らくがき帳

いつもの7.5mでテスト。




スコープと銃身を平行にセットしてあるので、ゼロインはしません。
玉は0.28gで重力落下分が大きいため、
狙点は100mm上を。

12発分の着弾座標データ、

なんだけど、
1発目はどっか行って枠に当たったようで、着弾跡無し。
11発目は0.2gの玉が混じったので除外。



表計算にて電子着弾位置測定値を図示。

ほぼ合っているようです。




もう一回。

着弾がやや右へ逸れていたので、
狙点を左へ7mm、上は102mmに。







だいじょーぶ、オッケーです。
実用性能は充分に満たしているようです。

これだと、
集弾の平均とか標準偏差とかも見れるから、集弾データ評価がやりやすいですね。


ここからの飾り付けが楽しみになりました♪




  

3地点での到達時間の差から、
音源（着弾点、震源etc）位置を導き出す計算は、

こちらと　（↑画像クリックでリンク）


こちらを　（↑画像クリックでリンク）
参考にしました。
ありがとうございます。

けーさん

久しぶりの数学で。。。。。




やっとこできました。
4日ほどもかかりましたよ。
学生さんはこんなの2時間くらいのテスト中に何問もとかなきゃいけないんだっけ？

できあがるころには、
そうそう数学って、けっこう面白かったんだっけ
と懐かしくなりました。


これを
表計算で確認。

途中、

これのせいでd1〜d3が思う数値にならずに。。。
Numbersのバグ？？
算術の優先順位が違ってるみたいで、あれれれれえ、とワナにはまってました。

これを
Cコンパイラでプログラミング。

ほとんど定数なので見た目よりは簡単。


座標をマト板の中心が原点となるようにしました。
なので結果の数値は、中心からのズレとなります。

初めての着弾点測定。

だいたい合ってるけど、誤差が大きいです。
まぁ、初物としては上出来かな。


センサー３ケで位置は決まるので、
マト板の4隅につけた4個のセンサーから3個を選ぶと
123、124、134、234の4通りからの答えが得られます。

SHOT:発目
センサ番号、()内　センサ到達順序、到達遅れ時間、距離差　……を4行分
(0)が最初に入力があったセンサで、その時の時間をゼロとしています。

その下の4行分が計算で求まった座標。

で、
その4つの位置が全然バラバラ。。。。。
2〜3mm以上の差があります。

上のセンサが2つ、下のセンサが1つの組み合わせだと答えが上に引っ張られている感じ。
逆に上のセンサ1つ、下のセンサが2つだと下に引っ張られる。
左右方向もおなじで2つのセンサ側に答えが引っ張られていく。。。？？？

。
。。


。


しばらく悩みましたが、

右下に設置のセンサー2の座りが悪くて、2mmほど上方向に浮いていました。
ケーブルに引っ張られて耐震ゲルのところでずれていたよう。
しっかり位置を落ち着かせたところ、よいみたい。

もっかい、ソクテー

マト板にAPSマトを貼って、撃つ。


4通りの計算値の平均をとって、記録。



着弾点の位置を定規で手測定。

これを
表計算で集計。

誤差1mm以内には入ったみたいです。
とりあえずは実用精度が出たようです♪


センサの位置はきちんとしないといけないようですね。

やっと先が見えてきました。






  

