V létě 2015 jsem se rozhodl pustit do dalšího projektu a tím byl golfový kanón. Do té doby jsem viděl spoustu videí, ve kterých někdo ukazoval kanón poháněný nejčastěji propan-butanem nebo lakem na vlasy. Projektilem byly nejčastěji brambory napasované do ústí kanónu. Samozřejmě byli tací, co místo brambory používali jiné střelivo – např. golfové míčky. A protože aerodynamika mě vždycky zajímala, stejně jako chemie a fyzika, tak právě takový kanón jsem se rozhodl postavit.
Ústní kanónu bylo vlastně z napojených trubek na sebe, čímž jsem mohl snadno optimalizovat rychlost vystřeleného projektilu.
A proč právě golfové míčky? Nemůžu o sobě říct, že bych byl hráč golfu. Golf jsem vlastně nikdy pořádně nehrál, ale fyzika letu golfového míčku mě vždy přitahovala. Navíc golfový míček má tu zajímavou vlastnost, že letí o desítky procent dále než by odpovídalo běžným představám pro hladkou kouli.
Kdysi jsem zkoušel odpalovat míčky se sedmičkou železem a můj nejdelší odpal měřil 207 m. Vždycky jsem chtěl zkusit driver, protože je delší a má lepší vlastnosti pro odpal, takže míček by letěl výrazně dál. V naší půjčovně ho ale neměli a nehrál jsem tak často, aby se mi ho vyplatilo kupovat. No a od té doby, co jsem v Praze, jsem se k tomu vlastně nikdy už nedostal. Ale chtěl jsem zkusit, jak vypadá takový 300 m ,,odpal“ a kanón mi přišel na tu dobu jako zajímavý projekt. Takže to byl můj cíl – prostě nějak odpálil golfový míček aspoň 300 m daleko.
Nejdříve jsem se potřeboval rozhodnout, na jakém principu ten kanón udělám. Uvažoval jsem o dvou základních možnostech. Buď pofrčí na stlačený vzduch, nebo ten kanón bude na spalovacím principu.
Pohon na stlačený vzduch mi přišla jako nejlepší varianta, protože se dá snadno škálovat rychlost projektilu a zároveň lze dosáhnout i vysokých úsťových rychlostí. Stačí jen správně nastavit tlak v nádobě. Jenže po důkladné analýze jsem musel pohon na stlačený vzduch opustit, protože by bylo zapotřebí sehnat spoustu vybavení a zařízení by bylo až příliš drahé.
Druhou možností tedy byl kanón na spalovací pohon. Trochu plynného uhlovodíku do spalovací komory, zážeh a následná exploze vytvoří dost horkého plynu na to, aby vystřelil nešťastný projekt. Jasně, to by šlo. A co použít jako palivo?
Téměř ve všech videích v té době používali lak na vlasy nebo podobný spalovací prostředek. To se mi ale nezdálo moc dobré, protože lak na vlasy obsahuje vedle butanu také jiné přísady, které by nejen snižovali efektivitu děla, ale časem by ho nejspíš i zanášely. Za alternativu jsem vybral vysokoenergetický, snadno dostupný, levný a přitom čistý uhlovodík – butan. Ten moc nestojí, přitom poskytuje dobrý výkon, lze ho lehce sehnat a dobře se dávkuje. Sice takový vodík by také nebylo obtížné sehnat, spalování je velmi čisté a poskytl by výrazně lepší výsledky, jenže by mi taky při explozi rozbil jakoukoliv nádobu, do které bych ho dal. Všechno jsem chtěl udělat co nejjednodušší a v úvahu tak přicházel pouze plast.
Otázkou bylo, jaké parametry je potřeba optimalizovat a na jaké hodnoty. Vytipoval jsem tři nejdůležitější:
- délka ústí kanónu,
- velikost spalovací komory,
- a množství paliva ve spalovací komoře.
Pro snadnou optimalizaci těchto parametrů jsem vytvořil následující sheet v Excelu (ukázka). Zadal jsem si chemické složení propelentu, což je u butanu jednoduché, spalovací teplo a další údaje a získal hodnotu rychlosti. Účinnost jsem zjistil z účinnosti pro palné zbraně nalezené na internetu. V mém případě byla o něco vyšší, pravděpodobně kvůli absenci rotačního pohybu náboje a menší tepelné vodivosti stěn než u klasické palné zbraně.
Očekávanou hodnotu rychlosti jsem ověřoval v praxi.
A jaké byly výsledky rychlosti v terénu?
Skutečná průměrná rychlost míčku na dráze 10 m se pohybovala v rozsahu 350 až asi 500 km/h (v závislosti na konkrétní konfiguraci a taky na utěsnění v okolí míčku – trubka měla o cca 4 mm větší průměr než samotný míček. K utěsnění jsem používal papír pro utěsnění). Z programu pro výpočet šikmého vrhu vzhůru s odporem vzduchu jsem odvodil, že s ohledem na snížení rychlosti v důsledku odporu vzduchu byly úsťové rychlosti asi o 3-5 % vyšší než průměrné.
A co dostřel?
No, ten jsem také zkoušel. Největší problém ale byl v tom, abych ty míčky vůbec našel. Z nalezených byl nejdál cca 330 m. Takže úspěch! 🙂
Zdraví Vás Lukáš Kolík, autor
8.5.2019
Pojďme to rozjet
Pokud vás tento kalkulátor zaujal, kontaktujte mně s žádostí o vlastní projekt a něco vymyslíme. Rád odpovím.