2020年07月28日

傾斜角度

加速度センサをつけて
撃つ時の左右の傾きをLEDで警告したり、
撃ち出し時の仰俯角を記録しようと
テストしています。


とりあえずセンサー位置は銃口付近だったりしますが、
様子見のためのデータ採りです。


動作はけっこう敏感です。

加速度センサーなので、静止しているときは傾斜角に換算できますが、
動きがあると動きや振動の加速度を拾ってしまいます。


弾速計のセンサーがオンした時のデータでは、
すでに銃口から玉が15mmでていて、発射の反動やらで静止状態とは言えないです。
なので、
データはつねに記録しつづけておいて、
発射の瞬間までの5回分のデータを表示させてみました。



なにやら、発射の瞬間の銃の動きがみれてるよう?なので、
データを集計してみると


銃の前後方向の加速度accelXが大きく上下しています。
これはピストンが前進する時の反動かな。
バレル内の計算でもそうでしたが、玉が銃口から出てくる15msecほど前からピストンが動き出しているようです。

なので、それよりも前のデータでは、静止状態なので、傾斜角と言っていいと思います。

よくみると、ジャイロY、つまりローリングも動いていますね。
これはコイルスプリングのねじれの反力かな?
(ボルトアクションのエアコッキングライフルでは、撃った後にボルト=シリンダーが円周方向にガタ分だけ回りますよね。)


*******追記 8/13***********
間違い。
ジャイロYは横方向軸のまわりの回転なので、ピッチングでした。
とすると、銃口の上下動でした。
ピストンや弾の反動は銃身を軸として後ろ向きになりますが、
その反動を受け止めるバットストックが軸よりも下にあるために
モーメントが生じて銃口が持ち上がる動きとなるんでしょう。
AR15系は銃身とバットストックがほぼ同軸なので、
反動を抑えやすいといったことが言われてますね。
***********************************

で、
傾斜をみるにはジャイロも加えて姿勢を計算で割り出せるようなのですが、
かなり難しいのでまた今度!


とりあえずの目的、発射時の角度記録には
センサオンより20msecほど前のデータを採用すればオッケーみたいです。


  

Posted by C.A.M. at 12:40Comments(0)こーさく

2020年07月27日

RunCam2音声

ガンカメラで弾道解析の時、
弾の発射の瞬間は映らないので、音の鳴りはじめで代用していました。
ビデオカメラによっては映像と音声がズレているものがあるようなので、  ←妄想です。
確認します。


銃口に弾速計を固定しています。
この弾速計の最初のセンサの位置が銃口から15mmほどの位置になります。
初速が100m/secであったなら銃口から発射された0.15msecくらいにセンサがオンすることになります。
(0.2gだったらアウトですが、0.15gなら全然オッケー。なので、初速の数字だけでどうこう言わないでくださいね。)
ビデオの1コマは60fpsの時、17msecなので100倍くらいの違いがあります。

センサオンを検出したら、青LEDを点灯させてから、ピンクLEDを消します。
その後、17msecたったら青LEDも消します。

(ちなみにピンクLEDは前回の測定失敗の表示です。。。。着弾側センサをつないでいないためです。)




ここが音が鳴り始めのコマ
音はピストンの動き始めかな?
銃口から玉が出てくるのは、バレル内の計算によるとだいたい15〜20msec後くらい(ほぼ1コマ分)のようです。


2コマ目

ビデオのローリングシャッターの都合で
(ビデオの画像は同時に1画面分を記録するわけではなくて、
横方向に1ドットずつ読み出されるため上と下では撮影される時間に差がある。)
青LEDが半分だけ写ってます。


3コマ目

LED全灯


4コマ目

そして消える。


音のタイミングは映像と合っていると言っていいようです。

ビデオのコマの切り替わりのタイミングと発射のタイミングが一致することはまずないはずなので、
1/60sec点灯させたLEDは2コマに渡って記録されるのは合ってます。




しかし、
WiFiをオンしてアプリと接続させている時に撮ったものは音ズレが起きていました。
音声が映像よりも3コマほども遅れて記録されていました。

弾道解析するときはWiFiはオフにしておかないといけないようです。
確かめておいて良かったです。



  

