Índice
A continuación cito un texto sobre el puerto de transferencia y pautas a tener en cuenta. Es bastante extenso pero vale la pena leerlo.
EL PUERTO DE TRANSFERENCIA
El puerto de transferencia, que es el pequeño orificio que conecta al cilindro con el cañón, se debe ver de dos formas distintas, en su función de simple pasaje para el aire en
las fases cerbatana y popgun, y como cámara de combustión en las fases combustión y detonación. Lo consideraremos en primer lugar en su rol de pasaje entre el cilindro y el
cañón.
El tamaño del puerto ha sido siempre fuente de interés y curiosidad. Muchos rifles han sido arruinados por el exagerado uso de taladros y mechas, en la suposición de que un
mayor diámetro significa mayor potencia del arma. Agrandar el puerto siempre pareció ser un buen camino para lograr mayores velocidades. Pero como siempre en los rifles de aire, hay que adoptar compromisos entre factores conflictivos, y el puerto de transferencia no es una excepción. La dificultad reside en establecer la naturaleza de estos factores.
Hay tres variables principales a considerar al investigar la geometría del puerto: su diámetro, su longitud y su forma.
Antes de discutir estos puntos, consideremos qué sucede exactamente cuando el aire pasa a través de este conducto. El pistón, en su avance, crea presión detrás del proyectil hasta que éste se suelta de la recámara y comienza a avanzar por el cañón, en coincidencia con el pico de presión (si es el proyectil adecuado para ese caño). A medida que acelera, la presión detrás del balín disminuye y el aire a gran presión en el cilindro se precipita por el puerto para restablecer el equilibrio y se produce así un flujo de aire entre el cilindro y el cañón. Esa diferencia de presiones se debe mantener si se quiere mantener el flujo de aire, pero para acelerar más al balín el flujo debe aumentar y esto sólo se logra aumentando la diferencia de presiones entre la base del proyectil y el cilindro.
Cuando la presión del lado del cañón cae a más o menos la mitad de la existente en el lado del cilindro se alcanza una condición conocida como “de flujo crítico”. En esta situación la velocidad del aire es constante y no aumentará a menos que aumente la presión en el cilindro. Pero ésta ya está cayendo debido al rebote del pistón y al avance del proyectil, todo lo cual implica que la velocidad del balín ya no se puede aumentar. Puede sin embargo seguir siendo empujado a velocidad constante, pues si bien el flujo de aire en el puerto no aumenta no necesariamente tiene que disminuir. La única forma de mejorar el flujo de aire sería incrementando la presión en el cilindro,
o manteniendo la existente por más tiempo impidiendo el retroceso del pistón. Ya describimos nuestros esfuerzos por lograr esto y está claro que “es más fácil decirlo que
hacerlo”.
Cuando se alcanza el flujo crítico se forman ondas de choque que limitan el flujo, porque en estas condiciones el aire se mueve a una velocidad igual o mayor a la velocidad
local del sonido. Debemos recordar que la velocidad local del sonido varía considerablemente según la presión y temperatura dentro del puerto a medida que el aire pasa al hacer el disparo, y puede ser bastante distinta de la cifra aceptada normalmente de alrededor de 1100 FPS.
De lo anterior queda claro que es de vital importancia que exista la menor restricción posible al paso del aire para que el proyectil obtenga la máxima aceleración antes de que el puerto llegue a la condición de flujo crítico. Analicemos entonces los tres factores antes mencionados ya que de ellos depende el flujo máximo obtenible.
