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08月11日

インナーバレル

ares M40A6 いじりのつづきです。



Raven 01+というインナーバレルを使ってみます。

もとのは長さ335mmなので95mm長いです。


アウターバレルぎりぎりまでの長さにするには、82mm切ることになります。
すると長さは、348mmとなりノーマル比+13mm。

とりあえず430mmそのままの長さで組んでみて、データを採って、

と考えたのですが、初速オーバー。
バレル長さ2種類のデータが採れるつもりだったのに残念。
即刻分解です。
もっと弱いスプリングがあればよかったんだけど。。。






348mm長さに切断。
先端はファンネル形状に。

ペーパーで仕上げ。






試し撃ち。

まずはホップゼロにして
重力ドロップを確認します。

ホップパッキンを完全に引っ込めると玉ポロするので、

水平から100mm上を狙います。
仰角をつけて、bb弾が銃口に向かって転がっていかないようにする作戦です。


仰角をつけて狙うと着弾高さは水平に狙った時より少し上にズレる計算です。
ここでは約11mm。

弾道計算値110mmに対して、実測105mmだったので、
バレルの上下方向の傾きはほぼオッケーかなと。

左右はやや左向きなのをまだ直してません。



つづいて、
いつもの ホップ弱めな抜弾抵抗60gfにセットして、
10発 x 3セット @11m。

同じ穴ぼこに入っていく時と、
変なとこに曲がって飛んでいく時がほぼ半々??
なんかちょっとクセのある散り方?




おまけ
スプリングのプリロードが増えないように、
スプリングガイドを加工してスラストベアリングを入れました。

が、スプリングの伸びが良くなったのか、
Oリングの潤滑剤が効いたのか、
初速は下がりませんでした。

追記ーーーーーーーーーー
このスプリングガイドは、皿の部分と棒の部分は別体で
ねじ込みになっているのですが、
そうとは知らずに棒を切り落としてしまいました。

正解は、
まずφ7の棒の部分を回して外し、
皿の側のφ12のところを長さ5mmφ6に落として
ベアリングがハマるようにすればオッケーです。


僕のは、
切ってしまったφ7棒にM5のメネジを切って、
長めのイモネジをネジロックしてオネジとしました。
皿の方の部品からはオネジの残骸をほじくり出して、
なんとかリカバリ。




  

Posted by C.A.M. at 18:38Comments(0)弾道計算ARES M40A6

2021年07月23日

しょそくのてーか

ares M40A6いじり
のつづきです。


とりあえず玉がまっすぐ出るようになったので、
ホップのテスト。

まずは調整ネジの位置とホップ強度(抜弾抵抗力)の測定。
調整ネジを90°ごとに回して、その時の抜弾抵抗力をタマコロ棒で測定。
パッキンは一撃60°。
押しレバーはテコ比0.76。
ネジピッチは0.5mm。


以前測ったものとはレバーの形状が違うので、少々の違いがあるけど、
まぁ、だいたいは同じ感じ。

それぞれのホップ強さの時の初速を十発づつ測定。

ホップ強さを変えてから最初の二発くらいはちょっと高めに出るみたい。


抜弾抵抗力が強くなると初速は大きく落ちていきます。

これは、シリンダー周りがまだノーマルなので、ピストンが負けているようです。
VFC M40A3では、重いピストンを作って、加速ポート加工をして、ある程度ピストンにエネルギーがたまってから抜き弾抵抗に立ち向かうようにして
よくなったような。



つぎに、
7m距離でマトに向けて撃ってみると
ホップを強くしても着弾位置が上がるわけでもなく、
感覚的にはなにがかわっているのかわからない。。。。
ホップ最強では、初速が落ちすぎているせいか、ものすごいドロップ。

なんだかさっぱりわからないので、
弾道計算してみると


おう、現実の結果とだいたい合ってるみたい(笑
初速の低下との複合で着弾高さはなぜかほとんど一定な感じになってしまっていますね。



そして、
これを”自家製のバレル内の計算”でやってみたのですが、
計算があわなくて初速の大幅低下とはなりませんでした。


何かパラメータの設定落ちがありそうです。


実物では、抜弾抵抗力220gfでも玉詰まり寸前な感じなのですが、
もののためしに
ありえないくらい強い抜弾抵抗(500gf)で計算してみると

ピストンが行ったり来たりしながら進んで、結局、発射されてしまうこととなってしまっています。

行ったり来たりが2〜3回までするのはありそうですけど、もっと減衰しながら振動収束するんではなかろうか?

