Картофельная пушка

Картофельная пушка, также известная как картофельная пушка или картофельная пусковая установка , — это трубчатая пушка , использующая давление воздуха ( пневматическая ) или сжигание горючего газа ( аэрозоль , пропан и т. д.), ^[1]^[2]^[3]^[4] для стрельбы снарядами, обычно картофелем . ^[5] Простая конструкция состоит из трубы, загерметизированной на одном конце, с переходником на другом конце для уменьшения диаметра трубы, к которому прикреплена соответствующая труба меньшего диаметра, называемая стволом . Обычно оператор загружает снаряд в ствол, а затем использует давление топлива или воздуха (или иногда и то, и другое), чтобы вытолкнуть снаряд из пушки.

Картофельная пушка берет свое начало от Второй мировой войны времен прожектора Холмана , который был корабельным зенитным орудием. ^[6]

Методы работы

Горение

Картофельные пушки, работающие на сжигании, обычно имеют наименее сложную конструкцию; четырьмя основными элементами которого являются:

Топливно-воздушная смесь
Камера сгорания
Источник возгорания
Бочка

Чтобы произвести выстрел, оператор загружает снаряд в ствол, добавляет в камеру сгорания топливо (например, аэрозоли или пропан) и запускает источник воспламенения (часто с использованием пьезоэлектрического воспламенителя для барбекю). Затем топливно-воздушная смесь воспламеняется, создавая горячие расширяющиеся газы, которые выталкивают снаряд из ствола. Дальность действия пушки зависит от многих переменных, включая тип используемого топлива, эффективность соотношения топливо/воздух, соотношение камеры сгорания/ствола и летных характеристик снаряда. Обычные расстояния варьируются от 100–200 метров (330–660 футов), и есть сообщения о случае, когда дальность действия пушки превышала 500 метров (1600 футов). ^[7]

Пневматический

Большая пневматическая конструкция: снаряд загружается в дульный срез (без изображения), который затем прикрепляется к пушке (поз. 2). Воздушный резервуар (3) заполняется до давления 120 фунтов на квадратный дюйм (0,83 МПа) с помощью клапана Шредера (4). При открытии электромагнитного клапана (1) воздух из резервуара подается на снаряд, который вылетает из дульного среза.

Дальность действия пневматических пушек более разнообразна, чем дальность действия картофельных пушек сгорания, из-за возможного большего разнообразия компонентов. Типичная дальность стрельбы немного выше из-за большей мощности, но максимальная дальность действия некоторых мощных пневматических пушек, как сообщается, превышает 1000 метров (3300 футов). ^[8]

Гибридный

Чтобы произвести выстрел, оператор сначала подготавливает клапан, срабатывающий под давлением, затем впрыскивает в несколько раз больше обычного количества топлива и, соответственно, больше воздуха. При срабатывании источника воспламенения давление горения заставляет главный клапан открываться и выбрасывать снаряд из ствола с выделившимися дымовыми газами. Гибрид способен развивать более высокие скорости, чем пушка сгорания или пневматическая картофельная пушка, поскольку создаваемое давление выше, чем в пушке сгорания (для большинства видов топлива), а ударная волна движется быстрее, чем в пневматической пушке (для большинства газов). из-за более высокой температуры. Снаряды, выпущенные гибридом, преодолели звуковой барьер . ^[9]

Сухой лед

Самые старые примеры просто включают в себя бросание кусков сухого льда в трубку, закрытую с одного конца и запечатывающую другой конец путем заклинивания снаряда. Когда давление углекислого газа из сублимирующего сухого льда становится достаточно высоким, снаряд выдувается. трубки. ^[10]

Вакуум

Первичные материалы

Пластмассы

PVC-U (поливинилхлорид, непластифицированный) : очень популярен благодаря своей доступности и относительно низкой стоимости. Трубы ПВХ доступны в широком диапазоне размеров и номиналов давления. Однако в промышленности они запрещены для применения в системах сжатого воздуха: если они повреждены под давлением, пластик может взорваться. ^[11]
АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) : еще один популярный пластиковый материал для труб, более дорогой и менее распространенный, чем ПВХ, но доступный в тех же размерах и номинальном давлении. В отличие от ПВХ, он используется в системах сжатого воздуха, поскольку при выходе из строя он скорее раскалывается, чем разбивается. ^[12]

