se muestra en la imagen), que luego se conecta al cañón (en 2). El depósito de aire (3) se llena a 120 psi (0,83 MPa) mediante la válvula Schrader (4). Al abrir la válvula solenoide (1), el aire del depósito se transfiere al proyectil, que se dispara por la boca del cañón.
El alcance de los cañones neumáticos es más variable que el de los cañones de combustión de patatas debido a la mayor variación posible en los componentes. Los alcances típicos son ligeramente superiores debido a la mayor potencia, pero se ha dicho que el alcance máximo de algunos cañones neumáticos de alta potencia supera los 1000 metros (3300 pies). [8]
Híbrido
Para disparar, el operador primero prepara la válvula de activación por presión y luego inyecta varias veces la cantidad normal de combustible y, apropiadamente, más aire. Cuando se activa la fuente de ignición, la presión de la combustión hace que la válvula principal se abra e impulse el proyectil fuera del cañón con los gases de combustión liberados. El híbrido es capaz de alcanzar velocidades más altas que un cañón de patatas de combustión o neumático porque la presión generada es mayor que la de un cañón de combustión (para la mayoría de los combustibles) y la onda de choque se mueve más rápido que en un cañón neumático (para la mayoría de los gases), debido a la temperatura más alta. Los proyectiles disparados por un híbrido han roto la barrera del sonido . [9]
Hielo seco
Se utiliza un cañón de hielo seco de PVC, se vierten 1,5 kg (3 libras) de hormigón en la parte inferior para reforzarlo y se utilizan mangas de plástico para endurecer la parte inferior (de mayor presión).
Los ejemplos más antiguos simplemente implican dejar caer trozos de hielo seco en un tubo cerrado en un extremo y sellar el otro extremo apretando el proyectil. Cuando la presión del dióxido de carbono del hielo seco sublimado aumenta lo suficiente, el proyectil saldrá expulsado del tubo. [10]
Vacío
Materias primas
Plástica
PVC-U (cloruro de polivinilo, no plastificado) : muy popular debido a su disponibilidad y costo relativamente bajo. Las tuberías de PVC están disponibles en una amplia variedad de tamaños y clasificaciones de presión. Sin embargo, en la industria, son ilegales para aplicaciones de aire comprimido: si se dañan bajo presión, el plástico puede fallar de manera explosiva. [11]
ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) : otro material plástico popular para tuberías, más caro y menos común que el PVC, pero disponible en los mismos tamaños y valores nominales de presión. A diferencia del PVC, se utiliza en sistemas de aire comprimido, ya que se divide en lugar de romperse en caso de falla. [12]
Rieles
Latón : a menudo se utilizan accesorios de latón en los cañones de patatas para pequeñas partes de la construcción, como los sistemas de combustible, porque es uno de los materiales más comunes para los accesorios de tuberías pequeñas. En ocasiones, se mecanizan partes grandes de los cañones de patatas completamente de latón. [13]
Tipos de válvulas
Neumático
La válvula de descarga rápida es una incorporación reciente a las opciones de válvulas para el spudding. Una QDV es una válvula de carrete que se equilibra bajo presión con un extremo del carrete orientado hacia el cañón. El carrete se desequilibra manualmente, lo que permite que haya presión entre el extremo del carrete y el proyectil en el cañón. La presión del aire luego fuerza al carrete hacia atrás y al proyectil hacia adelante. Dado que la válvula se activa sin presión piloto, se abre de golpe sin presión piloto que lo impida. Actualmente no se vende comercialmente y debe ser construida a mano por el aficionado como la mayoría de las válvulas de pistón. [14]
También se han utilizado diseños alternativos que utilizan un proyectil afilado para perforar el disco de explosión, como un mortero [15] o utilizan un dispositivo de perforación manual para provocar la falla del disco. [16]
También se han fabricado cañones de disco de explosión que se disparan eléctricamente, utilizando un alambre de nicromo para provocar la falla mediante calentamiento. [17]
Conexiones
Soldadura, soldadura blanda y pegado
Soldadura con disolvente : se utiliza para uniones de plástico similares mediante accesorios con disolvente; el disolvente disuelve temporalmente las cadenas de polímero del plástico y las piezas que se van a unir se unen. Al endurecerse, las cadenas de polímero de cada pieza se enredan y forman una soldadura sólida. [18]
La barrera del sonido
Es raro que un cañón de patatas sea lo suficientemente potente como para romper la barrera del sonido, aunque existen algunos casos en los que esto sucede utilizando diseños especializados. Los cañones de patatas que se utilizan suelen ser híbridos; pero algunos cañones neumáticos han logrado la hazaña, ya sea utilizando un gas especial de baja densidad, como el helio , [19] o altas presiones combinadas con una válvula rápida. [20] También hay un caso informado de un diseño de combustión que logra velocidades supersónicas. [7]
La velocidad de proyectil más alta registrada desde un cañón de patatas es de 933,3 m/s (3060 pies/s) (aproximadamente 2,7 veces la velocidad del sonido) con una bala de plástico de 20 mm y 16,6 gramos (256 gr) de un híbrido que utiliza una mezcla de preignición de aire y propano de 20 MPa (2900 psi). [21]
Se han obtenido velocidades supersónicas utilizando el bazooka de vacío relacionado con una boquilla de Laval . Esto también depende de reducir significativamente la densidad del gas. [22]
Usos prácticos
Aunque los cañones de patatas se crean y utilizan con fines recreativos, existen otros dispositivos que funcionan con principios idénticos en muchos otros campos con usos más serios.
