打造一门时速 300 英里的乒乓球大炮

世界级乒乓球运动员的扣球速度可以达到每小时近 70 英里。根据我的经验，以这样的速度回击球非常困难。想象一下，如果击球速度快四倍以上，即使是最好的球员也能击中它吗？为了找到答案，我设计了一种乒乓球大炮，它发射球的速度几乎是音速的一半。

大炮的威力源自波义尔定律，该定律（简化）表明压力与体积成反比。例如，如果你将空气放入一个压力很大的小型容器中，然后将其释放到一个更大的容器中（例如枪管），压力就会下降。这会导致空气体积瞬间膨胀，将共享该空间的任何物体（如子弹）射出。

波义尔定律还被运用在历史上最重要的气枪之一：发现者气枪上。18 世纪初，奥地利军队曾使用过这种气枪，但最出名的是梅里韦瑟·刘易斯在 1803-06 年刘易斯和克拉克远征期间携带的武器。他的步枪至今仍可在弗吉尼亚军事学院博物馆看到。

我用 PVC 管制作了刘易斯的武器。一小段管子充当储气罐。一个在五金店售价约 15 美元的洒水阀控制着开口。我将阀门的顶盖连接到空气压缩机的吹管附件上。然后，我用自行车泵给储气罐充气。当我拉动吹管杆时，它会打开洒水阀上的一个端口，让高压储气罐中的空气进入充当枪管的较长 PVC 管中。随着气体膨胀，它会弹出一个预装的乒乓球。

我用弹道计时器测量速度，记录到的速度超过每小时 300 英里。那么，一位优秀的乒乓球运动员真的能以这样的速度回击发球吗？我招募了一名志愿者，给大炮加压——看看最后的视频，看看发生了什么。

警告：不要站在乒乓球大炮前面——原因很明显。

打造自己的乒乓大炮

这种装置可以高速发射乒乓球，而且制作起来并不难。除非你调低气压，否则我不建议你真的尝试将它融入乒乓球练习中。如果压力储存器中的压力超过 10 psi，当它射击时，你不会想靠近枪口末端。

小心谨慎，戴上护目镜，并像往常一样自行承担风险。PVC 制造商不建议对其产品进行压缩应用。虽然我从未在本文所述的相对较低的压力下遇到过设备问题，但这可能很危险。因此，使用 PVC 需要您自担风险——或者您可以用钢管代替塑料管。

材料

（5 英尺）1½ 英寸直径 PVC 管
（1）1½ 英寸插座对插座接头
（2）1½ 英寸插口 X 1 英寸内螺纹减径衬套
（2）1 英寸 NPT 封闭铁管接头
（1）1 英寸直列喷水阀
（1）压缩空气掌上型吹枪（确保你购买的吹枪带有 ¼ 英寸 NPT 空气接头）
（18英寸）3英寸直径PVC管
（1）3 英寸插座式 PVC 端盖
（1）¼ 英寸 NPT 气罐阀
（1）¼ 英寸 NPT 0 至 60 psi 压力表
（1）直径为 ¼ 英寸的 NPT 黄铜六角或常规奶嘴，1 英寸长，1/块
捆扎胶带
乙烯基或铝箔胶带
乒乓球

第一部分 – 改造洒水阀

喷水阀用于草坪灌溉系统。

1. 拆开洒水阀。有些型号的顶部是拧开的，而有些型号则需要卸下将顶部固定在阀体上的螺丝或螺栓。
2. 在顶部中心钻一个 7/16 英寸的孔。将 ¼ 英寸 NPT 丝锥插入丝锥手柄，并在刚刚钻的孔中切割螺纹。

1. 将管螺纹密封剂涂抹在直径为 ¼ 英寸、长度为 1 英寸的 NPT 黄铜接头的一端，然后将其拧入刚刚制作的螺纹孔中。
2. 将管螺纹密封剂涂抹在 ¼ 英寸直径 NPT 黄铜六角接头的另一端，然后拧入吹枪上的 ¼-NPT 开口。
3. 插入金属片螺钉，然后用环氧树脂或热胶覆盖，以堵塞电磁阀气孔（见照片）。将顶部重新安装到阀体上。

第二部分——压力储存器

1. 查看近超音速射手组装图。在 3 英寸 PVC 端盖中心钻一个 7/16 英寸孔，用于安装 Schrader 阀，并在 3 英寸直径的管道上钻一个 7/16 英寸孔，用于安装压力表。使用 ¼-NPT 管螺纹在孔中切割 ¼-NPT 螺纹。涂上密封剂，然后将 ¼ 英寸油箱阀插入端盖，将压力表插入管道。
2. 按照图示使用 PVC 胶水组装储液器。请仔细遵循胶水和底漆标签上的所有说明。
3. 用捆扎带整齐地包裹压力罐。

第三部分——组装

1. 将修改后的阀门组件拧入压力罐上的 1 英寸内管螺纹开口。
2. 将阀门组件拧入筒体组件上的 1 英寸内管螺纹开口，使用密封剂防止泄漏。
3. 使用压缩机将储气罐中的空气加压至 15 psi。观察压力阀是否有漏气。如果有，您需要通过在所有连接处喷洒肥皂水并查看是否有气泡来找到泄漏点。然后，按下吹气枪上的扳机并测试阀门的操作。完成后释放空气。

手术

警告：使用大炮之前，请查看以下常识性安全规则：

• 使用风险自负。
• 戴上安全眼镜。
• 这种大炮发射的威力足够造成巨大伤害。
• 不要低头看枪管。
• 始终知道枪管指向何处。只瞄准您想要击中的目标。

1. 插入乒乓球并将其推至桶的最深处。
2. 使用空气压缩机给储气罐加压。请记住，压力越高，设备就越危险。
3. 一旦你确定你的枪瞄准了合适的目标，就按下吹管上的扳机。吹管会发出巨大的响声和巨大的威力！

本文最初发表于 2015 年 11 月的《大众科学》杂志，标题为“我造了一门时速 300 英里的乒乓球大炮”。