シリンダ内の圧力のピークがだんだん高くなるのはおかしいのでは。

このピーク値の計算が下がらないから初速の計算値も高くなってしまっているような。。。。  ← 妄想です。



追記
ピストンの摩擦力はエネルギが消耗(多分熱となってどっか行く)するので、バネのエネルギが減衰しなきゃいけないはず。
→アブソーバー、ダッシュポッド系いうんだっけ?
摩擦力実測値120〜140gfくらいでした。

  

2021年02月05日

初速のばらつきと着弾位置

うちのだと初速のばらつきは0.5〜1m/secくらいはあります。
1〜2%くらいということかな。
某有名どころのブログさんのところで、初速のばらつきは0.2m/sec(約80m/sなので0.25%))という数字が出ていました。
ということはうちのはマダマダということで、さてどうしようか。

考えついでに、
この初速のばらつきで、
着弾ドロップ量はどのくらい違ってくるのかを
弾道計算してみます。

0.28gの玉で、初速80m/secで水平に撃ち出し。
エネルギーは0.90J。

玉のドロップ量は、
10mでほぼゼロ、20mで55mm、30mで300mm。


弾道はこんな感じ。

30mでドロップ量30cmというとホップ設定が弱そうなイメージですが、
このホップセットで0.25gの玉にして弾道計算すると

弾道はこんななので、特別弱いわけでもないかと。。。



本題に戻って、
某有名どころのブログさんを模すため、
初速を0.2m/sec変化させ、79.8m/sec(エネルギーは0.89J)で計算してみます。

玉のドロップ量は、
10mでほぼゼロ、20mで56mm(比1mm)、30mで302mm(比2mm)と出ました。
これはほとんど差は出ないといっても良いくらいですね。


次にうちの程度の初速ばらつき具合を模して、
1m/sec変化させて、初速 79m/sec(エネルギーは0.87J)で計算します。

玉のドロップ量は、
10mで2mm(比1mm)、20mで62mm(比7mm)、30mで325mm(比24mm)と出ました。
これだと20mくらいから差がないとは言えないくらいは違ってきているのかなと思います。

まとめ表





もしこれが、
シリンダ、ポンプ側の要因ではなくてチャンバ要因だったりすると、
ホップパッキン抜け出し時のばらつきということになるかと思います。

もしそうだとすると、
抜き弾抵抗の変化によってホップ回転数も変化して、
それによって、
ドロップ量がさらにばらつくことになるかと思います。

つづく
  

Posted by C.A.M. at 13:54Comments(0)弾道計算抜弾抵抗力

2021年01月18日

くーきてーこー @さむいとき

雪でクルマ遊びに出れないので、
おうちで てっぽーいじり。


久しぶりの測定。


重い玉はドロップ量が大きいので、照準を上に。



玉の重さと 空気密度?に 負けて初速がずいぶん低いことに。。。
(これは0.43g)


きちんと狙って撃った。
(けど、スコープのフォーカスがもうちょっと近距離側に足りなくて視差が出るので、左右にバラける?)

一番まとまった0.40gでこんなもん。

ほぼ水平(なんだけど厳密には2MIL※1上向きだった)に撃って、ドロップ量は130mmほど。
ホップ調整は0.25gの玉でちょうどいいくらいなので弱め。(タマコロ棒で抜き弾抵抗60gfくらい)

スコープは実験のため、銃身と平行にセット(のつもり)してるので、
照準からは、スコープと銃身のオフセット分56mmとドロップ分の合計で、
186mmほど下に着弾していることになります。

玉の重さも公称は0.40gだけど測ってみると0.41gちょっとあるようで。。。
じつは、いろんなところがシビアに見るとなるとメンドー。


玉ごとの集計表。



まだ空気抵抗係数を探る実験となっています。
寒い時は空気密度が大きくなって空気抵抗力が大きくなりますが、
計算中に空気密度のパラメータは入っているので、
空気抵抗修正係数の実験に影響は出ません。
というか影響するようではシミュレーションになりませんね。