Posted by C.A.M. at 13:15Comments(0)こーさくガンカメラ

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)こーさく弾道計算

2020年07月20日

しーおーつー

フロンと同じように常温で密封しておくと液化していて、
気体の部分は飽和水蒸気圧となっているところはおんなじだけど。


0℃のとき 35気圧
30℃のとき 72気圧
たぶんabs 絶対圧なので、
ゲージ圧(大気圧がゼロ)になおしても1気圧引くだけだからたいして変わらない。
法規の基準温度35℃では臨界点?以上なので、どうなるの?
ややこしいの??



ボンベ内の液体と気体の比率によって圧力が変わるみたい?
液が多い時と少ない時で挙動が変わるのか??




12gボンベの容積は15ccとのこと。
充填定数は、上にあるように1.34なのかな?

とすると
35℃では80〜120気圧くらいなのかな???
なんか30℃以上は危険な感じ?

BB弾一発を飛ばすのに必要な気体の量は数十ccくらいのようなので、
内容量6.6リットルは数百発はいける?
GBBでも百発くらいはいけるはず。
(計算上では)


こんなに高い温度ではないから、この辺はほとんど関係ないかな??


0℃と30℃で倍くらい圧力が変わるので上の方で合わせて、
冷えないように対策しないといけないのは
フロンとおんなじかぁ。。。

30℃以上ではわけわからんのでやばそう。
120気圧で合わせたら、通常の気温ではヨワヨワになりそう。。。。

やっぱり定圧レギュレータ入れないと厳しいのかも。。。。??

それか、
30℃以上ではガス放出してしまって使用できなくするとか。。。

↑妄想です。

  

2020年07月13日

TX system の2

問題点その2
コッキングが非常に重いです。

ノーマルよりずっとずっと重いです。
ガスのエナジーを借りて、ラクしようと思っていたのに、
それ以上の力仕事が必要なんて、
まったく意味がないです。
(日本の法規に合わせたために そーゆーことになってます。)

なので、
とりあえずメインスプリングをずっと柔らかい汎用バネに交換。

コッキング力を測ってみたところもとは7〜8キロからだったのが2〜3キロにまで軽くなりました。


バネって、
切ったら柔らかくなる、と思いがちですが
バネレートは、巻数が減ると高くなります。

実際、初速を落とすためバネを切るということをやりますが、
これはプリロードが減る=バネのコッキング時のたわみ量が減る影響の方が高いからです。

なんか、このノリで"長さ半分のバネにしちゃった"かのようなシナモノ??


参考 バネの計算






ちなみにコッキングストロークは40mmほどです。




これで軽くはなりましたが、
まだ いろいろとうまくないです。



たとえば、
ゆっくりペースでも、冷えのせいか 初速がかなり下がっていきます。


安全を保ったまま、安定した性能とするためにいろいろ勉強しないといけません。

ま、最悪うまくいかなくても、
シリンダのガワだけを スプリング式に使おうと思っています。
ノーマルのシリンダはアルミで頼りないので。。。

  

Posted by C.A.M. at 12:23Comments(0)分解マニア

2020年07月09日

TX system

CO2コンバージョンボルト


分解♪

普通のエアコッキングのボルトと構成的には同じ。
ピストンに相当する部分がボンベケースに。

ノズルキャッップのところにマイナスネジがあり、
回すことで

ここの隙間が変わって、ガスの放出量を調整可。



左から ボンベケースのリアキャップ、ボルトシリンダ先端ノズルキャップ、ボンベケースの先端(ガスバルブ)。



ボンベケースの先端分解。



この黒いガスバルブがノズルキャップの後側に衝突して、ガス通り道が開き、ガス放出される。

ノーマル状態での
問題点1
ガス放出量過多……ノズルキャップのネジで調整可能。ほぼ解決。

合法のもと いじれそうなことがわかったので、よかった。
素材としてはおもしろいです。


問題点2
つづく。。。

  

Posted by C.A.M. at 13:33Comments(0)分解マニア

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。