Pistola de gas ligero
El cañón de gas ligero es un aparato para experimentos de física. Es un arma altamente especializada diseñada para generar velocidades extremadamente altas. Suele utilizarse para estudiar fenómenos de impacto a alta velocidad ( investigación de hipervelocidad ), como la formación de cráteres de impacto por meteoritos o la erosión de materiales por micrometeoroides . Algunas investigaciones de materiales básicos se basan en el impacto de proyectiles para crear alta presión; tales sistemas son capaces de forzar el hidrógeno líquido a un estado metálico . [ cita requerida ]
Una pistola de gas ligero funciona con el mismo principio que una pistola de aire comprimido con pistón de resorte . Se utiliza un pistón de gran diámetro para forzar un fluido de trabajo gaseoso a través de un barril de menor diámetro que contiene el proyectil que se va a acelerar. Esta reducción de diámetro actúa como una palanca, aumentando la velocidad mientras disminuye la presión. En una pistola de aire, el pistón grande es accionado por un resorte o aire comprimido y el fluido de trabajo es el aire atmosférico.
En una pistola de gas liviano, el pistón es impulsado por una reacción química (generalmente pólvora ), y el fluido de trabajo es un gas más liviano, como helio o hidrógeno (aunque es mucho más seguro trabajar con helio, el hidrógeno ofrece el mejor rendimiento [ como se explica a continuación] y causa menos erosión del tubo de lanzamiento). Una adición que una pistola de gas ligero agrega a la pistola de aire es un disco de ruptura , que es un disco (generalmente de metal) de espesor cuidadosamente calibrado diseñado para actuar como una válvula. Cuando la presión se acumula hasta el nivel deseado detrás del disco, el disco se abre, permitiendo que el gas liviano a alta presión pase al barril. Esto asegura que la cantidad máxima de energía esté disponible cuando el proyectil comience a moverse.
Una pistola de gas ligero en particular utilizada por la NASA utiliza un cañón modificado de 40 mm para obtener energía. El cañón usa pólvora para impulsar un pistón de plástico (generalmente HDPE ) por el cañón del cañón, que está lleno de gas hidrógeno a alta presión. Al final del cañón del cañón hay una sección cónica que desciende hasta el cañón de 5 mm que dispara el proyectil. En esta sección cónica hay un disco de acero inoxidable, de aproximadamente 2 mm de espesor, con un patrón de "x" marcado en la superficie en el medio. Cuando el hidrógeno desarrolla suficiente presión para reventar la sección ranurada del disco, el hidrógeno fluye a través del agujero y acelera el proyectil a una velocidad de 6 km/s (22 000 km/h) en una distancia de aproximadamente un metro.
La NASA también opera cañones de gas ligero con tamaños de tubos de lanzamiento que van desde 4,3 mm (0,170 pulgadas) hasta 38 mm (1,5 pulgadas) en el Centro de Investigación Ames . Las pruebas peligrosas [1] se llevan a cabo en las instalaciones de pruebas de White Sands . Estas armas se han utilizado en apoyo de varias misiones, comenzando con los estudios de reingreso del programa Apolo en la década de 1960 y, más recientemente, para imágenes térmicas de alta velocidad. Se pueden alcanzar velocidades que van desde 1 km/s hasta 8,5 km/s. El más grande de estos involucra un pistón de 6,25 pulgadas (159 mm) de diámetro que pesa más de 46 libras (21 kg) para comprimir el hidrógeno.
El Range-G de la Base de la Fuerza Aérea Arnold es el "sistema de cañón de gas ligero de dos etapas más grande operado de forma rutinaria en los Estados Unidos". [2] Range-G utiliza tubos de lanzamiento intercambiables que van desde un diámetro interior de 3,3 pulgadas (84 mm) a 8,0 pulgadas (200 mm) con un pistón de 14,0 pulgadas (360 mm) que pesa hasta 2300 libras (1000 kg). Las velocidades de los proyectiles pueden alcanzar los 4,5 kilómetros por segundo (16 000 km/h) para la configuración de 8,0 pulgadas (200 mm) y los 7 kilómetros por segundo (25 000 km/h) para la configuración del lanzador de 3,3 pulgadas (84 mm). [2] El uso principal de las instalaciones de alcance en la Base de la Fuerza Aérea Arnold es la medición de la energía cinética liberada al impactar un proyectil.
