Potatiskanon ( eng. "potatiskanon", "spudkanon", "spudzooka" ) - mynningsladdningspistol , driven av tryckluft eller på grund av energin som genereras av antändning av en blandning av brännbar gas och luft ( syre ) [ 1] [2] [3] [4] , för att ge projektiler hög hastighet [5] . Den är främst avsedd för underhållande fotografering med potatisskivor eller andra föremål. Vid användning måste försiktighet iakttas, eftersom en projektil som träffar en person kan leda till livshotande skador [6] .
Manövreringen av potatisvapen bygger på samma principer som skjutvapen , men med mindre driftstryck. Enligt metoden för att sätta projektilen i rörelse kan alla produkter delas in i fyra typer:
Potatispistoler med tändning av bränsle-luftblandningen är de minst komplexa designerna. De består av fyra komponenter:
För att avlossa ett skott trycker operatören in en projektil (till exempel en potatis) i pipan med en ramstång, sprutar in bränsle i förbränningskammaren (vanligtvis aerosoler (oftast används en skumrengöring) eller propan ) och aktiverar tändsystemet , som oftast används som ett piezoelektriskt element i en gaständare eller en piezo- tändare för gasspis. Som ett resultat av antändningen av luft-bränsleblandningen bildas heta förbränningsgaser, som expanderar och trycker ut projektilen ur pipan. Eldningsområdet varierar mycket och beror på många faktorer (bränsletyp, luft/bränsleförhållande, förbränningsrumsvolym, etc.) och överstiger som regel inte ett avstånd på 100 till 200 meter, även om det finns kända fakta om eldning på ett avstånd av upp till 500 meter [7] .
Avancerade system kan innefatta propanmätanordningar för ett mer exakt förhållande mellan gaser i bränsle-luftblandningen, fläktar i förbränningskammaren för att effektivt blanda bränsle med luft och påskynda avlägsnandet av avgaser från förbränningskammaren efter eldning, flera gnistgap för att minska brinntiden och högspänningskällor ( elektropistoler , kamerablixtar ).
Kroppen (förbränningskammaren, pipan) av sådana pistoler är vanligtvis sammansatt av delar av plastavloppsrör med olika diametrar (adapter 110/50, diameterrevision 110 mm, plugg 110 mm, rör 50 mm i diameter, 2 meter lång). För styrka är hela strukturen förstärkt med självgängande skruvar, tätningsmedel etc.
Pyroelektriska system tenderar att vara mindre kraftfulla än sina pneumatiska och hybrida motsvarigheter.
Luftpistoler är lite mer komplicerade på grund av behovet av att göra ett helt tätt system. Själva pistolen består av följande komponenter:
I en luftpistol tillförs luft till en luftbehållare. Efter att det erforderliga trycket har uppnåtts i kammaren, öppnas övertrycksventilen och tryckluft trycker ut projektilen ur pipan.
En inloppsventil används av en tillgänglig typ, till exempel en Schrader- eller Presta -ventil (används vanligtvis i bil- eller cykeldäck ) , eller en annan typ som gör att du snabbt kan ansluta och koppla bort en luftbehållare från en källa med tryckluft.
Övertrycksventilen är ofta en av olika kommersiellt tillgängliga typer såsom en kulventil , en sprutventil för bevattningssystem .
Pneumatiska potatispistoler är vanligtvis kraftfullare än pyroelektriska. Ett typiskt pyroelektriskt system skapar ett medeltryck i förbränningskammaren på cirka 210 kPa, 500-700 kPa topp, medan en luftpistol kan arbeta vid tryck i området 700 kPa. På senare tid har ännu högre tryck använts alltmer, ibland upp till 3,4 MPa och högre.
Avfyrningsområdet för en luftpistol är mer variabel än en pyroelektrisk pistol på grund av den ökade förmågan att byta komponenter. Genomsnittlig räckvidd är högre på grund av mer kraft. Det maximala skottområdet för vissa prover når mer än 1000 meter [8] .
Torrispistolen använder sublimering av den fasta andelen koldioxid för att producera gastryck för att driva projektilen.
Det enklaste sättet att skjuta är att ladda torris i pipan, tätt stängd från slutstycket , och placera en hermetiskt tillsluten projektil från pipans mynning. När trycket av koldioxid sublimerad från torris når en viss nivå kommer projektilen att blåsas ut ur pipan. Trycket i sådana anordningar är inte särskilt högt, eftersom det för ett skott räcker med en komprimerad gas för att övervinna den statiska friktionskraften hos projektilen i pipan [9] .
