Recarga accionada por gas

Un sistema de trampa de gas consiste en "atrapar" los gases de combustión al salir por la boca del cañón. Estos gases inciden sobre una superficie que convierte la energía en movimiento, el cual, a su vez, acciona el mecanismo del arma. Dado que el movimiento resultante es hacia adelante, hacia la boca del cañón, se requiere algún tipo de sistema mecánico para transformarlo en el movimiento hacia atrás necesario para accionar el cerrojo. Esto aumenta la complejidad y el peso del mecanismo, y la ubicación de la trampa generalmente resulta en un arma más larga y permite que la suciedad entre fácilmente en el mecanismo. A pesar de estas desventajas, utilizan gas a presión relativamente baja y no requieren un orificio en el cañón, lo que los hizo atractivos en los primeros diseños. El sistema ya no se utiliza en las armas modernas.

En 1884, Hiram Maxim patentó un sistema de tobera de cañón descrito en la patente estadounidense 319,596 , aunque se desconoce si esta arma de fuego llegó a fabricarse como prototipo. John Browning utilizó gases atrapados en la boca del cañón para accionar una válvula en el primer prototipo de arma de fuego accionada por gas descrito en la patente estadounidense 471,782 , y empleó una ligera variación de este diseño en la ametralladora Colt-Browning M1895, conocida como "excavadora de patatas". El fusil danés Bang utilizaba una tobera de cañón impulsada hacia adelante por los gases de la boca del cañón para accionar el mecanismo mediante barras de transferencia y palanca. Otros fusiles con sistema de tobera de gas fueron los primeros M1 Garand y el Gewehr 41 alemán (tanto modelos Walther como Mauser).

Los gobiernos estadounidense y alemán exigían que sus armas funcionaran sin necesidad de perforar el cañón. Ambos gobiernos adoptaron inicialmente las armas, pero posteriormente abandonaron el concepto. La mayoría de los primeros fusiles M1 Garand estadounidenses fueron modificados con pistones de gas de carrera larga, lo que convierte a los fusiles con sistema de gas que aún existen en piezas valiosas para los coleccionistas.

En la década de 1980, el diseñador soviético Alexander Adov, de TsKIB SOO, modificó el concepto con un tubo que desviaba el gas de la boca del cañón a un sistema estándar de carrera larga (véase más abajo) para disminuir la influencia del motor de gas en el cañón y aumentar la precisión, pero su rifle de francotirador no fue adoptado debido a la disolución de la Unión Soviética . ^{[ 11 ]}

La carrera de un arma de fuego accionada por gas y pistón se define por la distancia recorrida (por el pistón) en relación con su diámetro mayor. Específicamente, en los mecanismos de carrera larga, la distancia de recorrido del pistón bajo propulsión a presión debe ser mayor que su diámetro mayor; esta distancia debe alcanzarse antes de la liberación de los gases propulsores. Si los gases propulsores a presión se liberan antes de este punto, se trataría de un mecanismo de pistón de carrera corta. Un ejemplo frecuentemente citado de un sistema accionado por gas de carrera larga es aquel en el que el pistón, la varilla de accionamiento y el portacerrojo se fijan para formar un conjunto unitario. Esta definición no es del todo correcta, sino que se basa simplemente en la observación de características similares, aunque no relacionadas, presentes en diversos diseños de armas de fuego. Por esta razón, las armas de fuego accionadas por pistón de carrera larga son realmente raras, lo que explica la aparición de tales conceptos erróneos y distorsiones en las definiciones. Algunos ejemplos de armas de fuego con pistón de carrera larga son (pero no se limitan a) el M1 Garand y el AKM.

