Depués de haber probado el primer cañón me doy cuenta de diverssos problemas:

- Apertura muy lenta de la electroválvula

- Depósito de aire demasiado grande

- Poca sección del cañón

Como consecuencia de todo, en general muy bajo rendimiento.


La parte a primera vista más dificil de solucionar: la electroválvula.

Se realizaron diversas pruebas con agua y con aire a la mínima presión de funcionamiento. En el momento de apertura, se produce una oscilación, no abre linealmente, sino que durante un segundo, el flujo aumenta y disminuye hasta estabilizarse. El periodo de la oscilación disminuye con la presión y también es inferior con aire, pero en número de ciclos se mantiene constante y a más presión, menor es el tiempo que de oscilacion.

Una causa clara del mal funcionamiento del primar cañón desde luego es esta. Por mucha presión que haya en el depósito, la electroválvula expulsa el aire con cuentagotas y a trompicones durante una fracción de segundo, tiempo más que suficiente para que el proyectil haya recorrido buena parte del cañón.

Un émbolo (rojo) divide la cámara en dos partes. La "subcámara" de la derecha simplemente almacena el aire que propulsará al proyectil. El aire de la cámara restante es un tanto efímero porque se desperdiciará; razón por la cual esta cámara debe de ser lo más pequeña posible.

Es imprescindible llenar todo el artefacto de aire por la cámara de la izquierda. El émbolo y la válvula de apertura (amarillo) no permiten que se escape el aire gracias al muelle (gris) y a la propia presión del aire.

Una vez todo esté cargado con aire, será estanco y no habrá fugas de ningún tipo.

Para disparar, se empuja la válvula (que es en realidad un tornillo con unas arandelas y un poco de neopreno) hacia dentro. Todo el aire de esa cámara es evacuado. Se produce una diferencia de presiones entre las dos cámaras que empuja émbolo y a su vez dejando vía libre hacia el cañón. Cuando todo el aire ha salido, el muelle lleva su lugar a la válvula y al émbolo.

Empujar la válvula con el cañón cargado con mucha presión resulta dificultoso porque por un lado se ha de vencer la fuerza del muelle y por otro la F de la preión del aire (evitar que la válvula tenga demasiada superficie)

  

El sistema podría parecerse al de una elevtroválvula, pero es mucho más simple (no hay electricidad de por medio).

A simple vista no es nada complejo...

La pruebas fueron muy contundentes. Los disparos son practicamente como explosiones debido a la rápida salida de los gases.

Ahora llega el momento en el uno se pregunta ¿A qué velocidad sale el proyectil?

Podríamos construir un aparato que midiese esa V, pero, ¿No se podrá calcular teoricamente?

Googleé un poco y no encontre nada, al final conseguí por mi mismo la fórmula.


Para el vacío


P = presión

V = volumen de aire

L = longitud del cañón

S = superficie del cañón

Todo en S.I.

Mediante la Ec. de la E cinética parece fácil despejar la velocidad.

Con 1,5 litros de aire a 10 Atm. y un cañón de 27mm de diámetro y 1 metro de longitud, la energía del proyectil llega a los 420 Julios.

Un proyectil de 100 gramos alcanza una V de 330 Km/h.

Comparado con los 50 J teóricos y los 5 J prácticos del primer cañón, esto es un salto cuantitativo.

 

  Esta gráfica muestra la variación de energía del proyectil respecto a la longitud del cañón. La E total de los gases es el límite cuando la longitud del cañón tiene a infinito, entonces la fórmula se reduciria a: E = P * V.

Esta otra gráfica, relaciona la variación de presión con respecto a la longitud del cañón.

Importante: la energía que se deduce con la fórmula equivale a un proyectil de masa infinita. Los gases tienen cierta inercia y durante el disparo cambian completamente de sentido, es decir, son acelerados hacia un lado, pero deben salir por el contrario. También hay que tener en cuenta la propia masa de los gases.
De aquí suponemos que disparando sin proyectil, la velocidad de los gases tendrá un límite razonable y no se dispará hacia el infinito.

 


¿Alguien tiene un banco de condensadores para añadirle un cañón de railes? ;-)