Металлы

Латунь : часто латунные фитинги используются на картофельных пушках для небольших частей конструкции, таких как топливные системы, поскольку это один из наиболее распространенных материалов для фитингов небольших труб. Иногда крупные детали картофельных пушек полностью изготавливаются из латуни. ^[13]

Типы клапанов

Пневматический

Клапан быстрого сброса — это недавнее дополнение к ассортименту клапанов для окучивания. QDV — это золотниковый клапан, который балансируется под давлением, при этом один конец золотника обращен к цилиндру. Катушка вручную разбалансирована, обеспечивая давление между концом катушки и снарядом в стволе. Затем давление воздуха толкает катушку назад, а снаряд вперед. Поскольку клапан срабатывает без управляющего давления, клапан открывается без какого-либо управляющего давления, которое могло бы этому помешать. В настоящее время он не продается в коммерческих целях и должен быть собран вручную любителем, как и большинство поршневых клапанов. ^[14]

Также использовались альтернативные конструкции, в которых для прокола разрывного диска используется острый снаряд, например миномет. ^[15] или использование ручного устройства для прокалывания, чтобы вызвать выход из строя диска. ^[16]

Также были созданы пушки с разрывными дисками, которые стреляют электрически, используя нихромовую проволоку, чтобы вызвать выход из строя за счет нагрева. ^[17]

Соединения

Сварка, пайка и склеивание

Сварка растворителем : используется для аналогичных соединений пластмасс с использованием фитингов с растворителем, растворитель временно растворяет полимерные цепи пластика и соединяемые детали сближаются. При повторном затвердевании полимерные цепи каждой части переплетаются и образуют прочный сварной шов. ^[18]

Звуковой барьер

Картофельная пушка редко бывает достаточно мощной, чтобы преодолеть звуковой барьер, хотя есть случаи, когда это происходило при использовании специальных конструкций. Используемые картофельные пушки обычно представляют собой гибриды; но некоторые пневматические пушки достигли этой цели либо за счет использования специального газа низкой плотности, такого как гелий , ^[19] или высокое давление в сочетании с быстрым клапаном. ^[20] Сообщается также об одном случае, когда конструкция сгорания достигала сверхзвуковых скоростей. ^[7]

Самая высокая скорость снаряда, зафиксированная из картофельной пушки, составляет 933,3 м/с (3060 футов/с) (примерно в 2,7 раза больше скорости звука) с пластиковой пулей массой 16,6 грамма (256 г) диаметром 20 мм от гибрида, использующей 20 МПа ( 2900 фунтов на квадратный дюйм) смесь воздуха и пропана перед воспламенением. ^[21]

Сверхзвуковые скорости были получены с помощью родственной вакуумной базуки с соплом Лаваля . Это также зависит от значительного снижения плотности газа. ^[22]

Практическое использование

Хотя картофельные пушки создаются и используются для развлечения, существуют и другие устройства, которые работают по тем же принципам и во многих других областях с более серьезным применением.

Развлечение

Рекламные спортивные пушки: Портативные пневматические пушки, работающие на баллонном CO ₂ , распространены на крупных спортивных играх в США, где они используются для проецирования в аудиторию таких предметов, как футболки или упакованная еда. Такие пушки могут быть опасны: Филли Фанатик ранил фаната пушкой для хот-догов в июне 2018 года. ^[23]

Промышленность

Ударные трубы : используются для испытаний гиперзвуковых и сверхзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей внутреннего сгорания. ^[24]

Безопасность

Картофельные пушки по своей природе опасны и могут представлять угрозу безопасности, если они неправильно сконструированы или используются. Снаряды или вышедшее из строя оружие могут быть опасными и привести к опасным для жизни травмам, включая переломы черепа, энуклеацию и слепоту в случае попадания в человека. ^[25]

См. также

Пневматическая пушка - Пистолет, в котором для запуска снарядов используется сжатый воздух.
FN 303 - тип оружия Riot.
Пейнтбольный маркер - пневматический пистолет, используемый в пейнтбольной стрельбе.
Пластиковые трубопроводы – трубчатая секция или полый цилиндр из пластика.
Пневматическое оружие – метательное оружие, использующее сжатый воздух.
Панкин-чанкин - вид спорта, заключающийся в механическом швырянии тыквы.

