Kartoffelkanon ( eng. "kartoffelkanon", "spudkanon", "spudzooka" ) - mundingspistol , drevet af trykluft eller på grund af den energi, der genereres ved antændelse af en blanding af brændbar gas og luft ( ilt ) [ 1] [2] [3] [4] , for at give projektiler høj hastighed [5] . Den er primært beregnet til underholdende optagelser med kartoffelskiver eller andre genstande. Ved brug skal man være forsigtig, da et projektil, der rammer en person, kan føre til livstruende skader [6] .
Betjening af kartoffelpistoler er baseret på de samme principper som skydevåben , men med mindre driftstryk. Ifølge metoden til at sætte projektilet i bevægelse kan alle produkter opdeles i fire typer:
Kartoffelpistoler med tænding af brændstof-luftblandingen er de mindst komplekse designs. De består af fire komponenter:
For at affyre et skud skubber operatøren et projektil (for eksempel en kartoffel) ind i løbet med en ramstang, sprøjter brændstof ind i forbrændingskammeret (normalt aerosoler (oftest bruges en skumrenser) eller propan ) og aktiverer tændingssystemet , som oftest bruges som et piezoelektrisk element i en gaslighter eller en piezolighter til gaskomfur. Som et resultat af antændelsen af luft-brændstofblandingen dannes varme forbrændingsgasser, som udvider sig og skubber projektilet ud af tønden. Rækkevidden varierer meget og afhænger af mange faktorer (brændstoftype, luft/brændstofforhold, forbrændingskammervolumen osv.) og overstiger som regel ikke en afstand på 100 til 200 meter, selvom der er kendte kendsgerninger om affyring i en afstand på op til 500 meter [7] .
Avancerede systemer kan omfatte propanmåleanordninger for et mere nøjagtigt forhold mellem gasser i brændstof-luftblandingen, ventilatorer i forbrændingskammeret for effektivt at blande brændstof med luft og fremskynde fjernelse af udstødningsgasser fra forbrændingskammeret efter fyring, adskillige gnistgab . for at reducere brændetiden og højspændingsantændelseskilder ( strømpistoler , kamerablink ).
Kroppen (forbrændingskammer, løb) af sådanne kanoner er normalt samlet af dele af plastikkloakrør med forskellige diametre (adapter 110/50, diameterrevision 110 mm, prop 110 mm, rør 50 mm i diameter, 2 meter lang). For styrke er hele strukturen forstærket med selvskærende skruer, tætningsmiddel mv.
Pyroelektriske systemer har tendens til at være mindre kraftfulde end deres pneumatiske og hybride modstykker.
Luftpistoler er lidt mere komplicerede på grund af behovet for at lave et fuldstændigt forseglet system. Selve pistolen består af følgende komponenter:
I en luftpistol tilføres luft til et luftreservoir. Efter at det nødvendige tryk er nået i kammeret, åbner trykaflastningsventilen, og trykluft skubber projektilet ud af løbet.
En indløbsventil bruges af en tilgængelig type, såsom en Schrader- eller Presta -ventil (normalt brugt i bil- eller cykeldæk ) , eller en anden type, der giver dig mulighed for hurtigt at tilslutte og afbryde et luftbeholder fra en kilde til trykluft.
Overtryksventilen er ofte en af forskellige kommercielt tilgængelige typer, såsom en kugleventil , en sprøjteventil til vandingssystem .
Pneumatiske kartoffelpistoler er normalt mere kraftfulde end pyroelektriske. Et typisk pyroelektrisk system skaber et gennemsnitligt tryk i forbrændingskammeret på omkring 210 kPa, 500-700 kPa peak, mens en luftkanon kan arbejde ved tryk i området omkring 700 kPa. På det seneste er endnu højere tryk blevet brugt i stigende grad, nogle gange op til 3,4 MPa og højere.
En luftpistols skydeområde er mere variabel end en pyroelektrisk pistol på grund af den øgede evne til at skifte komponenter. Gennemsnitlig rækkevidde er højere på grund af mere kraft. Det maksimale skydeområde for nogle prøver når mere end 1000 meter [8] .
Tørispistolen bruger sublimering af den faste fraktion af kuldioxid til at producere gastryk for at fremdrive projektilet.
Den enkleste måde at skyde på er at fylde tøris i løbet, tæt lukket fra bagenden , og placere et hermetisk forseglet projektil fra mundingen af løbet. Når trykket af kuldioxid sublimeret fra tøris når et vist niveau, vil projektilet blive blæst ud af løbet. Trykket i sådanne enheder er ikke særlig højt, da det for et skud er nok for en komprimeret gas at overvinde den statiske friktionskraft af projektilet i løbet [9] .