Otras armas de fuego, como la M1918 BAR, presentan un ejemplo interesante de un mecanismo que podría definirse como de carrera corta o de carrera larga. La distancia principal que recorre el pistón bajo propulsión a presión es menor que su diámetro. Sin embargo, los orificios de ventilación están ubicados lo suficientemente atrás como para que la distancia que recorre el pistón bajo una presurización significativa sea mayor que su diámetro. Esto convierte, en efecto, el mecanismo de la M1918 BAR en un híbrido. El recorrido inicial del pistón se realiza a plena presión durante una distancia más corta; luego, el regulador de gas finaliza abruptamente, permitiendo que los gases eviten parcialmente el pistón, proporcionando propulsión directa a menor presión. Tras alcanzar una longitud de carrera mayor que el diámetro del pistón, los gases escapan a través de los seis orificios de ventilación consecutivos (una fila de tres a cada lado) dentro del tubo del cilindro de gas.

A diferencia del mecanismo de carrera larga descrito anteriormente, un mecanismo de pistón de carrera corta se define por un pistón de gas que se desplaza bajo propulsión presurizada a una distancia menor que su propio diámetro mayor. Los gases propulsores se ventilan o se desvían antes de que el pistón alcance una distancia de desplazamiento igual a su diámetro. Los sistemas de gas de carrera corta son más comunes que los de carrera larga e incluyen subvariantes como el sistema de taqués que se encuentra en el Steyr AUG; un mecanismo de taqués no está conectado mecánicamente al grupo del portacerrojo y suele ser la causa de la idea errónea de lo que realmente es un mecanismo de carrera corta. Al igual que con los sistemas de carrera larga, la distinción entre mecanismos de carrera corta y larga a menudo se malinterpreta. Una idea errónea que se repite con frecuencia es que un sistema de carrera corta debe tener un pistón y una varilla de accionamiento que no estén conectados al grupo del portacerrojo (un mecanismo de taqués). Si bien esta es una característica común en muchos diseños, no es una característica definitoria de la longitud de la carrera. La clasificación depende únicamente de la distancia que recorre el pistón bajo presión en relación con su diámetro, y no de si el pistón está físicamente conectado al resto del conjunto operativo.

Retomando el ejemplo del M1918 BAR, analizado previamente en el contexto de los mecanismos de carrera larga, su clasificación también permite interpretarlo como de carrera corta. El regulador de gas del BAR incluye un orificio de 0,035 pulgadas de diámetro que expulsa el gas hacia adelante a través del cuerpo del regulador. Esta expulsión continua de gas desde el principio limita la duración y la distancia durante la cual el pistón alcanza la presión máxima. En consecuencia, aunque el pistón y la biela se mueven como una sola pieza, es posible que el pistón no permanezca bajo presión máxima el tiempo suficiente para considerarse un verdadero sistema de carrera larga; por lo tanto, el M1918 BAR se clasifica como un mecanismo híbrido o de carrera corta.

Por las razones antes mencionadas, la longitud de carrera, cuando se utiliza para describir el funcionamiento técnico de los componentes de las armas de fuego —como en el ámbito del marketing, las solicitudes de patentes o la documentación técnica—, no debe aplicarse de forma arbitraria ni basarse únicamente en características visuales o estructurales. En cambio, debe reflejar la distancia real de carrera del pistón, impulsada por la presión, en relación con su geometría.

El cerrojo no está bloqueado, sino que es empujado hacia atrás por la expansión de los gases propulsores , como en otros sistemas de retroceso directo. Sin embargo, en este caso, los gases propulsores se expulsan del cañón a un cilindro con un pistón que retrasa la apertura del cerrojo. Este sistema se utiliza en el fusil Volkssturmgewehr 1-5 , la pistola Heckler & Koch P7 , la Steyr GB y la Walther CCP .