El diámetro del puerto está de alguna forma limitado por el calibre del rifle. Si es de mayor diámetro que el calibre cabría la posibilidad de que un balín “caiga” dentro del
cilindro. Para determinar el puerto más eficiente en nuestro rifle adoptamos un procedimiento de prueba y error. Para ello comenzamos agrandando el diámetro del puerto a
3/8 de pulgada y entonces fabricamos una serie de puertos intercambiables en forma de manguitos que calzan en el puerto agrandado y con orificios propios entre 1/16” y 11/64”. El rifle usado para estos experimentos fue del tipo de cañón quebrado. Se pudo así hacer fácilmente el reemplazo de los puertos y usar O'rings adecuados en cada caso, que sellaban y también sostenían los falsos puertos en su lugar. El rifle no era muy grande para los standards actuales, con un cilindro de 1” de diámetro y 2 1/2” de recorrido, lo cual da 1,96 pulgadas cúbicas de volumen barrido. Con este sistema probamos todos los tamaños de puertos y obtuvimos la siguiente
tabla con velocidades promedio obtenidas para cada tamaño, en calibre .22, con una longitud de puerto de 3/4”:
Diámetro del puerto Velocidad promedio
(pulgadas)..................(FPS)
1/16” (0,0625)............334
5/64” (0,078)..............338
3/32” (0,094)..............420
7/64” (0,1094)............424
1/8” (0,125)................428
9/64” (0,141)..............425
5/32” (0,156)..............423
11/64” (0,172)............414
De esta tabla se vé que en este caso el diámetro óptimo es de 1/8”. A ambos lados de este diámetro la velocidad disminuye. Para diámetros pequeños es fácilmente entendible ya que un orificio pequeño ofrece más resistencia al paso del aire, en cambio un diámetro grande permite el paso de un caudal mayor. La razón por la que la velocidad también cae para diámetros grandes no se entiende muy bien, pero tal vez tenga que ver con el hecho de que hay un mayor “volumen perdido” que produce alguna reducción de presión y por lo tanto reducción en la aceleración del balín.
Más adelante, como parte de un estudio más profundo en el que se podía también variar la potencia inicial, con un arma más grande (diámetro de cilindro de 1,18”, recorrido
de 2,56”, volumen barrido de 2,8 pulgadas cúbicas), el diámetro óptimo de puerto de transferencia resultó ser nuevamente de 1/8”. Esto nos sorprendió al principio, pero al ser la longitud del puerto mayor (1” contra 3/4” del caso anterior) el incremento de volumen perdido contrarrestó el mayor volumen barrido. Usamos dos resortes, uno de 36 Ft. lbs. y otro de 45 Ft. lbs. El resorte de menor potencia produjo la mayor potencia, y por lo tanto mayor eficiencia, corroborando nuestras observaciones anteriores: un resorte más potente no necesariamente produce mayores velocidades. “Volumen perdido” es el término que se usa para describir el volumen del aire contenido
por el puerto de transferencia y otras huecos en cabeza del pistón, en el cierre de la recámara e incluso el volumen de la cola del balín. Todo este espacio es inevitable y causa ineficiencia en el sistema. Para ilustrarlo con un caso extremo, supongamos que el volumen perdido es una fracción importante del volumen barrido. En este caso el pistón llegaría a golpear el extremo del cilindro pues no se alcanzaría a formar suficiente presión para detenerlo y por igual razón no se llegaría a iniciar el movimiento del proyectil. En el primer rifle que usamos el máximo diámetro de puerto fue 11/64” porque con diámetros mayores el pistón ya comenzaba a golpear el extremo del cilindro. En otras palabras, la potencia del resorte alcanzaba para comprimir el aire en el volumen perdido sin que se forme el colchón de aire que detiene al pistón, y éste golpeaba el extremo. La longitud del puerto es mucho más difícil de modificar experimentalmente, pero resulta obvio que cuanto más corta, mejor, ya que disminuye el volumen perdido. Además, siendo más corto se produce menor freno al violento pasaje de aire. Hemos visto cómo los diseños de los rifles evolucionaron hasta los modelos actuales, en muchos de los cuales la longitud del puerto de transferencia se redujo a prácticamente nada. Vale la pena recordar que el puerto no tiene otra función que ser una prolongación del cañón por detrás del balín en la recámara. Si se elimina completamente diseñando la recámara de forma que el cañón selle directamente contra el extremo del cilindro, entonces el flujo de aire actuaría directamente sobre la parte trasera del proyectil. A menudo los primeros fabricantes de rifles perforaban el puerto de transferencia con
inclinación, de forma de unir el centro del cañón con el centro del cilindro. Esto se hacía probablemente por la suposición de que el aire fluiría mejor desde el centro del cilindro que desde un borde. La práctica actual sugiere que no hay ninguna diferencia, por lo que los puertos en ángulo no se usan más. Aún habiendo alguna ventaja en extraer el aire del centro del cilindro, esta se perdería por el aumento de la longitud (y del volumen perdido) y por algún efecto de turbulencia producido por los bordes inclinados del conducto.
