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

2021年09月07日

ホップと初速(VSR版) の2 玉の重さと初速最大位置

VSR測定のつづきです。


Gスペックのマズルキャップはホットボンドのようなもので固められているようで、
けっこう温めないと緩みませんでした。
(うちのヒートガンでは無理みたいで、バーナー使いました)
ネジは普通の右ネジなので反時計回りに回せば緩みます。
冷えてくるとまた回らなくなるので、厄介でした。

アウターバレルがボロボロに。。。face07


本題です。


ホップの強さを変えて初速を見たところ、
0.20gの玉ではホップ最強が最も高い初速となりました。
ところが、
0.28gでは10〜12クリックあたりが最も高い初速でした。

なので、
初速が最も高くなるホップ強度は 玉の重さによって変わるのでは?
と思いました。




ジッケン


まずは、
軽い方0.15g。




0.20gの時と同じ感じで、ホップを強めた方が初速が高くなる傾向です。


続いて、
重い側、0.40g




こちらは、ホップが強いほど初速が下がる傾向がはっきりしました。





バレル内の計算で正確にシミュレーションできれば良いんだけど。
うちのはどーも間違ってる。。。。



  

2021年09月05日

ホップと初速 (VSR版)

ところで、

このGスペックのボルトハンドル、
レシーバーの溝とほとんど噛み合っていないんですけど、
素のVSRのm700風ハンドルだとかみあっているのかな???

追記ーーーーーーーーーー
良く観察したところ、

ここの段差でかみ合ってました。
が、かかりが浅すぎてやっぱりダメみたいです。
ーーーーーーーーーーーー


本題

VSRの測定つづきです。

ホップ調整レバーのクリック数と抜き弾抵抗力の関係を測ります。
このホップパッキンは転がる感じがないせいか、玉コロ棒だと不安定でうまく測れませんでした。
なので、普通の玉棒とバネばかりにて測りました。

チャンバー分解はまだなので、ホップレバーの寸法不明。
よってグラフの横軸はクリック数です。

つづいて、2〜3クリックごとの初速の測定。




10〜12クリックあたりが初速の最高値でした。
でも、最高と最低で1m/sec弱しか差がないので、ほとんど一定といってもいいくらい。

人様のHPなど見てみて比較しようと思ったら、0.20gを使われていますね。


よって、
0.20gでデータ採りなおし。



ホップ強めていくと初速が上がっていくパターンのよう。
玉の重さが違うと頂点の位置が変わるのかな???

人のをみると90m/s以上のようですけど
うちのは低め?


買ってすぐの時はもうちょっと高かったようで、

0.28gで82m/sだったようですが、
今は78m/sくらいまで落ちてる。

心当たりは
Oリングのグリス???


いろいろ難しいものですね。


  

2021年09月02日

玉の重さ

BB弾の重さ測定 メモ書き。

ノートとかに書いておいても、
すぐどっかいっちゃうので
ブログにしておくのが一番よく見つけられるよう。


10発の重量を測り、平均。


アクリビス バイオ 0.15g

実測 0.152g


G&G プラ 0.20g

実測 0.200g


G&G プラ 0.25g

実測 0.253g ← やや重め


プレシジョンマックス バイオ 0.25g

実測 0.251g


G&G プラ 0.28g

実測 0.279g


G&G バイオ 0.28g

実測 0.278g


プレシジョンマックス バイオ 0.28g

実測 0.277g ← やや軽め


BLS プレシジョン プラ 0.30g

実測 0.300g


BLS プレシジョン プラ 0.32g

実測 0.324g ← やや重め


BLS アルチメイトヘビー プラ 0.36g

実測 0.362g


BLS アルチメイトヘビー プラ 0.40g

実測 0.400g


BLS アルチメイトヘビー バイオ 0.43g

実測 0.439g ← かなり重め


BLS アルチメイトヘビー プラ 0.48g

実測 0.481g



公称値とは結構ずれているものもあったりするので注意が必要です。



実験するには、いろいろ要りようになって、
なにかとお金がかかります。




  

Posted by C.A.M. at 22:05Comments(0)BB弾バレル内の計算

2021年08月31日

ピストンの計算の1.4 ストロークスペーサー

ピストンの運動の計算の前にもう一点。


ストロークスペーサーは、シリンダーのヘッド側に入れて、ピストンの終端側ストロークを短くするもののようです。



簡単に考えて、
コッキング時のスプリングたわみ量は変わらないので、
”ボルトをコッキングする時のストロークが短くなるだけ”
と思っていました。
初期荷重が大きくなるのでボルトを引く仕事量も大して変わらないのではと。




バレル内の計算で求めると、
弾が発射されるのはピストンストロークの2/3くらいのところらしいので、
後半の30mmほどは無駄に排気しているだけのようです。
その証拠に、エアブレーキロッドなるものの長さが20mmほどもあって、
これはノズルを塞ぐわけなので、この間は玉に対しては仕事をしていないということ。