Entretenimiento
Cañones deportivos promocionales: Los cañones neumáticos portátiles que funcionan con CO2 embotellado son comunes en los grandes partidos deportivos en los EE. UU., donde se utilizan para proyectar artículos como camisetas o alimentos envueltos hacia el público. Estos cañones pueden ser peligrosos: los Phillie Phanatic hirieron a un aficionado con un cañón de hot dogs en junio de 2018. [23]
Tubos de choque : se utilizan para probar estatorreactores de combustión supersónica e hipersónica. [24]
Seguridad
Los cañones de patatas son peligrosos por naturaleza y pueden presentar problemas de seguridad si están mal construidos o mal utilizados. Los proyectiles o las armas defectuosas pueden ser peligrosos y provocar lesiones que pongan en peligro la vida, incluidas fracturas craneales, enucleación y ceguera si una persona resulta herida. [25]
Arma neumática : arma de proyectiles que utiliza aire presurizado.Páginas que muestran descripciones de wikidata como alternativa
Punkin chunkin - Deporte de lanzar una calabaza mecánicamente
Referencias
^ Mungan, Carl E. (mayo de 2009). "Balística interna de un cañón neumático de patatas". Revista Europea de Física . 30 (3): 453–457. Bibcode :2009EJPh...30..453M. doi :10.1088/0143-0807/30/3/003. S2CID 35147997.
^ Ayars, Eric; Bucholtz, Louis (julio de 2004). "Análisis del cañón de vacío". American Journal of Physics . 72 (7): 961–963. Bibcode :2004AmJPh..72..961A. doi :10.1119/1.1710063 . Consultado el 15 de agosto de 2011 .
^ Pierson, Hazel M.; Price, Douglas M. (primavera de 2005). "El cañón de la patata: determinación de los principios de combustión para estudiantes de primer año de ingeniería" (PDF) . Chemical Engineering Education . 39 (2): 156–159 . Consultado el 15 de agosto de 2011 .[ enlace muerto permanente ]
^ Courtney, Michael; Courtney, Amy (noviembre de 2007). "Medición acústica de la velocidad del cañón de patatas". The Physics Teacher . 45 (8): 496–7. arXiv : physics/0612118 . Bibcode :2007PhTea..45..496C. doi :10.1119/1.2798362. S2CID 119057813. Archivado desde el original el 16 de julio de 2012 . Consultado el 15 de agosto de 2011 .
^ Gurstelle, William (2001). Balística de patio trasero: construya cañones de patatas, cohetes de cerillas de papel, cometas de fuego de Cincinnati, morteros de pelotas de tenis y más dispositivos de dinamita. Chicago: Chicago Review Press. ISBN1-55652-375-0.OCLC 45861947 . Balística de patio trasero en Google Books .
^ Cómo el humilde cañón de patatas sirvió a los aliados en la Segunda Guerra Mundial Popular Mechanics, consultado el 4 de abril de 2017.
^ de BigBang (octubre de 2006). «Crusader». SpudFiles. Archivado desde el original el 20 de febrero de 2009. Consultado el 1 de junio de 2009 .
^ schmanman; et al. (marzo-abril de 2007). «(NUEVO) SWAT v.3». SpudFiles. Archivado desde el original el 2 de febrero de 2013. Consultado el 16 de agosto de 2011 .Cañón con un alcance calculado superior a 1 milla.
