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。。。
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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09月04日

どーにゅー APS的

やっとVSRにスコープが載ったので、
試し撃ち♪




今までのコピー紙のマトだと破れてしまって、
着弾点が密集してるところはなんだかわからないので、
APSターゲット紙(もどき)を導入しました。

APSとは、
Air
Precision
Shooting
だそうです。


まずは、いままでのコピー紙用の箱の中に入れて撃ってみたけど、

玉が飛び散る。。。




APSのターゲット紙(練習用)は、
2枚重ねになっていて、

上の紙にはセロテープを貼っておく。(破れ止め)


上の一枚を剥がすと

下の紙は複写になってて、着弾跡が付いていると。
ほほほぅ、なるほど、これは見やすいかも。


売ってるターゲット台を参考に
スコープの空き箱でコーサク。

的紙を手前に少し傾けてるのがポイントなのか?
でも、ホップ回転が残っていると下向きに跳ね返るんでしたかね?



VSR @7.5m(ちょっと近い)

狙点位置が高いのは、スコープの光軸を銃身軸と平行にセットしているためです。
銃身軸と光軸のオフセット値=55mm分のズレがあります。
もう10mmはホップ弱めのため、重力落下分です。
ゼロインをしていないので、この平行な軸線はどこまでいっても平行なので、
7.5mでも55mm、700mでも55mmです。

重力落下分は玉の飛翔時間で大きくなっていくため、距離が遠い、玉速が低い、と大きく落ちることになります。
今はまだ弾道実験継続中なので、この軸線のズレを計算から簡単に排除できるように平行を保っています。

ついでに、ares M40A6も@7.5m

これはスコープのオフセット75mmなのと落下分がやや大きめなので、105mm上、
左右のずれがあるので右へ6mm、
狙点をずらしています。



撃ってる時は、撃ちやすかったけど、



結果はおんなじだなぁ。。。




スコープのピントがきちんと合うのと合わせられないのの差、
銃の重量は重い方がピクピクしない?、
ストックの下のモノポッド、これが一番撃ちやすさかな。慣れないうちは狙いにくくはあるけど。
トリガータッチとかは、よくわからんです。。。

やっと
集弾データとりの入り口に立てた気がしました。




  

Posted by C.A.M. at 12:09Comments(0)ARES M40A6VSR10集弾

2021年08月30日

玉の重さと初速 (VSR編)

VSRのデータを 今までのマイナー銃と同様の方法にて採っていきます。

ホップは6クリック(抜き弾抵抗 約60gf)にして、
BB弾の重量を変えて、初速を測ってみます。




初速のばらつきは小さいようなので、
各重さで5発づつの平均としました。



エネルギーを見てみると、

(玉の重さを公称値から実測値に修正したので、グラフ上の位置が初速のと少し違ってます。)
0.36gあたりにピークがあるようです。

シリンダとバネやバレル長その他のセッティングでこのような特性として、
自分ちで売ってない重量弾を使っても初速エネルギーがオーバーすることがないようにしているんだと思う。
さすが日本のモノツクリ。

以前採ったares M40A6のデータでは、
0.48gまで重くしてもまだエネルギー上昇中のようだったので、
グラフにしてみると

0.43gあたりにピークがあるようです。
0.48gより重い玉は持ってないのでこの先はわかりませんが。

これはこれで重量弾用には良いセッティングなようです。

このデータは、たしか内径の小さなインナーバレルを試していた時のものなので、
ギリギリだったようです。
即刻、ノーマルのインナーバレルに戻して、現在は余裕を持たせてあります。

軽い玉でオッケーでも、重い玉だとアウトということもあるので、注意が必要です。


ついでにVFC M40A3では、

これは、軽量弾向けってことなのかな?
メジャーな0.2〜0.3gあたりを使った時にエネルギーがほぼ一定ということを狙ってる?
(これ購入は2014年頃の最初期ロットなので、まだ重いbb弾って出てなかったのかも?)
これはバレルが長めでスプリングが弱めなので、
上の2つとはセッティングが違ってくるのでしょう。

素のVSR(Gスペックじゃないやつ)はこれに近いんじゃないかと予想。。。
データ採りは、誰かよろしく。



これらはホップが弱い時のデータなので、
ホップが強い時のデータも見てみないといけないような。。。。


追記 (08/30)ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
ares M40A6のデータが不適切であったので、
本日の仕様にてデータを採りなおしました。
前回との違いはインナーバレルの内径です。
前回..raven6.01+ φ6.02
今回..ノーマル   φ6.06
他にスラストベアリングとか入れてスプリングのプリロードが上がっていたかもしれません。← 記録なし