Ссылки

^ Мунган, Карл Э. (май 2009 г.). «Внутренняя баллистика пневматической картофельной пушки». Европейский журнал физики . 30 (3): 453–457. Бибкод : 2009EJPh...30..453M . дои : 10.1088/0143-0807/30/3/003 . S2CID 35147997 .
^ Айарс, Эрик; Бухольц, Луи (июль 2004 г.). «Анализ вакуумной пушки» . Американский журнал физики . 72 (7): 961–963. Бибкод : 2004AmJPh..72..961A . дои : 10.1119/1.1710063 . Проверено 15 августа 2011 г.
^ Пирсон, Хейзел М.; Прайс, Дуглас М. (весна 2005 г.). «Картофельная пушка: определение принципов горения для первокурсников инженерного дела» (PDF) . Химико-технологическое образование . 39 (2): 156–159 . Проверено 15 августа 2011 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Кортни, Майкл; Кортни, Эми (ноябрь 2007 г.). «Акустическое измерение скорости картофельной пушки» . Учитель физики . 45 (8): 496–7. arXiv : физика/0612118 . Бибкод : 2007PhTea..45..496C . дои : 10.1119/1.2798362 . S2CID 119057813 . Архивировано из оригинала 16 июля 2012 г. Проверено 15 августа 2011 г.
^ Гурстель, Уильям (2001). Баллистика на заднем дворе: создавайте картофельные пушки, ракеты из бумажных спичек, огненные змеи Цинциннати, минометы для теннисных мячей и другие динамитные устройства . Чикаго: Chicago Review Press. ISBN 1-55652-375-0 . ОСЛК 45861947 . Задняя баллистика в Google Книгах .
↑ Как скромная картофельная пушка послужила союзникам во Второй мировой войне . Популярная механика, дата обращения 4 апреля 2017 г.
^ Jump up to: ^а ^б BigBang (октябрь 2006 г.). «Крестоносец» . SpudFiles. Архивировано из оригинала 20 февраля 2009 года . Проверено 1 июня 2009 г.
^ шманман; и др. (март – апрель 2007 г.). «(НОВЫЙ) SWAT v.3» . SpudFiles. Архивировано из оригинала 2 февраля 2013 года . Проверено 16 августа 2011 г. Пушка с расчетной дальностью более 1 мили.
^ Киллджой (25 апреля 2007 г.). "СТРАХ" . SpudFiles. Архивировано из оригинала 27 февраля 2015 года . Проверено 1 июня 2009 г.
^ Ван Хорн, Дейл Р. (октябрь 1932 г.). «Выполните эти потрясающие трюки с СУХИМ ЛЬДОМ» . Современная механика и изобретения : 114–116 . Проверено 15 августа 2011 г.
^ «Информационный бюллетень OSHA об опасностях безопасности при использовании труб из поливинилхлорида (ПВХ) в надземных установках» . Управление по охране труда . 20 мая 1988 года . Проверено 16 августа 2011 г.
^ Арабе, Катрина К. (23 апреля 2001 г.). «Динамический дуэт: термопласты и системы сжатого воздуха» . Тенденции отраслевого рынка . Новости ТомасНет . Проверено 16 августа 2011 г.
^ Новакастрийская (ноябрь 2007 г.). «Медный громила» . SpudFiles . Проверено 1 июня 2009 г.
^ Technician1002 (4 апреля 2009 г.). «Клапан быстрого сброса» . SpudFiles . Проверено 16 августа 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Дауни, Нил (2006). Взрывающиеся дисковые пушки, слиземобили и 32 других проекта для субботней науки . Издательство Университета Джонса Хопкинса. п. 5 . ISBN 9780691149660 .
^ Дауни, Нил (2012). Лучшая книга субботней науки: самые лучшие научные эксперименты на заднем дворе, которые вы можете провести самостоятельно . Издательство Принстонского университета. п. 411 . ISBN 9780691149660 .
^ Дауни, Нил (2012). Лучшая книга субботней науки: самые лучшие научные эксперименты на заднем дворе, которые вы можете провести самостоятельно . Издательство Принстонского университета. стр. 407–408 . ISBN 9780691149660 .
^ Уайз, Роджер (29 октября 2003 г.). «Сольвентная сварка термопластов» . ТВИ. Архивировано из оригинала 12 февраля 2008 г. Проверено 1 июня 2009 г.
^ «Новинки» . Технологический центр Spudgun. 14 января 2010 г. [6 июля 2002 г.] . Проверено 16 августа 2011 г.
«Теория/физика пистолета» . Технологический центр Spudgun. 29 августа 2008 г. [25 июня 2002 г.] . Проверено 16 августа 2011 г. Использовал гелий для достижения сверхзвуковых скоростей.
^ jackssmirkingrevenge (8 сентября 2007 г.). «высокоскоростной разрывной диск 6 мм пневматический» . SpudFiles . Проверено 16 августа 2011 г. Достигнута скорость примерно 1 Маха (340 м/с; 1120 футов/с) при давлении 400 фунтов на квадратный дюйм (2,8 МПа) и быстродействующем клапане.
^ Ларда (31 июля 2008 г.). «Первый гибрид Лардас – HyGaC20» . SpudFiles. Архивировано из оригинала 15 сентября 2012 года . Проверено 1 июня 2009 г.
^ Дидим, Джон Томас (6 февраля 2013 г.). «Видео: Сверхзвуковая пушка для пинг-понга стреляет мячом быстрее звука» . Цифровой журнал . Проверено 21 октября 2013 г.
^ «Пушка Филли Фанатик для хот-догов отправила фаната Филлис в отделение неотложной помощи» .
^ «Ударный туннель Т4» . Центр гиперзвука Университета Квинсленда . Проверено 16 августа 2011 г.
^ Баркер-Гриффит, Энн Э.; Стритен, Барбара В.; Авраам, Джерролд Л.; Шефер, Дэниел П.; Нортон, Сильвия В. (1 марта 1998 г.). «Травма глаза картофельным пистолетом» . Офтальмология . 105 (3): 535–538. дои : 10.1016/S0161-6420(98)93039-1 . ПМИД 9499787 . Проверено 15 августа 2011 г.