El aire, como cualquier otro fluido, tiene viscosidad, que es la propiedad de éstos a oponerse o resistirse al flujo. Compare melaza saliendo de una lata con agua cayendo de un
jarro dado vuelta. Se trata de valores muy diferentes de viscosidad, aunque la de la melaza puede disminuir con la temperatura. Por supuesto que el aire no es tan viscoso como el agua a temperaturas y presiones normales, y sin embargo tiene, como todos los gases, la sorprendente propiedad de que su viscosidad aumenta con la temperatura y también a altas presiones. Dado que justamente tratamos con altas temperaturas y presiones, las pérdidas de energía en el aire debidas a esta causa pueden ser significativas. Para tener una idea práctica de lo que ocurre en el puerto, resulta útil imaginar que el aire es un líquido. Entonces, recordemos cómo el flujo de un arroyo es perturbado al fluir sobre un lecho de piedras. Las piedras de bordes agudos forman ondas y remolinos que restringen el movimiento suave del agua. De igual forma, la mayor parte de los rifles que analizamos tienen un borde filoso en el comienzo del puerto de transferencia, sencillamente porque se trata de una simple perforación. No hay nada mejor que un borde afilado para entorpecer el flujo de un fluido y crear remolinos. Este tipo de bordes es ciertamente una de las partes del sistema donde se pierde energía.
Nuevamente, los experimentos fueron la única forma de investigar las pérdidas en el puerto de transferencia. Modificamos uno de los falsos puertos del experimento anterior
dándole forma de campana a la boca de entrada, y esto produjo un inmediato incremento de 7 FPS en la velocidad. Otros rifles modificados de esta forma produjeron incrementos aún mayores, lo que prueba que la forma y tamaño del puerto son propios de cada tipo de rifle.
Entonces, ¿qué es mejor? A menudo el diseñador de un rifle de aire a resorte se encuentra entre la espada y la pared. Lo necesario es un puerto corto, de diámetro óptimo y con una buena forma de entrada, y en todos los casos, superficies bien pulidas, independientemente del diámetro y largo. Desafortunadamente no siempre es posible
acortar el puerto sin comprometer la resistencia física del área involucrada, especialmente en los resorteros de cañón quebrado. El tallado de una boca de entrada de puerto en forma de campana es un refinamiento que no se encuentra a menudo en rifles de producción masiva. Desde un punto de vista puramente teórico la mejor forma posible para un puerto de transferencia sería una boca en forma de campana seguida por un tubo venturi, esto es un tubo que se estrecha en el centro y después se abre nuevamente hasta un diámetro igual al de la entrada de la recámara. Sin embargo, tras pasar por el engorro de fabricar tal dispositivo, nos desilusionamos pues la mejora lograda era insignificante. La arandela de sello de la recámara está ubicada en algunos rifles antiguos en un rebaje tallado directamente en el final del puerto de trasferencia. Esto conlleva el riesgo de pérdida de energía en ese punto, ya que la arandela introduce una rugosidad en el camino del aire y además, al estar comprimida por el cierre se expande al interior del conducto reduciendo su diámetro. Un versión bien conocida de rifle de tipo ¨tap loading¨ 4 tenía un embudo en el extremo del cilindro, lo que producía un flujo suave desde el cilindro hacia el cañón. El pistón terminaba en forma cónica con un ángulo coincidente con el del embudo. Una consecuencia de este diseño era que el puerto de transferencia era excepcionalmente corto ya que el ¨tap¨ (grifo) estaba ubicado directamente en vértice del embudo. El mérito de este diseño era que
las pérdidas en esta área eran mínimas. Desafortunadamente, suponemos que el incremento de los costos de fabricación sobrepasó las ventajas del incremento de eficiencia.