^ Killjoy (25 de abril de 2007). "MIEDO". SpudFiles. Archivado desde el original el 27 de febrero de 2015. Consultado el 1 de junio de 2009 .
^ Van Horn, Dale R. (octubre de 1932). "Realice estas sorprendentes acrobacias con HIELO SECO". Modern Mechanix and Inventions : 114–116 . Consultado el 15 de agosto de 2011 .
^ "Boletín de información sobre riesgos de seguridad de OSHA sobre el uso de tuberías de cloruro de polivinilo (PVC) en instalaciones sobre el suelo". Administración de Seguridad y Salud Ocupacional . 20 de mayo de 1988 . Consultado el 16 de agosto de 2011 .
^ Arabe, Katrina C. (23 de abril de 2001). "Un dúo dinámico: termoplásticos y sistemas de aire comprimido". Tendencias del mercado de la industria . Noticias de ThomasNet . Consultado el 16 de agosto de 2011 .
^ Novacastrian (noviembre de 2007). "The Brass Bruiser". SpudFiles . Consultado el 1 de junio de 2009 .
^ Technician1002 (4 de abril de 2009). "Válvula de descarga rápida". SpudFiles . Consultado el 16 de agosto de 2011 .{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
^ Downie, Neil (2006). Cañones de discos explosivos, vehículos de baba y otros 32 proyectos para la ciencia del sábado. The Johns Hopkins University Press. pág. 5. ISBN9780691149660.
^ Downie, Neil (2012). El libro definitivo de la ciencia del sábado: los mejores experimentos científicos que puedes hacer tú mismo en el patio trasero. Princeton University Press. pág. 411. ISBN9780691149660.
^ Downie, Neil (2012). El libro definitivo de la ciencia del sábado: los mejores experimentos científicos que puedes hacer tú mismo en el patio trasero. Princeton University Press. págs. 407–408. ISBN9780691149660.
^ Wise, Roger (29 de octubre de 2003). "Soldadura de termoplásticos con disolventes". TWI. Archivado desde el original el 12 de febrero de 2008. Consultado el 1 de junio de 2009 .
^ "Novedades". The Spudgun Technology Center. 14 de enero de 2010 [6 de julio de 2002] . Consultado el 16 de agosto de 2011 . "Teoría/física detrás de la pistola de gas". The Spudgun Technology Center. 29 de agosto de 2008 [25 de junio de 2002] . Consultado el 16 de agosto de 2011 .Se utilizó helio para alcanzar velocidades supersónicas.
^ jackssmirkingrevenge (8 de septiembre de 2007). "disco de explosión de alta velocidad de 6 mm neumático". SpudFiles . Consultado el 16 de agosto de 2011 .Alcanzó aproximadamente Mach 1 (340 m/s; 1120 pies/s) con 400 psi (2,8 MPa) y una válvula rápida.
^ Larda (31 de julio de 2008). «El primer híbrido de Larda: HyGaC20». SpudFiles. Archivado desde el original el 15 de septiembre de 2012. Consultado el 1 de junio de 2009 .
^ Didymus, JohnThomas (6 de febrero de 2013). "Video: una pistola de ping-pong supersónica dispara una pelota más rápido que el sonido". Digital Journal . Consultado el 21 de octubre de 2013 .
^ "El cañón de hot dogs de Philie Phanatic envía a un fanático de los Phillies a la sala de emergencias".
^ "Túnel de choque T4". Centro de Hipersónica, Universidad de Queensland . Consultado el 16 de agosto de 2011 .
^ Barker-Griffith, Ann E.; Streeten, Barbara W.; Abraham, Jerrold L.; Schaefer, Daniel P.; Norton, Sylvia W. (1 de marzo de 1998). "Lesión ocular por arma de papa". Oftalmología . 105 (3): 535–538. doi :10.1016/S0161-6420(98)93039-1. PMID 9499787 . Consultado el 15 de agosto de 2011 .
Enlaces externos
Cómo funcionan los cañones de patatas neumáticos: presentación de diapositivas con audio del Laboratorio Nacional de Altos Campos Magnéticos
Instrucciones de construcción del cañón de patatas: planos, animaciones y tutoriales de construcción del cañón de patatas
Medios relacionados con Cañones de patatas en Wikimedia Commons
Medios relacionados con Cañones de patatas en Wikimedia Commons