夏の30℃でも冬の5℃でも
空気抵抗修正係数はほぼ1.00付近になっていますが、

今回、重い玉を使ったところ、
重い玉で修正係数が大きく、軽い玉で修正係数がちいさく出るような傾向がはっきりしました。

これは玉の重さというより、玉の速度によるんじゃないかな? ←妄想です。

だとすると、
以前変更した空気抵抗係数のフィッティング式から求まる値

これによると速度が遅いほど空気抵抗係数が小さくなってる感じですけど、
これを0.48くらいの一定値にしたら、良かったりしそうですねぇ。


補※1 2MILは2/1000。 10mで20mmの角度。 約0.11度。

  

Posted by C.A.M. at 11:02Comments(0)弾道計算BB弾

2020年08月24日

はこづめ

弾速計の発展オプションでいろいろ機能を盛り込んだら
箱に入れるのがとても大変になってしまい時間がかかりました。

いちお、使えるようにはなりました。




。。


。。。


約1ヶ月前

ちょっと大きめなようですが、この箱に決めて、
まずは基板を切り出しました。スタートです。


こういうのってきちんと加工されていないと残念な感じになるので、一生懸命計算して加工図面を書きました。
手でやるとどうしても斜めやギザギザになってしまうので。


メンドーでも手間暇かけてDRO付きミニフライスで加工しました。
が、なんか間違えたようで1mmほどあちこちズレてます。
ゼロセットまちがったのかな???

電子工作と言っても、”道具”に作るためには細かな機械加工をするところが多くて大変です。



電池やら液晶やらで基板の面積が小さいので表側にも2枚目の基板を入れます。



液晶と基板はちょっと距離があるので、ピンが長いソケットを使いました。
このために買い出し。
なかなか あるものだけでは作れません。
やっぱり箱が大きすぎたかな。特に厚み方向。



2階の基板にスイッチと気温気圧湿度センサとモーションセンサ、LEDの取り付け。
空中配線のためのウレタン被覆線を買い出し。
いろいろかかります。



1階の基板にマイコン、LCDソケット、SDカード。

1ー2階の基盤をつなぐためのフラットケーブル。
これも買い出し。

コネクタの付け方で何通りかのケーブルができるので、けっこうややこしい。
コネクタの位置関係とケーブルの折り曲げ方でこんがらがります。。。。

このケーブルのコネクタは結構高さがあるので、
ここで、厚いケースにしておいてよかったことが判明!


裏面にリアルタイムクロック。
これもまた買い出し。2〜3000円の買い物が何回も続く。。。。


最近は、両面スルーホール基板を使っています。

というのは、
自分の場合、一品製作なので、よく配線まちがったり、回路まちがってたりするんです。
そうすると、ハンダ吸い取りやら部品取り外ししないといけないのですが、
片面基板だと、銅箔が剥がれてしまうことが多いです。
けれども、
両面スルーホールを使うと この穴の周りの銅箔が丈夫なので剥がれることがありません。

そんなことで、
両面基板を使うようになったのですが、
せっかくなので裏面にも実装する練習をしてみました。



SDカード、弾速計接続用φ3.5ピンプラグ、マト側センサユニット用流用LANソケット(LAN通信しているわけではありません)
スリットや穴もフライス で加工したのできれいではありますが、やっぱり寸法ミスで1mmほどあちこちいってます。
刃物径の補正方向を間違ったのかな????よくわかりません。。。



とりあえず不要なスコープマウントを切り刻んで、マウント。
こういうのは手慣れた金属加工なので、スムースに進む。


最後に、軽く考えていた電源スイッチで思いっきり悩みましたが、



なんとか
箱詰めが完了しました。

最初は箱が大きすぎるかもと思いましたが、結果、これで良かったみたいです。





なんですが、
もりこみすぎてマイコンのプログラムメモリーが足りなくてSDカードが使えません。。。。。。

また買い出し必要です

  

Posted by C.A.M. at 20:08Comments(0)弾道計算

2020年07月21日

弾速計の使い方 の14 IR 〜Cd仮決定



素直にセンサ(フォトトランジスタ)とLEDを赤外線タイプに変えました。
赤外線なんて言っても目に見えないだけで、
自然光には普通に含まれてて、可視光とおんなじことなんじゃね?
と思ってましたが、
波長940nmの光は、水蒸気なんたらで地上では存在が少ないらしい。。。