El asunto de la eficiencia en el puerto de transferencia fue materia de profunda investigación llevada a cabo en la Universidad de Bristol por los Sres. Maddox y Rowson.
Ellos mostraron que es posible, bajo ciertas circunstancias, que el aire del cilindro tome por un instante un valor de presión negativo, sólo por un instante. Si el proyectil ya se hamovido por el interior del cañón cuando el pistón rebota, puede absorber hacia atrás algo del aire que ya había atravesado el puerto, de regreso al cilindro. Esto no nos sorprendió porque ocasionalmente habíamos encontrado partículas de plomo adheridas a la cabeza del pistón y al extremo del cilindro en rifles que reparamos. Siempre nos preguntamos cómo habían llegado ahí y llegamos a la conclusión que debían haber sido chupadas desde la recámara durante el amartillado del rifle. Sin embargo este fenómeno sólo se observó en rifles que trabajaban en fase popgun, ya que en fase de combustión no hay posibilidad de un retroceso del aire hacia el cilindro.
Maddox y Rowson también mostraron que una vez que se alcanza cierta velocidad del aire en el puerto de transferencia el flujo se torna supersónico y el puerto se estrangula
parcialmente por ondas de choque. Después de eso el aire no puede pasar más rápido con el resultado de que la presión se acumula frente al pistón. Alguna vez hemos disparado rifles sin balín en la recámara y se produjo entonces un fuerte estampido que dejo el cañón lleno de humo. A la luz del trabajo de Maddox y Rowson es claro que una vez que se produce el estrangulamiento del puerto y la presión sube se llega al punto de combustión, y el rifle se comporta como si tuviera el balín. Pero como el flujo de aire en el puerto es en estas circunstancias supersónico, el ruido en la boca del cañón es el familiarmente conocido de un balín disparado a velocidad supersónica. En este caso el sonido es incrementado por la combustión del aceite, que deja al cañón lleno de humo.
Fuente: The Airgun from Trigger to Target
EL PUERTO DE TRANSFERENCIA
El puerto de transferencia, que es el pequeño orificio que conecta al cilindro con el cañón, se debe ver de dos formas distintas, en su función de simple pasaje para el aire en
las fases cerbatana y popgun, y como cámara de combustión en las fases combustión y detonación. Lo consideraremos en primer lugar en su rol de pasaje entre el cilindro y el
cañón.
El tamaño del puerto ha sido siempre fuente de interés y curiosidad. Muchos rifles han sido arruinados por el exagerado uso de taladros y mechas, en la suposición de que un
mayor diámetro significa mayor potencia del arma. Agrandar el puerto siempre pareció ser un buen camino para lograr mayores velocidades. Pero como siempre en los rifles de aire, hay que adoptar compromisos entre factores conflictivos, y el puerto de transferencia no es una excepción. La dificultad reside en establecer la naturaleza de estos factores.
Hay tres variables principales a considerar al investigar la geometría del puerto: su diámetro, su longitud y su forma.
Antes de discutir estos puntos, consideremos qué sucede exactamente cuando el aire pasa a través de este conducto. El pistón, en su avance, crea presión detrás del proyectil hasta que éste se suelta de la recámara y comienza a avanzar por el cañón, en coincidencia con el pico de presión (si es el proyectil adecuado para ese caño). A medida que acelera, la presión detrás del balín disminuye y el aire a gran presión en el cilindro se precipita por el puerto para restablecer el equilibrio y se produce así un flujo de aire entre el cilindro y el cañón. Esa diferencia de presiones se debe mantener si se quiere mantener el flujo de aire, pero para acelerar más al balín el flujo debe aumentar y esto sólo se logra aumentando la diferencia de presiones entre la base del proyectil y el cilindro.
