2021年10月03日

モーションログ 前後方向加速度





タマモニ2のソフトウエアバージョンアップできました♪
去年作った初号機は、空気抵抗係数を測定実験することになるとは思いもよらなかったので、
PIC内蔵のクロックを使ったため、時間の絶対精度が低かったりしてました。

また、今回のソフトウエアの見直し中に測定タイミングが良くないところがあって、
着弾時間が50usecほど長くなっていたことが判明しました。
この間違いによって、空気抵抗係数は少し大きめの値に推算されていたことになります。
(ざっと見たところでは、5%くらい?旧型での測定でCd=0.47としていたところが、0.45くらいになりそうな感じです。)




もう一つ、
発射前後のモーション測定という機能もあるのですが、
これが旧バージョンでは、
測定スタートあたりでは処理が忙しすぎて、モーションデータのとりこぼしが起きていました。
そのため、データがバラバラで、良さそうなデータだけを拾って見ているような状況でした。
これを解決したので、全数とも正しいモーションデータが採れるようになりました。


データはSDカードに出して、パソコン表計算で処理。



ソクテー

といっても、
モーションの数字の意味をまだよくわかっていません。


とりあえず、
銃の前後方向の加速度Gxを見てみます。
クルマのGセンサーと同じような設定にしたので、
プラス側が前に向かう時の加速度。
マイナス側は、クルマではブレーキの減速Gですが、
銃では、後ろ向きの加速度=肩に受ける反動ですかね。

実銃だと、弾の反力としての反動が肩を後ろに押すわけですが、
エアコキでは、ピストンがスプリング力で前に進む時のスプリング反力を銃が受け止めて、それが肩に伝わる。でいいのかな?
エアコキでは、玉のエネルギーよりピストンのエネルギーの方が大きいのが理屈です。
。。。さらに言うと、
ピストンのエネルギーより、
コッキングのエネルギーの方が大きい理屈です。= すぽーつしゅーてぃんぐ(笑

で、
バレル内の計算の答え合わせのつもりでのデータ整理です。
つまりピストンの動きの反力が銃の前後動の加速度に現れているはず。    ← 妄想です。



玉 G&Gバイオ 0.28g (実測平均 0.278g)
横軸:時間(msec)
縦軸:加速度(m/sec2)
サンプリングレート250Hz、4msec毎のデータとなります。
玉発射の前からモーションデータを記録し続けているため、時間の値は一定しません。
(初速計の先側センサーオンを速度と時間の測定開始のトリガとしています。)

十数発分のデータを重ねて表示。
2〜3のおかしなデータ?は削除。



VFC M40A3
 装備重量   5.7kg (銃身1kgオモリ入り、測定時スコープは外した状態)
 ピストン重量 33g (自作アルミ製)
 ピストンストローク 97mm
 スプリングレート 0.0339kgf/mm
 プリロード 17mm
 バレル長 420mm
 

バレル内の計算でわかっているように、ピストンが動き出してから玉が銃口に出るまで約20msec。

最初の谷、-10msecあたり。
これはピストンが加速していったのに、
玉が栓のようになって空気圧が高まり、
その反力で減速を始めたってことかな?
次の山のピークは玉が出た後4msecくらい。これはピストンがシリンダ前端に突き当たった?
その後のは はねっかえり振動?




ARES M40A6
 装備重量   6.0kg
 ピストン重量 28g (自作アルミ製)
 ピストンストローク 80mm (-10mmスペーサ)
 スプリングレート 0.0475kgf/mm
 プリロード 28mm
 バレル長 335mm

ピストンが動き出してから玉が銃口に出るまで約15msec。
A3と比べると、バレルが短くてスプリングが強いので、タイミングは早いよう。
前端突き当たりはエアブレーキがよく効いているのか?A3より弱め?



マルイVSR10 Gスペック
 装備重量   4.3kg
 ピストン重量 19g
 ピストンストローク 95mm
 スプリングレート 0.0492kgf/mm
 プリロード 10mm
 バレル長 303mm

ピストンが動き出してから玉が銃口に出るまで約15msec。
う〜ん、玉が出る瞬間あたりにも大きな山があるし、その後もぐちゃぐちゃ。
動きが定まらないのはなんだろ?