前回のタイトバレルの時と違って、エネルギーの変化度合いが少なくなっているように見えます。
ピークも、わかりにくくなり、0.25g〜0.40gまでほぼ一定な感じ。
0.43gの玉はどういうわけか初速、エネルギーとも低くなっています。
外径が小さめにできているのかも。。。

バレルの内径によってエネルギーの変化度合いが変わるとなると、これは結構難しいことになっているのかもしれません。

あと、BB弾の公称値はあてにならないようなので、測定が必要そうです。




  

2021年08月25日

ピストンの計算の1.2 つり合い(訂正版)

バレル内の計算のつづきです。



計算の1は、圧力の計算のところで加速ポート分を計算に入れてなかったので
間違いでした。

ついでに、
ノズル分の体積とピストンの摩擦力も入れてみました。



ケーサン






43mmいったあたりでつりあう計算となりました。
(グラフのピストン位置でいうと、90mm-43mmで47mm位置あたり)

ほぼぴったし
といってもいいのではないかな。

ただこれ、
ピストン摩擦力とノズル体積分はほとんど影響はなくて、
加速ポートの間違い分の修正だけでもほとんど同じ結果でした。



次回こそは、運動方程式で動きを見てみます。

つづく
  

Posted by C.A.M. at 18:19Comments(0)ARES M40A6バレル内の計算

2021年08月24日

ピストンの計算の1 つり合い

バレル内の計算がよくわからないのでお勉強。

まずは簡単そうなところからひとつづつ確かめます。


ピストンをいっぱいに引いてから、
ノズルを指で塞いでピストンをゆっくり前進させると

おおよそ、このくらいの位置で止まりました。

これは、
スプリングが元の長さに戻ろうとする力と
空気を圧縮して上がった圧力によってピストンが受ける力が
つりあった状態。


図を書いたけど、上の画像とは左右が反対になってしまった。



ケーサン



計算だと40mmいったあたりでつりあうようなので、
ほぼ合ってる。
けど2mm違ってる。
ぴったしにはならないのかなぁ??

追記ーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
圧力の計算中の加速ポート分が間違ってました。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

ノズル分の体積を無視したからかも。。。


次は、これを運動方程式で解いて動きを見てみます。

つづく
  

Posted by C.A.M. at 20:34Comments(0)ARES M40A6バレル内の計算

2021年08月20日

ホップレバー

ares M40A6いじりのつづきです。




ホップレバーはプラスチックです。

軸が亜鉛ダイカストのチャンバーに一体成形されているため、

抜き勾配があってφ3.0〜φ2.6のテーパーピン状になっちゃっています。

なので、
まずは、軸を改作。

いきなり3mmのドリルでやってしまったら大きめの穴になってしまい、
リカバリした結果φ3.5と極太になってしまいましたが、
まぁ、悪くないかな。
(一番上の画像は軸改作後のものでした。)

試し撃ち

なにも変わりません。。。
がっかり。




本題、
レバーを作る前に
チャンバー側の整形。





レバーの入るスロットの横幅を仕上げました。


vsrとかで、アルミテープ貼って調整する大事なところですね。



レバーはキー材から。






レバー部はできました。


押しゴムはt2のゴム板を貼ってからテキトーに薄く削ぎました。
イチオー狙いはちょうどいいホップ具合の時に水平になるように。


抜き弾抵抗60gfの時のでっぱり具合。


210gf(実使用上ほぼマックス)の時のでっぱり具合。
まだ出せますが、玉詰まりしてしまいます。


で、
撃ってみましたが、

カワリバエはしません。。。




玉選別した際に、軽すぎで除外したものを使ったから、
というわけでもなさそうなのですが。


結果が出ないことばっかりやってると
講釈タレになっていそうです。

  

Posted by C.A.M. at 20:35Comments(0)ARES M40A6

2021年08月19日

Oリング

ares m40A6 いじりのつづきです。

Oリングって
ぐにゃぐにゃして測りにくいので、
現物があっても、どの型番なのかさっぱりわかりません。



それらしいのを買ってみて、並べてみれば、
なんとか探し出すことはできます。


そんなんで、
買ってあった太いのの方だと勘違いしてしまって、
その溝寸法で加工してしまいました。

大失敗。





シリンダ内径は

ノーマルアルミがφ22.2、
TX system co2用のステンのがφ22.6と
違ってたので、
ステンの方に組んでみたら使えそう。   
ちょっと溝が大きくてスカスカな感じですが、
漏れは無し。
摺動抵抗は70gfと小さくなった。

もったいないので、使ってみることにします。


そのせいなのかなんなのか、
撃ってみても

ぜんぜんカワリバエはしませんです。


ここまでやってきて、
そうだ、タマのせいかな?
しばらく選別してなかったので、またやってみますか。
  

Posted by C.A.M. at 13:26Comments(0)ARES M40A6

2021年08月18日

ピストン

ares M40A6いじりの続きです。


どーもエアガン関係のOリング溝寸法は疑問。。。

なのでピストンを作ります。

外径φ22.1くらい


穴掘り
φ12深97
スプリングが座るように穴の底面を平にしないと


真ん中に残った凹みはしかたない。


ここまでがタイヘン。



外径は見ながらできるから楽しい。
















が、
Oリング型番ミス。
太いもの(φ2.62)で作ってしまった。。。。
Oリング太いと摺動抵抗大きくなってる気がする。。。。
いや、外径が大きい分かな?