Cuando la presión del lado del cañón cae a más o menos la mitad de la existente en el lado del cilindro se alcanza una condición conocida como “de flujo crítico”. En esta situación la velocidad del aire es constante y no aumentará a menos que aumente la presión en el cilindro. Pero ésta ya está cayendo debido al rebote del pistón y al avance del proyectil, todo lo cual implica que la velocidad del balín ya no se puede aumentar. Puede sin embargo seguir siendo empujado a velocidad constante, pues si bien el flujo de aire en el puerto no aumenta no necesariamente tiene que disminuir. La única forma de mejorar el flujo de aire sería incrementando la presión en el cilindro,
o manteniendo la existente por más tiempo impidiendo el retroceso del pistón. Ya describimos nuestros esfuerzos por lograr esto y está claro que “es más fácil decirlo que
hacerlo”.
Cuando se alcanza el flujo crítico se forman ondas de choque que limitan el flujo, porque en estas condiciones el aire se mueve a una velocidad igual o mayor a la velocidad
local del sonido. Debemos recordar que la velocidad local del sonido varía considerablemente según la presión y temperatura dentro del puerto a medida que el aire pasa al hacer el disparo, y puede ser bastante distinta de la cifra aceptada normalmente de alrededor de 1100 FPS.
De lo anterior queda claro que es de vital importancia que exista la menor restricción posible al paso del aire para que el proyectil obtenga la máxima aceleración antes de que el puerto llegue a la condición de flujo crítico. Analicemos entonces los tres factores antes mencionados ya que de ellos depende el flujo máximo obtenible.
El diámetro del puerto está de alguna forma limitado por el calibre del rifle. Si es de mayor diámetro que el calibre cabría la posibilidad de que un balín “caiga” dentro del
cilindro. Para determinar el puerto más eficiente en nuestro rifle adoptamos un procedimiento de prueba y error. Para ello comenzamos agrandando el diámetro del puerto a
3/8 de pulgada y entonces fabricamos una serie de puertos intercambiables en forma de manguitos que calzan en el puerto agrandado y con orificios propios entre 1/16” y 11/64”. El rifle usado para estos experimentos fue del tipo de cañón quebrado. Se pudo así hacer fácilmente el reemplazo de los puertos y usar O'rings adecuados en cada caso, que sellaban y también sostenían los falsos puertos en su lugar. El rifle no era muy grande para los standards actuales, con un cilindro de 1” de diámetro y 2 1/2” de recorrido, lo cual da 1,96 pulgadas cúbicas de volumen barrido. Con este sistema probamos todos los tamaños de puertos y obtuvimos la siguiente
tabla con velocidades promedio obtenidas para cada tamaño, en calibre .22, con una longitud de puerto de 3/4”:
Diámetro del puerto Velocidad promedio
(pulgadas)..................(FPS)
1/16” (0,0625)............334
5/64” (0,078)..............338
3/32” (0,094)..............420
7/64” (0,1094)............424
1/8” (0,125)................428
9/64” (0,141)..............425
5/32” (0,156)..............423
11/64” (0,172)............414
De esta tabla se vé que en este caso el diámetro óptimo es de 1/8”. A ambos lados de este diámetro la velocidad disminuye. Para diámetros pequeños es fácilmente entendible ya que un orificio pequeño ofrece más resistencia al paso del aire, en cambio un diámetro grande permite el paso de un caudal mayor. La razón por la que la velocidad también cae para diámetros grandes no se entiende muy bien, pero tal vez tenga que ver con el hecho de que hay un mayor “volumen perdido” que produce alguna reducción de presión y por lo tanto reducción en la aceleración del balín.