実際エアブレーキロッド無しのピストンにして、25mmほどのスペーサを入れてみても、初速は変わりませんでした。



と思っていましたが、
まじめにバレル内の計算にストロークスペーサーを取り入れてみると、
そんな簡単ではないみたいです。

まずその前に。
圧力を2気圧まで上げるには、ストロークの半分までピストンを進めなければいけないということです。
圧縮前の容積が半分になった時に2気圧になるわけです。
シリンダの径や長さをいろいろに変えても、この原則は変わらないはず。


それをふまえて。
スペーサーを入れるとストロークが減ります。
たとえば20mmのスペーサーを入れるとストローク90mmだったものが70mmになります。
ストロークが減った分、ピストン位置がスペーサーを入れる前と同じでも圧力は高くなっているはずです。
入れる前は45mm地点で2気圧ですが、入れた後は35mm地点で2気圧に達し、45mm地点では2.8気圧になる計算です。


ただし、
これはノズルを塞いだ時の簡略化した時の話であって、
玉を押すときには、
玉が進んでいく分のバレル容積がプラスされるので、
ピストンの受ける反力が違ってきて、
同じバネであっても、
ピストン位置と時間の関係には変化がでると思います。
でも、もしかすると、玉が銃口から出るタイミングが早まるかも。  ←妄想です。


たぶん、
チューニングをすすめていくと
圧力を早くあげたいという場面が出てくることもあると思いますが、
そういう時に有効になるかもしれません。

加速ポートは、ピストンの速度は早めに上がりますが、シリンダ内の圧力の上がりは遅くなる方向かな。

まずは現象があって、それを科学で立証して、
ある程度までを計算で検討できるようになったらおもしろい。




  

Posted by C.A.M. at 12:34Comments(0)バレル内の計算

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28日

ピストンの計算の1.3 つり合い(VSR10版)

ワールドスタンダードなエアコッキングエアソフトガン VSR10 Gスペックを
分解してピストンの計算をやり直しました。

今後、バレル内の計算はVSR10 Gスペックを使って進めます。

前回と同じように
ノズル先端を指でふさぎ、
ピストンをゆっくりもどしてやると

45mmほど戻ったところでつりあいました。
が、
すこしばかりOリングからのエア漏れがあるようで5秒で1mmほど動いていきます。




ピストン前進端位置。



コッキング位置。


この時、
シリンダーのスリット前端からOリング溝の中央あたりまでが約12mm。
これが、加速ポートの寸法となるはずです。



スプリングの寸法を測りバネレートを計算。
バネ自由長の状態でピストン前面がシリンダから1mm飛び出していて、
シリンダヘッドのねじ込み量が9mmなので、
バネのプリロードは10mmとなっているはずです。

バネの自由長は199mmなので、
ピストンが前進端位置の時のたわみは10mmで、バネ長は189mm。

ピストンがコッキング位置の時、ストロークは95mmなので、
たわみが105mm、バネ長は94mm。


ついでにピストンの寸法を測っておきます。
シリンダ内径はφ22.6らしい。
ARESのSUSシリンダの方と同じ。

Oリング溝はやっぱり深くてガバガバ。



ピストンOリングは、たぶんP-18なんだろう。






ケーサン

バネレート

ハカリで引っ張った結果ともほぼ一致。







ノズルを塞いだ時のピストンの釣り合い位置の計算は
46mm戻ったあたり(グラフ値では49mm位置)になりました。
また1mmほど合いません。
圧がかかってOリングがシリンダ内面に押し付けられて摩擦力が高くなる???とか
よくピストンの頭にリング溝まで穴が開けられているのがありますが、
あれもガバガバな溝の中のOリングに圧をかけるためなのでしょう。  ←妄想です。

(前に進む時にはOリングはシリンダとの摩擦で、溝の後ろの壁に張り付く)

けどまぁ、だいたいはオッケーかと。





うちのシリンダ、ハズレだったようで、

溝の前側アールのところに大きなバリが出ていました。
まだ数十発しか撃っていないのにピストンがボロボロ。。。。



  

2021年08月27日

ゔぇすあー

弾道計算は、
BB弾が銃口を出た瞬間から後の現象なので、
発射装置の諸元はケーサンに関係してきません。

初速とホップ回転数だけ決まれば良かったので、
マイナー銃でデータ採りしても問題は無かったわけです。


しかし、
バレル内の運動計算では、
銃の機械的特性によってウンドーのほとんどが決まってくるために、
メジャーな銃を使った方が、
ネット上でも、データの共有とか、答え合わせもやりやすい、
と、妄想しました。

↑お買い物の言い訳です。





シリアルナンバーは


ネット上では70072とか70050とか存在しているようなので、
製造ロットと関連あるらしいです。




Twitter カムのらくがき帳
  

Posted by C.A.M. at 10:31Comments(0)バレル内の計算VSR10

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