失敗です。

  

Posted by C.A.M. at 16:58Comments(0)ARES M40A6

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08月09日

玉の重さと初速 と バネとバレル内の計算

バレル内の計算がうまくいかないので、
データ採り。

まずは銃の諸元の測定
一番の要素はメインスプリング

スプリングの線径他を測定し、バネレートを計算。
確認として、コッキング時の引張力をハカリで計測します。
引きの時は大きく出るようで、
引き切った位置からコッキング位置までゆっくり戻す時の値が計算値に近いよう。

追記ーーーーーーーーーーーー
たぶん摩擦力の影響。
引くときはバネ力プラス摩擦力、
戻すときはバネ力マイナス摩擦力、
なんではないかな?
ーーーーーーーーーーーーーー


同じM40でも、VFCとaresではバネレートが結構ちがいます。





玉の重さをいろいろに変えて
初速を測定しました。


aresのM40A6は給弾レールに28発ほどの玉が残ってしまうため、
玉種のヘンコーは大変です。
なので、銃を逆さにして、



各三発ずつを手詰め。



ボルトをコッキングしたら、銃を前のめりにして、チャンバーへと玉をころがします。


初速データは、タマモニでSDカードへ記録。



ケッカハッピョー


0.15gではどちらも同じくらいの初速ですが、
玉が重くなるにつれVFC M40A3の初速(初速エネルギ)の低下が目立ちます。

逆に、ares M40A6では玉が重くなると初速エネルギは高くなっていくみたい。
初速だけ見ていた時には気が付きませんでしたが、エネルギー計算してみたら0.36g以上はアウトです。
(うっかりしてましたが1Jまでokではなくて0.98Jまででしたね。)

もしも、0.50gとか0.88gとかいう玉が売っていたら
どうなっちゃうんでしょうね?????


(これは銃口初速なので、規制値の銃口後1mでの値には少し余裕があるはずです。
弾道計算によると0.48gBBで0.995J@0mは、0.966J@1.0mくらいのようです。
ぎりぎりセーフだったということでお願いします。
この後、即分解し初速を低くしました。→ インナーバレルをノーマルへ交換)


んで、
バレル内の計算なんですが、
どーにも、計算値の初速が高くなり過ぎてしまいます。
実測の2割以上は高い感じです。



なので、
とりあえず、苦肉の策として
”バネの仕事の効率”なる係数を準備しまして(赤枠のところ)、
実測値に近づくように調整してみたところ、
効率70%という値を採用してみました。




現実世界、機械要素の中では
バネのエネルギーを、100%玉のエネルギーに利用できるわけはないはずなので。。。。。。
(熱として逃げる分が結構大きい気がする?)

機械の設計では
チェーンの伝達効率90%、ギアの伝達効率80%とかだったはずですから、
そんなイメージで。 ← 妄想です。


追記ーーーーーーーーーーーーーー
このバネ仕事の効率なる係数を入れてしまうと、弱いバネを使ったのと同じことになり、
運動の速度全体が遅く計算されるようになってしまって、
玉が飛び出すタイミングまで遅くなってしまいました。
銃に付けた加速度計の数値でタイミングを確かめてみたら良いかも。。。
ーーーーーーーーーーーーーーーーー



で、
そのバネ仕事の効率η=0.70での計算値は、
ケッカハッピョーの表にも書いてありますが、
M40A3では0.20gの時、
M40A6では0.28gの時に誤差が一番小さくなっていて、
そこから離れるほどに誤差も大きくなっていくので、
なにか速度とか玉の重さに関するパラメータのオチがあるのかも?
と思いました。

空気抵抗力とか粘性抵抗力とかは、
玉を動かす力と比べるとかなり小さいので、
もっと大きな柱を見落としている可能性が高いような気がしますです。

とか言っておいて、
ただの計算間違いかもしれません。。。。。


大きくは、バネの強さとバレルの長さの組み合わせ、
他に加速ポート、ピストンの重量、
これらのバランスによって、初速エネルギの変化度合いが変わってくるので、
バレル内の計算で正確にシミュレーションできると
工作の手間を減らせるんですけどねぇ。
こーさく と けーさん
どっちがメンドーなんだろ。 ← 妄想です。