Moderne systemer bruger en eksplosiv affyringsmetode: en lille mængde tøris tilsættes en plastikflaske med vand, lukkes hurtigt og sænkes ned i en tønde lukket i den ene ende. Derefter indsættes projektilet. Vandet fremskynder sublimeringen af tørisen, og gastrykket sprænger til sidst flasken og affyrer projektilet. Sprængtrykket i en standard plastflaske er 1,4 - 2,1 MPa i fri luft, men efter at være lukket i et rør kan det være højere [9] .
På grund af designets ejendommeligheder skal yderligere sikkerhedsforanstaltninger overholdes:
En anden måde at bruge tøris i kartoffelkanoner er at bruge sublimering til at sætte tryk op til en udstødningsventil placeret mellem tønden og tørisreservoiret. Trykket bag ventilen kan nå over 5,5 MPa. Skuddet laves ved at åbne ventilen. Selvom denne metode er mere håndterbar og sikrere end at bruge en eksploderende plastikflaske eller sprængskive (forudsat at der bruges korrekt rørføring og andre materialer), er den begrænset af udluftningsventilerne med lille boring , såsom kugleventiler . Derudover er tidspunktet for deres åbning meget længere end tidspunktet for flaskens eksplosion, derfor vil projektilet blive påvirket af en gasstrøm med mindre intensitet. Dette opvejes dog af, at dette design kan fungere ved mere end det dobbelte af eksplosionstrykket af en typisk tørisflaske [9] .
Hovedkomponenterne i hybridsystemer er:
Hybridsystemet kombinerer principperne for drift af pyroelektriske og pneumatiske systemer. Den bruger tændingsenergien fra en forkomprimeret brændstof-luftblanding, som giver dig mulighed for at få mere skudkraft med samme volumen af forbrændingskammeret.
For at affyre et skud installerer operatøren først en ødelæggelig membran mellem tønden og forbrændingskammeret og pumper derefter den nødvendige mængde brændstof og luft. Når brændstof-luftblandingen antændes, opbygges trykket, membranen kollapser, og projektilet skubbes ud af løbet. Hybridsystemer er i stand til at afgive kraftigere skud end pyroelektriske eller pneumatiske systemer, fordi trykket, der genereres i skydeøjeblikket, er højere end i et pyroelektrisk system (for de fleste brændstoffer), og stødbølgen bevæger sig hurtigere end i et pneumatisk system pga. højere temperatur. Projektiler affyret fra hybridkanonen er i stand til at bryde lydmuren [10] .
Hybridpistoler, der bruger en brændstof-luft-blanding ved to gange atmosfærisk tryk, kaldes "ved at bruge en 2x blanding". Blandinger med højere tryk kan bruges og vil producere mere kraftfulde skud. For effektiv brug skal mængden af luft og brændbar gas måles nøjagtigt, så der skal bruges luft- og brændstoftrykmålere.
Det er sjældent, at en kartoffelkanon har nok energi til, at et projektil kan overskride lydens hastighed , selv om nogle få sådanne tilfælde er blevet registreret. Typisk bruges hybriddesigns. Nogle versioner af luftpistolen har dog været i stand til at opnå dette enten ved at bruge gasser med lav densitet ( helium [11] [12] ) eller ved at kombinere højt tryk med en hurtigventil [13] .
Projektilets evne til at overvinde lydmuren skyldes hastigheden af gasmolekylerne, der skubber projektilet ud af løbet. Hvis projektilet i løbet bevæger sig med eller nær lydens hastighed, så kan gasmolekylerne simpelthen ikke bevæge sig med samme hastighed for at give tilstrækkelig acceleration. Problemet løses ved at øge molekylernes hastighed på følgende måder:
Den højeste registrerede hastighed er 933,3 m/s (ca. 2,7 M ) ved affyring af 20 mm plastikkugler (vægt 16,6 g) fra en hybridpistol ved hjælp af en blanding af luft og propan forkomprimeret til 20 MPa [14] .
Selvom kartoffelkanoner er skabt primært som et middel til underholdning, er der enheder, der arbejder efter lignende principper på mange andre områder.
Under masseprotesterne i Ukraine lavede oppositionen en kartoffelkanon for at forsvare bygningen af Kievs byadministration, som de beslaglagde [16] . Kartofler i dette tilfælde blev kun brugt som en vat , og sten pakket ind i avispapir blev brugt som projektiler.