Внешние ссылки

Как работают пневматические картофельные пушки — аудиослайд-шоу от Национальной лаборатории сильных магнитных полей
инструкции по сборке картофельной пушки — планы картофельных пушек, анимация, практические советы по сборке
СМИ, связанные с картофельными пушками, на Викискладе?

[Auto90-1-1] Мунган, Карл Э. (май 2009 г.). «Внутренняя баллистика пневматической картофельной пушки». Европейский журнал физики . 30 (3): 453–457. Бибкод : 2009EJPh...30..453M . дои : 10.1088/0143-0807/30/3/003 . S2CID 35147997 .

[Auto90-2-2] Айарс, Эрик; Бухольц, Луи (июль 2004 г.). «Анализ вакуумной пушки» . Американский журнал физики . 72 (7): 961–963. Бибкод : 2004AmJPh..72..961A . дои : 10.1119/1.1710063 . Проверено 15 августа 2011 г.

[Auto90-3-3] Пирсон, Хейзел М.; Прайс, Дуглас М. (весна 2005 г.). «Картофельная пушка: определение принципов горения для первокурсников инженерного дела» (PDF) . Химико-технологическое образование . 39 (2): 156–159 . Проверено 15 августа 2011 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[Auto90-4-4] Кортни, Майкл; Кортни, Эми (ноябрь 2007 г.). «Акустическое измерение скорости картофельной пушки» . Учитель физики . 45 (8): 496–7. arXiv : физика/0612118 . Бибкод : 2007PhTea..45..496C . дои : 10.1119/1.2798362 . S2CID 119057813 . Архивировано из оригинала 16 июля 2012 г. Проверено 15 августа 2011 г.

[Auto90-5-5] Гурстель, Уильям (2001). Баллистика на заднем дворе: создавайте картофельные пушки, ракеты из бумажных спичек, огненные змеи Цинциннати, минометы для теннисных мячей и другие динамитные устройства . Чикаго: Chicago Review Press. ISBN 1-55652-375-0 . ОСЛК 45861947 . Задняя баллистика в Google Книгах .

[Auto90-7-6] Как скромная картофельная пушка послужила союзникам во Второй мировой войне . Популярная механика, дата обращения 4 апреля 2017 г.

[Crusader-7] Jump up to: ^а ^б BigBang (октябрь 2006 г.). «Крестоносец» . SpudFiles. Архивировано из оригинала 20 февраля 2009 года . Проверено 1 июня 2009 г.

[Auto90-8-8] шманман; и др. (март – апрель 2007 г.). «(НОВЫЙ) SWAT v.3» . SpudFiles. Архивировано из оригинала 2 февраля 2013 года . Проверено 16 августа 2011 г. Пушка с расчетной дальностью более 1 мили.