Para evitar el consumo excesivo de munición relativamente cara, muchos ejércitos, incluido el de los Estados Unidos, entrenaron a sus dotaciones de ametralladoras con munición subcalibre más económica a finales del siglo XIX y durante la primera mitad del siglo XX. Para ello, necesitaban un cartucho .22 LR barato para operar armas de fuego diseñadas para usar el cartucho .30-06. David Marshall Williams inventó un método que consistía en una cámara flotante independiente que actuaba como un pistón de gas, con los gases de combustión impactando directamente en la parte frontal de la cámara flotante. ^{[ 12 ]} El kit de conversión Colt Service Ace de calibre .22 para la pistola M1911 de calibre .45 también utilizaba el sistema de Williams, que permite una corredera mucho más pesada que otras conversiones que operan con el mecanismo de retroceso simple y hace que el entrenamiento con la pistola convertida sea más realista. Una cámara flotante proporciona fuerza adicional para accionar la corredera más pesada, lo que proporciona un nivel de retroceso similar al de un cartucho de potencia completa. ^{[ 13 ]}

Las armas de fuego accionadas por fulminante utilizan la energía del retroceso del fulminante para desbloquear y ciclar el arma. John Garand desarrolló el sistema en un intento fallido de reemplazar el rifle de cerrojo M1903 a principios de la década de 1920. ^{[ 14 ] [ 15 ]} Los prototipos de Garand funcionaron bien con la munición militar estadounidense .30-06 y fulminantes sin engarzar, pero luego el ejército cambió de una pólvora de combustión rápida a una pólvora de combustión progresiva Improved Military Rifle (IMR). El aumento más lento de la presión hizo que los prototipos accionados por fulminante no fueran confiables, por lo que Garand abandonó el diseño de un rifle operado por gas que se convirtió en el M1 Garand . ^{[ 14 ] [ 16 ]} AAI Corporation utilizó un pistón de fulminante en un rifle presentado para la competencia SPIW. ^{[ 17 ]} Otras armas de fuego que utilizan este sistema son la ametralladora Roth ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} , el fusil de asalto Postnikov APT y la carabina Clarke, como se describe en la patente estadounidense 2,401,616 . ^{[ 21 ]} Y en algunos casos, como en la patente estadounidense 2537443A, el fulminante completo se expulsa del cartucho a través de un puerto en el cerrojo, amartillando el percutor. ^{[ 22 ]}

Un sistema similar se utiliza en los rifles de puntería del LAW 80 y el arma de asalto multipropósito lanzada desde el hombro utiliza un cartucho de 9 mm, basado en el .308 Winchester , con un cartucho de fogueo .22 Hornet en lugar del fulminante. Al disparar, la vaina del Hornet retrocede una corta distancia, desbloqueando el mecanismo. ^{[ 23 ]}

El método de funcionamiento de impacto directo (DI) ventila los gases desde la mitad del cañón a través de un tubo hacia las partes móviles del rifle, donde impactan directamente en el portacerrojo. Esto da como resultado un mecanismo más simple y ligero. Entre las armas de fuego que utilizan este sistema se encuentran el MAS-40 francés de 1940 y el Ag m/42 sueco de 1942. El sistema de gas Stoner de los rifles estadounidenses M16 , M4 y AR-15 utiliza una versión modificada de este sistema, donde un tubo de gas suministra gas al portacerrojo para impactar en el cerrojo, que actúa como un pistón para accionar el ciclo del rifle. Una ventaja principal es que las partes móviles están alineadas con el eje del cañón, lo que significa que la imagen de la mira no se ve tan afectada. Esto ofrece una ventaja particular para los mecanismos totalmente automáticos. Tiene la desventaja de que los gases propulsores a alta temperatura (y la suciedad que los acompaña) se proyectan directamente hacia las partes del mecanismo. ^{[ 24 ]} El funcionamiento por impacto directo aumenta la cantidad de calor que se deposita en el receptor durante el disparo, lo que puede quemar y cubrir los lubricantes. El cerrojo, el extractor, el eyector, los pasadores y los resortes también se calientan por el mismo gas a alta temperatura. Estos factores combinados reducen la vida útil de estas piezas, la fiabilidad y el tiempo medio entre fallos . ^{[ 25 ]}