なんか撃った時にけっこうブレるとは思ってましたが、データにも出てるってことなのか。  ←妄想です。
銃が軽いからかな?と思っていたのですが、ピストンの重量との比で言ったらそうでもないような。

追記10/15ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
VSRの動きがバラついているのは、シリンダ内径に対してピストンのガタが大きいせいのような気がします。
シアで上に押し付けられた傾いた状態からスタートするため、上下に振られながら前進していくのではないかな?
きっちりした寸法のピストンを作って確かめてみよう。

と思ったのですが、
そうするとノーマルのVSRが無くなってしまってマズイです。
ノーマル状態のものがないと情報共有できなくなってしまいます。。。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー


銃はバイポッドとストックのモノポッドで立てて、
なるべく触らない状態で引き金を引いたのと、
しっかり銃を押さえて引いたのと
二手でデータを採りましたが、現状でははっきり区別できそうにはなかったので、ごっちゃにしてあります。



やっぱりM40A6がよく当たるのはデータにも表れてる。  ←妄想です。



バレル内の計算の答え合わせは、また今度。


  

2021年10月01日

ガンカメラで弾道解析のep.2の1 VSR

久しぶりにガンカメラで弾道を撮ってみました。
まずが、やり方忘れていて、合っているのか定かでないです。

0.28g ホップクリック20(マックス)

少しホップアップして、ずいぶん遠くまで落ちませんね。

タマモニの傾斜計機能のおかげで銃の鉛直合わせ(ホップ回転軸を正確な水平に)、仰俯角を水平に射出は簡単にできました。

解析によると、
ホップアップ量は、最大164mm @25m、
35mで水平を割る感じ。

なんですが、今度は弾道計算の方が合ってきません。。。(青線…@35mでゼロ高さに合わせた)
ホップ回転を高く計算すると、手前側が高くなりすぎるのに、
先の方の落ち方は早すぎ。

(奇跡的に玉が発見されたのですが、ほぼ60m地点。
なので、青線では厳しい。
ガンカメラ解析のオレンジ線はホントっぽいかも。)



ま、きっとなんか間違ってるだけでしょう。
余裕のある時またやってみようと思います。


追記ーーーーーーーー
上の青線は空気抵抗係数Cd=0.47で計算したのですが、
これを0.41くらいにするとオレンジ線に近くなるようなので、
確かめてみないといけません。

さらに追記ーーーーーーーーーーー
あー、違ったみたいです。
まだはっきりとは確かめていませんが、
0.20g 95m/sという軽い玉の計算弾道に似ているようです。

軽い玉も重い玉も外形は同じなので、揚力係数は同じはずです。


  

Posted by C.A.M. at 14:05Comments(0)ガンカメラ弾道計算

2021年09月27日

ホップと初速の3(VSR版) バレル内の計算

バレル内の計算にノズル絞りの計算を追加したので、
実測値と比べてみます。

と言っても、絞りによって比例的に圧力が下がるだけなので、特性曲線はスライドするだけで形に変化はないんだろうと。


VSR10 Gスペック 0.28g。
ノズルの絞り抵抗の修正係数を調節して、
抜き弾抵抗110gfくらいまでは値を一致させることはできるようですが、
それよりきつい側は離れていってしまいます。

グラフで見ると差は大きいように見えてますが、
初速の落ちの絶対値は1m/sec程度なので、
実運用する中では、ほぼ一定と言っていいと思います。

なので、
0.28gの玉を使う分には、VSRはよくできていると思います。



対して、
うちのares M40A6(やや改…。ピストンが少し重い)は
初速の落ちが大きすぎる。玉は0.28g。


これもやはり100gfあたりから抜き弾がキツくなるほど、大きく初速が落ちてます。
その落ち方が凄すぎて、なんか銃の設定を間違ってる??

解析しようにも、
現状のうちの自家製バレル内の計算では、
初速の落ちは2m/secくらいまでの変化しか出ないようなので、
もっと大きく変化が出る 何らかの要因が存在するんだと思います。

そこで、
一つ考えられるのは、
ピストンの減速&逆戻り。

ホップと初速 VSR版のはずだったのですが、
aresにてバレル内の計算の検討をすることとなりました。
あしからず。

なので、
ここから全部、aresのデータです。


抜弾抵抗が小さい時70gfでバレル内の計算を見てみると

ピストンは発射直前あたりでかなり止まりそうなまでゆっくりになっています。


110gfでは、

ピストン速度がほぼゼロになる点、つまりピストンが一旦停止する感じです。


ピストンは止まっても、ピストンと玉の間には圧力が高い空気があるので、
玉はそんなに影響されずに加速を続けるはずですが、
この例では、ピストンが止まるのと玉が発射されるのがほぼ同時なので、
初速には影響ないはずです。