[Auto90-10-9] Киллджой (25 апреля 2007 г.). "СТРАХ" . SpudFiles. Архивировано из оригинала 27 февраля 2015 года . Проверено 1 июня 2009 г.

[Auto90-9-10] Ван Хорн, Дейл Р. (октябрь 1932 г.). «Выполните эти потрясающие трюки с СУХИМ ЛЬДОМ» . Современная механика и изобретения : 114–116 . Проверено 15 августа 2011 г.

[Auto90-11-11] «Информационный бюллетень OSHA об опасностях безопасности при использовании труб из поливинилхлорида (ПВХ) в надземных установках» . Управление по охране труда . 20 мая 1988 года . Проверено 16 августа 2011 г.

[Auto90-12-12] Арабе, Катрина К. (23 апреля 2001 г.). «Динамический дуэт: термопласты и системы сжатого воздуха» . Тенденции отраслевого рынка . Новости ТомасНет . Проверено 16 августа 2011 г.

[Auto90-13-13] Новакастрийская (ноябрь 2007 г.). «Медный громила» . SpudFiles . Проверено 1 июня 2009 г.

[Auto90-14-14] Technician1002 (4 апреля 2009 г.). «Клапан быстрого сброса» . SpudFiles . Проверено 16 августа 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[Auto90-15-15] Дауни, Нил (2006). Взрывающиеся дисковые пушки, слиземобили и 32 других проекта для субботней науки . Издательство Университета Джонса Хопкинса. п. 5 . ISBN 9780691149660 .

[Auto90-16-16] Дауни, Нил (2012). Лучшая книга субботней науки: самые лучшие научные эксперименты на заднем дворе, которые вы можете провести самостоятельно . Издательство Принстонского университета. п. 411 . ISBN 9780691149660 .

[Auto90-17-17] Дауни, Нил (2012). Лучшая книга субботней науки: самые лучшие научные эксперименты на заднем дворе, которые вы можете провести самостоятельно . Издательство Принстонского университета. стр. 407–408 . ISBN 9780691149660 .

[Auto90-18-18] Уайз, Роджер (29 октября 2003 г.). «Сольвентная сварка термопластов» . ТВИ. Архивировано из оригинала 12 февраля 2008 г. Проверено 1 июня 2009 г.

[Auto90-19-19] «Новинки» . Технологический центр Spudgun. 14 января 2010 г. [6 июля 2002 г.] . Проверено 16 августа 2011 г.
«Теория/физика пистолета» . Технологический центр Spudgun. 29 августа 2008 г. [25 июня 2002 г.] . Проверено 16 августа 2011 г. Использовал гелий для достижения сверхзвуковых скоростей.

[Auto90-20-20] ssmirkingrevenge (8 сентября 2007 г.). «высокоскоростной разрывной диск 6 мм пневматический» . SpudFiles . Проверено 16 августа 2011 г. Достигнута скорость примерно 1 Маха (340 м/с; 1120 футов/с) при давлении 400 фунтов на квадратный дюйм (2,8 МПа) и быстродействующем клапане.

[Auto90-21-21] Ларда (31 июля 2008 г.). «Первый гибрид Лардас – HyGaC20» . SpudFiles. Архивировано из оригинала 15 сентября 2012 года . Проверено 1 июня 2009 г.

[digi_journal-22] Дидим, Джон Томас (6 февраля 2013 г.). «Видео: Сверхзвуковая пушка для пинг-понга стреляет мячом быстрее звука» . Цифровой журнал . Проверено 21 октября 2013 г.

[Auto90-22-23] «Пушка Филли Фанатик для хот-догов отправила фаната Филлис в отделение неотложной помощи» .

[Auto90-23-24] «Ударный туннель Т4» . Центр гиперзвука Университета Квинсленда . Проверено 16 августа 2011 г.

[Auto90-6-25] Баркер-Гриффит, Энн Э.; Стритен, Барбара В.; Авраам, Джерролд Л.; Шефер, Дэниел П.; Нортон, Сильвия В. (1 марта 1998 г.). «Травма глаза картофельным пистолетом» . Офтальмология . 105 (3): 535–538. дои : 10.1016/S0161-6420(98)93039-1 . ПМИД 9499787 . Проверено 15 августа 2011 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]