«Наши руки не для скуки» – пожалуй, основной лозунг для молодых, повзрослее, а также совсем-совсем взрослых людей, занимающихся конструированием и созданием интересных механизмов под названием «картофельная пушка». Что интересно, эти люди не одиночки, в мире существуют целые ассоциации энтузиастов, которые не наигрались в детстве в войнушку и до сих пор сохранили детское желание чем-нибудь бабахнуть, желательно погромче. И картофельная артиллерия представляет им такое удовольствие.
Картофельная пушка — дульнозарядное орудие, приводимое в действие сжатым воздухом или за счёт энергии, образующейся при воспламенении смеси горючего газа и воздуха (кислорода), для придания снарядам высокой скорости. Предназначена в основном для развлекательной стрельбы кусками картофеля или другими предметами. (из Википедии)
Картофельная пушка, она же «potato cannon», «spud cannon», «spudzooka», «cañón de papa», «canon à pommes de terre». Но особенно впечатляюще звучит на немецком: «das Kartoffelkanone». Я-я, натюрлих.
Если исходить из количества синонимов в разных языках, то можно предположить, что это развлечение зародилось в англоязычной стране. И это впечатление правильное, все началось в США сразу после второй мировой. Первоначально это была детская игрушка «spud gun», представлявшая собой пластмассовый пневматический пистолет, стрелявший цилиндриками из картофеля.
Картофельный цилиндрик изготавливался из клубня путем выдавливания стволом пистолета, и поэтому идеально подходил по внутреннему диаметру ствола, обеспечивая отличное прилегание без щелей (между прочим, в оружейном деле это называется «обтюрация»). Такая герметичность позволяла создать довольно высокое давление воздуха при нажатии курка, и цилиндрик летел весьма далеко. Но это все развлечение для детей. Во взрослую жизнь принцип этой игрушки шагнул тогда, когда в мире широко распространились пластмассовые водопроводные трубы и баллончики с газом. Почему именно они? Как выше отмечено, картофельная пушка - развлекательное устройство, и его цена должна быть как можно меньше, мало кто готов выложить серьезные деньги за специфическое удовольствие. Именно эти недорогие детали позволили широко развиться такому увлечению (стоимость простой пушки не превышает 30$).
Конструкция картофельной пушки в общем-то примитивна и мало отличается от старинных орудий, гремевших на полях сражений в средние века. Водопроводная труба, с одной стороны заглушена (казенник, он же камера сгорания), с другой стороны открыта (ствол). Отличается от старинных орудий тем, что в качестве метательного состава используется не порох, а менее могучие вещества, позволяющие изготавливать ствол не из металла, а пластика. Метательный состав для картофельной пушки в порядке убывания частоты использования:
- с воспламенением топливо-воздушной смеси
- за счет энергии сжатого газа (обычно воздуха)
- за счет взрыва «бомбы» из сухого льда
- гибридного или комбинированного типа — с использованием энергии СЖАТОЙ топливо-воздушной смеси
А теперь подробно и по порядку.
Картофельная пушка с топливно-воздушной смесью
Ее конструкция уже давно устоялась и, можно сказать, стала классикой. Самая бюджетная из всех картофелеметов получается. Ствол и камера сгорания из пластмассовых водопроводных и канализационных труб, система воспламенения из пьезозажигалки (автомобильных катушек зажигания, электоршокеров), горючая смесь – всякая разная. В порядке убывания частоты использования: газ из баллончиков, всякие аэрозоли-дезодоранты и лаки для волос, средство для запуска двигателей в мороз, бензин.
К трубе диаметром чуть поменьше средней картофелины присоединяется труба большего диаметра, именуемая камерой сгорания. В трубу с дула вставляется картофелина и, так как она побольше трубы, то при вдавливании картофелина обдирается и оказывается плотно вставленной, а картофельный сок к тому же действует как смазка. В камеру сгорания с другой стороны впрыскивается горючая смесь. Камера быстро закручивается крышкой, на которой закреплен пьезоэлемент от газовой зажигалки с кнопкой снаружи. Дальше просто: нажимаешь на кнопку, газ воспламеняется и расширяется, толкая картофелину, картофелина улетает.
Из спартанской простоты конструкции такой пушки вытекает ее главный недостаток – ненадежность и капризность при стрельбе. К примеру, в идеале состав топливной смеси должен строго соответствовать науке «стехиометрии» - количественных (относительных) соотношений между массами (объёмами для газов) веществ в смеси. На практике же этим никто не заморачивается, и в камеру газ брызгают на глазок, что дает нестабильный выстрел - то чересчур, то вообще картофелина не вылетела из ствола. Также картину портит простая система поджига смеси из газовой зажигалки, искра пьезоэлемента маломощна и поджигает смесь через раз, а, бывает, и через десять. Поэтому многие люди, намучавшись с пьезоэлементами, переходят на электрошокеры, дающие мощный непрерывный разряд.
Типоразмеров пушек на топливовоздушной смеси множество – от маленьких, из которых можно стрелять дома, до здоровенных, при выстреле из которых закладывает уши.
У картофелестрелов на топливно-воздушной смеси существует предел по мощности, обусловленный тем, что энергия сгорания смеси не превышает определенного значения. И энтузиасты для увеличения мощности выстрела стали делать пневматические картофельные пушки.
Пневматические картофельные пушки
Конструкция таких пушек практически повторяет конструкцию пушек на газовоздушной смеси, но есть отличия из-за необходимости делать полностью герметичную систему, что усложняет и удорожает конструкцию. К стволу и казеннику добавляется заправочный клапан, воздушный резервуар, клапан сброса давления и вся обвязка.