玉が発射されてしまうと、ピストンにかかっていた圧力が抜けてくるので、
ブレーキとなっていた力が抜けて、ピストンはまた前進を始めます。


140gfでは、

ピストンが止まるだけでなく、エア圧に押され、逆戻りし始めるようです。

この時、バレル内の計算では、エア漏れがないことになっていますが、
現実はどうなんでしょう。

エアガンのピストンのOリングの使い方は、
一般的な工業用途でのリング溝形状とはかけ離れていて、
あくまでも前進するときに気密が保たれて、
その時の摩擦抵抗が少なくなるような設定となっています。

普通の10キロの圧力機器の溝寸法とすると、ピストンを動かす時の摩擦力が5倍くらいありました。
簡略な実験では、エアガン100〜200gfに対し、800gfくらいはあったと思います。

そんななので、エアガンのOリングはガハガハに緩くなっているために、
ピストンの進行方向が変わるような状況では、リングがサチュレートしているんではないかな?
リング溝の中でOリングが不安定に遊んでいる状況では、
圧力が逃げてしまいます。
なんか、そんなような ンバババっみたいな濁った発射音を聞いたことがあったような無いような? ←妄想です。

でも、これも時間タイミング的に見てみると、
玉が発射されるほんの寸前の出来事なのでそんなに大きく初速が落ちると言うことは無いはず。
なんだけど、圧が抜けてしまうと玉の加速が無くなるので発射までの時間が長くはなる。
(けど、ゼロになるわけではなくて、等速度運動に近くなるだけ)


220gfとかなり強めな時、

タイミング的には玉発射の2msecほど前からピストン停止&逆戻りが始まっている計算となっています。


もしピストンが止まったときに、エアが漏れて大気圧ほどになってしまったら、
今度はピストンが逆戻りする際に、玉には減速度が発生する、わけは無いわな。さすがに。 ←妄想です。







エアコキはシリンダエア容量が大きいから余裕で押し出せるというような記述を見ることがありますが、
ピストンストロークが長いほど、圧力の上がりの時間的タイミングが遅くなるので、
玉の加速は鈍くなります。
どんなシリンダーボア、ストロークでも圧力が2キロになるにはストロークの半分までピストンが進まないといけません。
圧力イコール玉の加速力です。

長いストロークを早く動かすためにはバネのセット力を大きくするしかありません。
それではコッキングが重くなって疲れてしまいます。

ピストンストロークはなるだけ短い方がいいのだろうか??  ←妄想です。

わからないことだらけです。。。。
  

Posted by C.A.M. at 13:15Comments(0)バレル内の計算VSR10

2021年09月15日

玉の選別の2 G&Gバイオ0.28g ふるい

前回の その1では選別は失敗に終わっています。

今回は、
G&G バイオ 0.28g。
これも、開封後二夏経過。

外径をφ5.94〜5.96で選別したところ、不良はほとんど無し。
けど、感覚的にはPMよりも一個一個の真円度は良くなさそうな。。。 ← 妄想です。

重量も0.277〜0.279gの表示がほとんど。
平均は0.278g。


別の30発をケンサしてみて、
ハネダシは7粒。
実際は、撃つと3割くらいばらつく感じがするので、もっと厳しくしないといけない気がする。。。


と、
この辺までは、その1のPMバイオ0.28gと並行して進めていたので、
PMバイオを撃ってみた時点で、この選別もダメっぽいなと。。。



。。


。。。


新ヘーキ導入。

ふるい式選別器。アルミ製。


ちょっと面取りのあたりの通りがビミョーな気がしたので

φ6リーマ先端のテーパーのとこを使ってバリ?とりし、

追記ーーーーーーーーーーー
商品説明をよく見てみたところ、表裏があるそうなので、
ビミョーに感じたところが正規の寸法だったところなのかもしれません。

いらんことしてしまったみたいです。
すいませんです。
ーーーーーーーーーーーーーー

スコッチブライトで修正仕上げ。
うちに来たものは、新品でも、すぐにぼろぼろになってしまいます。。。

最初、手でやってたけど、穴がたくさんなので、タイヘン。
リュータのフェルトに巻いたら楽でした。
下手にやって、穴が広がってしまっては元も子もないけど、
1/100落とすのにどのくらいの手加減が必要かを知っていればなんとかなるかと。。。




φ5.96の穴にφ5.96の玉って、ハメアイで言ったらゼロなので、
たぶん、通りそうで通らない。自重では落ちない感じ?

でも、それは真円の場合であって、
BB弾では、製造上の都合で、凸な部分がありがちなようです。

ダイヤルゲージで測ってφ5.95の玉が フルイのφ5.96の穴を通らないことが多々あります。
ダイヤルゲージでは、直径のうちのほんの一点を測っているだけなので。
本当だったら角度を変えて何回も測らないといけないわけです。
フルイだと少なくとも一つの円周面の凸を検出できるのかな?