Más adelante, como parte de un estudio más profundo en el que se podía también variar la potencia inicial, con un arma más grande (diámetro de cilindro de 1,18”, recorrido
de 2,56”, volumen barrido de 2,8 pulgadas cúbicas), el diámetro óptimo de puerto de transferencia resultó ser nuevamente de 1/8”. Esto nos sorprendió al principio, pero al ser la longitud del puerto mayor (1” contra 3/4” del caso anterior) el incremento de volumen perdido contrarrestó el mayor volumen barrido. Usamos dos resortes, uno de 36 Ft. lbs. y otro de 45 Ft. lbs. El resorte de menor potencia produjo la mayor potencia, y por lo tanto mayor eficiencia, corroborando nuestras observaciones anteriores: un resorte más potente no necesariamente produce mayores velocidades. “Volumen perdido” es el término que se usa para describir el volumen del aire contenido
por el puerto de transferencia y otras huecos en cabeza del pistón, en el cierre de la recámara e incluso el volumen de la cola del balín. Todo este espacio es inevitable y causa ineficiencia en el sistema. Para ilustrarlo con un caso extremo, supongamos que el volumen perdido es una fracción importante del volumen barrido. En este caso el pistón llegaría a golpear el extremo del cilindro pues no se alcanzaría a formar suficiente presión para detenerlo y por igual razón no se llegaría a iniciar el movimiento del proyectil. En el primer rifle que usamos el máximo diámetro de puerto fue 11/64” porque con diámetros mayores el pistón ya comenzaba a golpear el extremo del cilindro. En otras palabras, la potencia del resorte alcanzaba para comprimir el aire en el volumen perdido sin que se forme el colchón de aire que detiene al pistón, y éste golpeaba el extremo. La longitud del puerto es mucho más difícil de modificar experimentalmente, pero resulta obvio que cuanto más corta, mejor, ya que disminuye el volumen perdido. Además, siendo más corto se produce menor freno al violento pasaje de aire. Hemos visto cómo los diseños de los rifles evolucionaron hasta los modelos actuales, en muchos de los cuales la longitud del puerto de transferencia se redujo a prácticamente nada. Vale la pena recordar que el puerto no tiene otra función que ser una prolongación del cañón por detrás del balín en la recámara. Si se elimina completamente diseñando la recámara de forma que el cañón selle directamente contra el extremo del cilindro, entonces el flujo de aire actuaría directamente sobre la parte trasera del proyectil. A menudo los primeros fabricantes de rifles perforaban el puerto de transferencia con
inclinación, de forma de unir el centro del cañón con el centro del cilindro. Esto se hacía probablemente por la suposición de que el aire fluiría mejor desde el centro del cilindro que desde un borde. La práctica actual sugiere que no hay ninguna diferencia, por lo que los puertos en ángulo no se usan más. Aún habiendo alguna ventaja en extraer el aire del centro del cilindro, esta se perdería por el aumento de la longitud (y del volumen perdido) y por algún efecto de turbulencia producido por los bordes inclinados del conducto.
El aire, como cualquier otro fluido, tiene viscosidad, que es la propiedad de éstos a oponerse o resistirse al flujo. Compare melaza saliendo de una lata con agua cayendo de un
jarro dado vuelta. Se trata de valores muy diferentes de viscosidad, aunque la de la melaza puede disminuir con la temperatura. Por supuesto que el aire no es tan viscoso como el agua a temperaturas y presiones normales, y sin embargo tiene, como todos los gases, la sorprendente propiedad de que su viscosidad aumenta con la temperatura y también a altas presiones. Dado que justamente tratamos con altas temperaturas y presiones, las pérdidas de energía en el aire debidas a esta causa pueden ser significativas. Para tener una idea práctica de lo que ocurre en el puerto, resulta útil imaginar que el aire es un líquido. Entonces, recordemos cómo el flujo de un arroyo es perturbado al fluir sobre un lecho de piedras. Las piedras de bordes agudos forman ondas y remolinos que restringen el movimiento suave del agua. De igual forma, la mayor parte de los rifles que analizamos tienen un borde filoso en el comienzo del puerto de transferencia, sencillamente porque se trata de una simple perforación. No hay nada mejor que un borde afilado para entorpecer el flujo de un fluido y crear remolinos. Este tipo de bordes es ciertamente una de las partes del sistema donde se pierde energía.
Nuevamente, los experimentos fueron la única forma de investigar las pérdidas en el puerto de transferencia. Modificamos uno de los falsos puertos del experimento anterior
dándole forma de campana a la boca de entrada, y esto produjo un inmediato incremento de 7 FPS en la velocidad. Otros rifles modificados de esta forma produjeron incrementos aún mayores, lo que prueba que la forma y tamaño del puerto son propios de cada tipo de rifle.