そんなわけで
やっぱり可視光の緑やオレンジでやった時より検出が良いみたい。



と、
弾速測定器の製作と空気抵抗力を求めるための測定を進めています。


測定の方は、

いろんな条件で採ってみてます。
ホップはどんな影響があるのかわからないので、弱くしてます。



各条件によっての修正係数の傾向を見ていますが、
とくに規則性は見つからず、ばらついているだけのようにみえます。

ここまででは、
修正係数は1.16〜1.17くらいということになりそうです。
とすると
空気抵抗係数は、0.46〜0.47くらい。


球体の空気抵抗係数はいろいろなデータがある中で、

これがいままでの計算で、シキノートさんのところで見たものです。

いろいろ検索する中で見つけたのが、

このフィッティング値。

上の表のMorrisonさんのフィッティング式では、乱流域まで含めた広範囲に適用できるものでしたが、
こちらは層流域のみですが、
BB弾で一番肝心なレイノルズ数が10^4の領域では
もとになってるヘルマン・シュリヒティングさんの実験値に より近くなってるみたいです。


グラフで見ると
どうやらうちの実験では、
こちらのClift &Gauvinのフィッティング式を用いた方がしっくりきそうです♪




  

Posted by C.A.M. at 12:28Comments(0)弾道計算

2020年07月08日

空気抵抗力測定の合間に妄想

弾速測定器の調子が出てきたようなので
ヒマをみては測定してます。



撃ってるカッコでノートに測定値書くのは身体痛くなる。。。
メモリーするようにしたい。


で、
測定の合間にお勉強。

シキノートさんのところにも参考文献になってる

ゴルフボールの揚力と回転減衰の論文。


これによると、
空気抵抗係数と揚力係数はスピンパラメータの関数になっていて、
レイノルズ数には依存しない、というような話し、
なのかな?


スピンパラメータというのは飛んでいく速度とホップ回転数の比みたいなもの。
ホップ回転が強くて ゆっくり飛んでるときはスピンパラメータは大。
ホップ回転が強くて 速く飛んでるときはスピンパラメータは小。
ホップ回転無しで飛んでるときは速度によらずスピンパラメータはゼロ。

BB弾では、
推定ホップ回転数が0〜200rps強(〜300rpsくらいまでは現実的?)、
飛翔速度が30〜100m/sec程度なので、
おおまかにSp = 0.01〜0.1あたりかと思います。


ゴルフボールでは表面のディンプルで乱流域に持ち込むように作られているため、

空気抵抗係数が0.25くらいのようです。

ゴルフボールの直径はBB弾の7倍ほど。
速度は最高で80m/secとのことなので、BB弾より気持ち低めなようです。

よって、
レイノルズ数は100000〜200000あたりなので、
もし、ディンプル無しのゴルフボールだったら、

真球の空気抵抗係数の図から、層流領域であり、係数は0.4程度のはず。
これなら、BB弾もほぼ同じに考えられたかもしれないのに。。。


なので、
ディンプルの無いBB弾に、
この論文の実験内容がどの程度有効なのか?見当もつかないです。
が、
考え方の参考程度にはなるはず。。。




実験結果によると

空気抵抗係数Cdはスピンパラメータによって右上がりとなっています。
グラフの線は左側の方ではほぼ平になっているので、これが延長されると考えれば、
BB弾ではSpは0.1以下のようなので、(グラフ範囲よりさらに左側)空気抵抗係数はほぼ一定なのでは?と推測されます。


同じように揚力係数CLの方を見てみるとこれは左側を延長してみると右上がりのままではないかと推測されます。
つまり、BB弾のスピンパラメータ範囲でも揚力係数はスピンパラメータの関数になっている可能性が高いです。
とすると、ホップ回転が弱い時、揚力係数は小さくBB弾のドロップ量は大きく、
ホップ回転を強くしていくと、揚力係数が大きくなり2時曲線的にホップアップ量が大きくなる。
という推測ができます。

というのも、
抜き弾抵抗力とホップ回転数の計算をでっち上げで弾道計算していますが、
ホップの強弱で、揚力修正係数がこれに近い変化をしているようなのでした。
ホップ回転が弱い時 揚力が小さくて、修正係数を0.4とか小さくしないとドロップ量が合ってこない。
ホップ回転が高い時 揚力が計算値に近くなり、修正係数が1.0で着弾高さが合ってくる。



あと、
BB弾の場合では、飛翔速度の低下が大きく、ホップ回転数の減衰は小さいと推測されているので、
撃ち出されてから、スピンパラメータは高くなっていく傾向かと思います。
とするとスピンパラメータとともに揚力係数が大きくなるということは、
遠距離で弾が浮く感じの原因になっているのでは?とか。。。。



↑ 全てが妄想です。

追記ーーーーー
BB弾にもディンプルをうまくつけられたら空気抵抗が減るのか?
でも、ゴルフボールとはレイノルズ数で1桁ほど違うため、
表面の細工だけで乱流域に持っていくには遠すぎる?