В пушке воздух подается в воздушный резервуар, когда в камере будет достигнуто необходимое давление, открывается клапан сброса давления и сжатый воздух выталкивает снаряд из ствола.
Вот на картинке кадр из сериала «Доктор Хауз», где героиня под именем Тринадцатая держит в руках пневматическую картофельную пушку. Виден воздушный резервуар (слева на стволе), клапан сброса давления. Правда, кино есть кино, и держит Тринадцатая пушку неправильно – законы физики никто не отменял, отдача есть отдача, и при полноценном выстреле героиня получит боковым патрубком в нос. Картофелемет надо держать под подмышкой для уверенного восприятия отдачи. Но Оливию Уайлд мы любим не за это.
Пневматические картофельные пушки обычно более мощные, чем на топливно-воздушной смеси. Типичная пироэлектрическая система создает среднее давление в камере сгорания около 210 кПа, в пике 500—700 кПа, в то время как пневматическая пушка может работать при давлениях выше 700 кПа. В последнее время стали все чаще использовать ещё более высокое давление, иногда до 3,4 МПа и больше. Диапазон стрельбы пневматической пушки более широк, чем у пушек на топливно-воздушной смеси. Максимальная дальность стрельбы некоторых образцов пневмопушек достигает более 1000 метров.
Некоторым любителям громких бабахов не нравится приглушенный звук пневмопушек, и они разрабатывают пушки на основе сухого льда.
Картофельная пушка с сухим льдом
Пушка на сухом льде использует возгонку твердой фракции диоксида углерода (сухой лед) водой для получения давления газа, толкающего картофелину. Сейчас для стрельбы используется взрывной метод, когда в пластиковую бутылку с водой добавляют небольшое количество сухого льда, быстро закрывают и опускают в ствол, закрытый с одного конца. Затем вставляется заряд. Вода ускоряет сублимацию сухого льда, давление газа очень быстро растет и в конечном итоге разрывает бутылку. Давление разрыва стандартной пластиковой бутылки 1,4 - 2,1 МПа (сравните с 700 кПа на топливно-воздушной смеси) на открытом воздухе, но после заключения в трубу может быть выше, и БУМММ получается просто замечательным.
Как известно, нет предела совершенству, и некоторые совсем глухие, но счастливые энтузиасты хотят еще большего экстрима. Их лозунг уже «Citius, Altius, Fortius!», и они берутся за изготовление пушек гибридного типа.
Гибридная картофельная пушка
Гибридная система объединяет в себе принципы работы топливно-воздушных и пневматических систем. Она использует энергию воспламенения предварительно сжатой топливо-воздушной смеси, что позволяет получить большую мощность выстрела при том же объеме камеры сгорания. Естественно, сложность такой системы высока и совсем недешева.
Основные части гибрида:
топливная система (пропан)
заправочный воздушный клапан
один или несколько манометров
камера сгорания высокого давления
разрывной клапан (разрушаемая мембрана)
система воспламенения топливо-воздушной смеси
Для производства выстрела сначала устанавливают разрушаемую мембрану между стволом и камерой сгорания, затем закачивают необходимое количество топлива и воздуха. При поджигании топливо-воздушной смеси происходит рост давления, мембрана разрушается и снаряд вылетает из ствола. Гибридные системы способны производить выстрел мощнее, чем топливо-воздушные или пневматические, поскольку возникающее в момент выстрела давление выше, чем в пироэлектрической системе (для большинства видов топлива), а ударная волна движется быстрее, чем в пневматической системе, из-за более высокой температуры. Снаряды, выпущенные из гибридной пушки, способны преодолеть звуковой барьер!
Калибр таких пушек существенно больше, и стреляют из них уже не картофелинами, а… тыквами. Дальность стрельбы внушает уважение: на чемпионате мира по стрельбе тыквами «Punkin Chunkin» в 2013 году установлен рекорд, не побитый до сих пор – пушка «Adult Air» забросила тыкву на расстояние 4694.68 футов, что в метрах равно 1431, т.е. почти полтора километра. И конструкции таких пушек просто монструозны и очень смахивают на германскую пушку Колоссаль, которая обстреливала Париж в первую мировую войну.
Картофельная пушка при всей своей внешней нелепости все-таки довольно опасная штука. Есть случаи травматизма: к примеру, в германских СМИ появились сообщения, что в Баварии 55-летняя женщина, выгуливая на опушке леса собаку, получила серьезные повреждения - картофелина попала ей в бедро. Неоднократно отмечалось, что страдают сами конструкторы, то половину уха оторвет, то обожжется при слишком большом заряде газа. Да, случаи единичные, но они есть. Правоохранительные органы пока не определили свое отношение к такому виду развлечений, хотя некоторые звоночки уже есть: в Тюрингии картофельные пушки уже запретили, а в 16 землях Германии уже над этим работает прокуратура.
Что тут сказать? Жалко будет, если запретят. Такого рода развлечение – это отличная возможность реализовать свой потенциал конструктора, развить не только умственные способности, но и навыки работать инструментом. Ведь каждому человеку, строящему картофельную пушку, приходиться постоянно импровизировать, экспериментировать с горючим и материалами, и процесс этот постоянен! Будем надеяться, что запрета не случиться, ведь, как пел Высоцкий, «…так лучше, чем от водки или простуд…». Это в самом деле лучше.