通らなかったものを穴にはめたまま、ぐりぐり回してみると、
たしかに、ごりごりひっかかるところが感じ取れます。

黒くなったところが凸だったところだと思います。


その辺をふまえて、

フルイでφ5.94〜5.96とφ5.96〜5.98の2グループに分け、
その後、ハカリで、0.277〜0.280gを良品、それ以外をハネダシとしてみました。

フルイ選別の際、φ5.94の穴を通ったものは一つもありませんでした。
(PMバイオ0.28gは数粒通るものがありました。)
φ5.98を通らなかったものは多少あったので、捨てました。

選別弾は、外径が大のものと小のものの2種類となりました。



試し撃ち。

@7.5m A4紙。



1.マルイの0.28g無選別
2.ハネダシ


3.選別弾 外径小
4.選別弾 外径大

撃ってる時は外径大の選別弾がいいみたいに思えましたが、
結果で見ると、あんまりかわりばえしないかな?

ただ、初速のばらつきはよくなっています。
標準偏差でみると 無選別0.26 → 選別0.18〜0.19


外径大と小ではホップのかかりに差が出たようで、
外径が大きい方がホップアップ量が大きくなっているようです。

VSRでいうと
ホップレバーの押し量が20目盛で0.5mmほど変化しているようなので、
1目盛あたり0.025mm。
外径が0.02mm違っていれば、1目盛変えたのと同程度とみることができます。

外径の大きさは初速の差にも出ている感じもします。
今回のでは0.2m/secの差があります。

また、
外径は真円ではなく、凸があるような形なため、
同じ形状の玉だったとしても、
チャンバー内で、その凸部がホップパッキン有効範囲に来たか来ないかで、
外径の差と同じくらい影響があるものと思います。
凸の位置がどこに来るかで玉が向かう方向が決まってしまい、
それはケッコー大きなことなのではないかな。。。。

玉と関係ないですが、
今回のは、着弾位置が高いです。
たぶん銃身が上へ向いてる。

どーもこの銃、
分解組み立てするたび銃身があっちこっちになるみたいで、
ボルトの戻りやピストンのシアかかりなんかも悪くなったり。
ネジを強く締めるとダメな感じも。
チャンバー組み立ても、ストック付けるのも難しい。。。
マガジンなんかバラすとタイヘン。


集弾性をみるには、まだいろいろ修行が足りてないようで。。。

  

Posted by C.A.M. at 07:20Comments(0)BB弾VSR10集弾

2021年09月14日

あっそん

バレル内の計算 苦戦中です。

ノズル部での圧力低下を計算に盛り込んでみました。

工学的には、
急縮小管損失、急拡大管損失言うみたいです。

シリンダからノズルへ入るところが急縮小管、
ノズルからバレルに出るところが急拡大管。

急に流路が狭くなるところの抵抗は小さいとのことです。
ただ、
急に狭くなるところの形状によっては剥離が起きて?実際に有効な流路は狭くなるみたいです。
急縮小管でも損失になるのは、この狭くなったところに渦が巻くせいのようで、
計算では有効な流路からもともとのノズルの流路まで拡大する時の圧力損失で求めるようです。

で、
この圧力損失をバレル内の計算に取り込んでみると、
BB弾を押す圧力がシリンダ内の圧力よりも小さくなるので、
初速の値が小さくなって、実測値に近づきました。
が、
ノズル入り口の形状によって、損失は大きく変わるようなので、
ここには修正係数knzを入れてみました。
スムースなアール形状では、ほとんど損失はなくなるようです。
逆にエッジが立ってる直角では、大きな損失になるようです。
資料を見ても、この辺は実験値のようなので。


で、

このノズル部での圧力損失は、ノズル部の流速によるので、流速が速いところでの圧力低下が大きく、
流速が低いところでは以前の損失計算無しとほとんど同じとなっています。(青線)

ノズル部での流速は、
これまで流速や流量は計算に出てこなかったので、悩みました。
よくわからないのですが、
玉を押して動いた分、玉の後ろのバレル内体積が大きくなるので、
この体積を流量として、
流速は流路断面積で割って求めてみました。  ← 自信なし。


圧力損失修正係数を変えてみて、実測値と比較してみました。

青が実測値です。

係数knz=0.92(緑)の時、玉重量が〜0.3gくらいまではけっこう一致させられるのですが、
重い側はどんどん離れていく。

と言って、重い側に合わせようとすると、
カーブが違うので、全部合わなくなってくる。

玉の重さに関して何らかのパラメータが存在するのかも???






  

Posted by C.A.M. at 11:37Comments(0)バレル内の計算VSR10