たぶん、
できる事柄なのなら、すでに誰かがやっているはず。
なので、
きっと無理な事柄なんでしょう。


  

2020年06月29日

弾速計の使い方 の13 0.43g

いままで、センサータイムアウトで計測できないショットが多かったのですが、
原因はUSBバッテリーのノイズでした。
電源を変えたら成功率90%ほどになりました。


重いBB弾 0.43gで実験してみます。


初速は59m/secくらいですが、7.3m先のマト地点での終速が52.7m/sec。
慣性力の勝利ですね。


弾道計算値の合わせ込み。

Faith A. Morrisonさんの球の空気抵抗係数のフィッティング式から求めるとCd=0.40付近となります。
その計算が上の方の表2。
初速を実験値に合わせると、終速が高く、着弾時間も短いです。

これを実験値に近づけるために空気抵抗力の修正係数をたてます。
初速を実験値に合わせながら、修正値を増していくと(空気抵抗力が大きくなる)終速が低くなり、着弾時間が長くなります。
終速はあんまりあてにならない数値なので、着弾時間が合うように調整していきます。
この実験では修正値が1.20のとき着弾時間がほぼ一致しました。
今までの実験とほぼ同じ数値です。


その時の弾道計算の設定パラメータです。

ホップに関するところはマト紙地点での弾道のドロップ量をだいたいでみているだけです。
常識的なホップ回転範囲なら空気抵抗力への影響はほぼないと思います。

約7mの距離では、0.20g〜0.43gの弾において、修正値1.17~1.20でした。
11mの距離では、小さめの1.15程度の数字が出てきているので、なにか別の要因があるのかもしれません。






  

Posted by C.A.M. at 21:31Comments(0)弾道計算

2020年06月28日

弾速計の使い方 の12 GBB

あらすじ

弾道計算をやってみている中で、ホップ回転数が未知数です。

あちこちのHPなど見ると、大体のところはわかっているようなんですが、
測定は超大変というか、今のところ不可能に近い感じです。


なので、
とりあえずホップ回転数はおいておいて、
実験で求めることができるであろう空気抵抗力ははっきりさせておこう、
ということから
銃口初速と着弾終速を測り、その差から空気抵抗係数を求めるつもりでした。

しかし、
速度を測ると言っても、距離を置いた2つのセンサの間を通るのにかかった時間から求めることになります。
センサのオンするタイミングというものがあるので、単純にセンサ間の距離から求めてもばらつきがあります。

とくに終速側は、弾のちらばりに対応できるようにセンサのスクリーン範囲を広くしているために
タイミングのズレが大きくなることがあり、結果速度もばらつきが大きくなってしまいます。

そこで、初速と終速の差ではなくて、
銃口初速と
銃口位置のセンサからマト位置のセンサまでにかかった時間
を測定値(つまり着弾までの平均速度に相当)とすることにしました。

初速や終速の2つのセンサ距離は100mm以下ですが
マトまで距離は7000〜12000mmとはるかに大きいので、センサオンのタイミングのばらつきはほとんど影響なくなってしまいます。


初速側は市販の初速計を信じることとして、
その初速で打ち出された弾の弾道計算を行い、マトまでの距離と着弾時間が実験で得た測定値と一致するように空気抵抗力の修正係数を調整しました。


という流れです。






いままでは初速の変化が少ないコッキングでやっていましたが、
幅広いデータを測定してみてもいいかなと思い、
GBBでやってみました。





初速はかなり変化します。



空気抵抗力の修正係数は1.19となりました。



その時の弾道計算のパラメータです。

いまのところ
だいたい1.15〜1.20くらいにおさまっているみたいです。



  

Posted by C.A.M. at 22:11Comments(0)弾道計算