Moderna system använder en explosiv lanseringsmetod: en liten mängd torris läggs till en plastflaska med vatten, stängs snabbt och sänks ner i en tunna stängd i ena änden. Sedan sätts projektilen in. Vattnet påskyndar sublimeringen av torrisen, och gastrycket spränger så småningom flaskan och avfyrar projektilen. Sprängtrycket för en vanlig plastflaska är 1,4 - 2,1 MPa i det fria, men efter att ha varit inneslutet i ett rör kan det vara högre [9] .
På grund av konstruktionens särdrag måste ytterligare säkerhetsåtgärder följas:
Ett annat sätt att använda torris i potatiskanoner är att använda sublimering för att trycksätta upp till en avgasventil placerad mellan pipan och torrisbehållaren. Trycket bakom ventilen kan nå över 5,5 MPa. Skottet görs genom att öppna ventilen. Även om den här metoden är mer hanterbar och säkrare än att använda en exploderande plastflaska eller sprängskiva (förutsatt att rätt rörledningar och andra material används), begränsas den av ventilationsventilerna med små hål som kulventiler . Dessutom är tiden för deras öppning mycket längre än tiden för flaskans explosion, därför kommer projektilen att påverkas av ett gasflöde med mindre intensitet. Detta kompenseras dock av det faktum att denna design kan fungera vid mer än dubbelt så högt explosionstryck som en typisk torrisflaska [9] .
Huvudkomponenterna i hybridsystem är:
Hybridsystemet kombinerar funktionsprinciperna för pyroelektriska och pneumatiska system. Den använder tändenergin från en förkomprimerad bränsle-luftblandning, vilket gör att du kan få mer skottkraft med samma volym av förbränningskammaren.
För att avlossa ett skott installerar operatören först ett förstörbart membran mellan pipan och förbränningskammaren och pumpar sedan den nödvändiga mängden bränsle och luft. När bränsle-luftblandningen antänds byggs trycket upp, membranet kollapsar och projektilen trycks ut ur pipan. Hybridsystem kan avlossa kraftigare skott än pyroelektriska eller pneumatiska system eftersom trycket som genereras vid avfyrningsögonblicket är högre än i ett pyroelektriskt system (för de flesta bränslen), och stötvågen rör sig snabbare än i ett pneumatiskt system på grund av högre temperatur. Projektiler som avfyras från hybridkanonen är kapabla att bryta ljudbarriären [10] .
Hybridpistoler som använder en bränsle-luftblandning vid två gånger atmosfärstryck kallas "använder en 2x blandning". Blandningar med högre tryck kan användas och ger mer kraftfulla skott. För effektiv användning måste mängden luft och brännbar gas mätas noggrant, så luft- och bränsletrycksmätare måste användas.
Det är sällsynt att en potatiskanon har tillräckligt med energi för att en projektil ska överskrida ljudhastigheten , även om några sådana fall har registrerats. Vanligtvis används hybriddesigner. Vissa versioner av luftpistolen har dock kunnat uppnå detta antingen genom att använda lågdensitetsgaser ( helium [11] [12] ) eller genom att kombinera högt tryck med en snabbventil [13] .
Projektilens förmåga att övervinna ljudbarriären beror på hastigheten hos gasmolekylerna som trycker ut projektilen ur pipan. Om projektilen i pipan rör sig med eller nära ljudets hastighet, kan gasmolekylerna helt enkelt inte röra sig med samma hastighet för att ge tillräcklig acceleration. Problemet löses genom att öka hastigheten på molekylerna på följande sätt:
Den högsta registrerade hastigheten är 933,3 m/s (ungefär 2,7 M ) när man avfyrar 20 mm plastkulor (vikt 16,6 g) från en hybridpistol med en blandning av luft och propan förkomprimerad till 20 MPa [14] .
Även om potatiskanoner är skapade främst som ett underhållningsmedel, finns det enheter som fungerar enligt liknande principer på många andra områden.
Under massprotesterna i Ukraina gjorde oppositionen en potatiskanon för att försvara byggnaden av Kievs stadsförvaltning som de beslagtog [16] . Potatis i det här fallet användes endast som en vadd , och stenar inslagna i tidningspapper användes som projektiler.