Entonces, ¿qué es mejor? A menudo el diseñador de un rifle de aire a resorte se encuentra entre la espada y la pared. Lo necesario es un puerto corto, de diámetro óptimo y con una buena forma de entrada, y en todos los casos, superficies bien pulidas, independientemente del diámetro y largo. Desafortunadamente no siempre es posible
acortar el puerto sin comprometer la resistencia física del área involucrada, especialmente en los resorteros de cañón quebrado. El tallado de una boca de entrada de puerto en forma de campana es un refinamiento que no se encuentra a menudo en rifles de producción masiva. Desde un punto de vista puramente teórico la mejor forma posible para un puerto de transferencia sería una boca en forma de campana seguida por un tubo venturi, esto es un tubo que se estrecha en el centro y después se abre nuevamente hasta un diámetro igual al de la entrada de la recámara. Sin embargo, tras pasar por el engorro de fabricar tal dispositivo, nos desilusionamos pues la mejora lograda era insignificante. La arandela de sello de la recámara está ubicada en algunos rifles antiguos en un rebaje tallado directamente en el final del puerto de trasferencia. Esto conlleva el riesgo de pérdida de energía en ese punto, ya que la arandela introduce una rugosidad en el camino del aire y además, al estar comprimida por el cierre se expande al interior del conducto reduciendo su diámetro. Un versión bien conocida de rifle de tipo ¨tap loading¨ 4 tenía un embudo en el extremo del cilindro, lo que producía un flujo suave desde el cilindro hacia el cañón. El pistón terminaba en forma cónica con un ángulo coincidente con el del embudo. Una consecuencia de este diseño era que el puerto de transferencia era excepcionalmente corto ya que el ¨tap¨ (grifo) estaba ubicado directamente en vértice del embudo. El mérito de este diseño era que
las pérdidas en esta área eran mínimas. Desafortunadamente, suponemos que el incremento de los costos de fabricación sobrepasó las ventajas del incremento de eficiencia.
El asunto de la eficiencia en el puerto de transferencia fue materia de profunda investigación llevada a cabo en la Universidad de Bristol por los Sres. Maddox y Rowson.
Ellos mostraron que es posible, bajo ciertas circunstancias, que el aire del cilindro tome por un instante un valor de presión negativo, sólo por un instante. Si el proyectil ya se hamovido por el interior del cañón cuando el pistón rebota, puede absorber hacia atrás algo del aire que ya había atravesado el puerto, de regreso al cilindro. Esto no nos sorprendió porque ocasionalmente habíamos encontrado partículas de plomo adheridas a la cabeza del pistón y al extremo del cilindro en rifles que reparamos. Siempre nos preguntamos cómo habían llegado ahí y llegamos a la conclusión que debían haber sido chupadas desde la recámara durante el amartillado del rifle. Sin embargo este fenómeno sólo se observó en rifles que trabajaban en fase popgun, ya que en fase de combustión no hay posibilidad de un retroceso del aire hacia el cilindro.
Maddox y Rowson también mostraron que una vez que se alcanza cierta velocidad del aire en el puerto de transferencia el flujo se torna supersónico y el puerto se estrangula
parcialmente por ondas de choque. Después de eso el aire no puede pasar más rápido con el resultado de que la presión se acumula frente al pistón. Alguna vez hemos disparado rifles sin balín en la recámara y se produjo entonces un fuerte estampido que dejo el cañón lleno de humo. A la luz del trabajo de Maddox y Rowson es claro que una vez que se produce el estrangulamiento del puerto y la presión sube se llega al punto de combustión, y el rifle se comporta como si tuviera el balín. Pero como el flujo de aire en el puerto es en estas circunstancias supersónico, el ruido en la boca del cañón es el familiarmente conocido de un balín disparado a velocidad supersónica. En este caso el sonido es incrementado por la combustión del aceite, que deja al cañón lleno de humo.
Fuente: The Airgun from Trigger to Target