マイクの信号をPICマイコン(マイクロコントローラ)で読み取れるようにコンパレータを使います。


黄色:マイクからの入力波形
橙色:コンパレータ出力
入力電圧が設定値を超えると出力がデジタル的にオンするようになります。



これをマイコンに入れて、タイマーで各センサーのタイミング時間を測ります。

ちなみにマイクは、

軟質塩ビのマト板の後ろ側、こんな感じに四隅に潜り込ませてあります。


。

。。


テスト用ソフトかいはつ

。。

。

。


いろいろあれれでだいぶ時間がかかりました。


やっとこなんとか
4個のセンサの最初の立ち上がりを測定できるようになりました♪

そーすれば、
マト板の表側に紙を貼って、

テスト撃ち。
着弾点を記録して、


最初に入力があったセンサの時間を0としてそこからの遅れ時間を表示しています。

というのも、
玉がマト板に当たってから、最初のセンサオンまでの時間はわからないんです。

玉が当たった瞬間はいつなのかが分かれば、いいのに。
でもそれは、無理ってものです。
音がモノの中を伝わるには時間がかかります。
軟質塩ビの音速は2000m/secくらいと
空気中よりはだいぶ速いですが、
100mmで50usec、
200mmで100usecほどもかかる計算なので、
マト板に直接センサを付けても難しいと思います。



台紙にセンサの位置を書いて、

着弾点までの距離を定規で測定します。
遅れ時間の測定データと比較してみると。。。。
まだ、合ってるところもあるけど合わないところもある感じ。
でも、おおまかにはあってる感じ。

オシロで見る時は時間で良かったけど、
マト上で見る時は距離に計算しないと面倒なので、



音速x時間で距離表示を追加しました。




さて、この距離のデータから
着弾位置を求める数学が超メンドー。。。


つづく







  

センサーは、エレクトレットコンデンサマイクを四隅へ配置します。

その材料。



センサの間隔はなるべく正確な方が良さそうなので、アルミフラットバーで部品を製作。
振動が伝わらないようにコンニャクみたいな耐震固定マットで固定。
2組作って、上下に配置。



普通のマイクなので、ICレコーダーで音を聞いてみる。
良いみたい。


2chポケットオシロで波形を観察。


テスト用は10歳以上用電動ハンドガン＋0.15g　約40m/sec
＠3m少し離れてもオッケーみたい。



エアコッキングで0.32g　＠3m


オッケーみたい。



マト板の表に紙を貼って、

着弾位置を記録して、センサからの距離を測って確認。

センサ1 センサ2 距離差　時間差　　　測定距離差
1　(230mm, 227mm) -3mm -0.01msec　　-3mm
2 計測失敗
3 (137, 198)　　+59mm +0.23msec +78mm
4 (196, 153) -43mm -0.14msec -48mm
5 (119,107) -12mm -0.02msec -7mm
6 (167, 74) -93mm -0.40msec -136mm 波形乱れあり
7 (177, 165) -12mm -0.02msec -7mm

オシロの読み取りでは大雑把すぎるけど、傾向と桁は合ってるよう。














とりあえず、音は拾えているようです。
  

その2の実験の前に、

その1で使ったares m40A6は、給弾ルートに玉が20発以上残る構造なので、玉の種類を変える時、
残弾を抜き出さないといけないため手間がかかります。

なので、


ここへ、


穴あけ、タップ、ヘリサート入れて、


レールをネジで固定して、


モノポッドを取り付け。

これでvfc M40A3もテスト機になりました。

ストックにモノポッドをつけると狙い直しの労力がかなり楽になります。
今回のように2m先の10cm角に打ち込めばいいような時は、
狙わなくてもいいので、サイト不要でどんどん撃てます。


で、
今回は、2mの距離でいろいろな玉の速度のデータを取らないといけないのですが、
銃側の出力を変えるのは簡単ではないので、
玉の重量を変えてデータを採ってみました。
(ガス銃をエア運用すればレギュレータで圧力調整=出力調整できますが、
GBBではブローバックの暴れによって銃の位置=距離が変わってしまい、
大変そうなのでボツ)


その1の@1m〜@7mの時とは違って、初速がいろいろです。
空気抵抗係数は、外観の形で決まってくるはずなので、
重さは関係ないはずです。

ただし、重い玉は速度の落ちが少ないため、終速が高くなり、初速と終速の差は小さくなります。
その方が好都合なのですが、軽い玉の場合は速度の範囲が広くなってしまうため単純比較はしにくくなります。


この中で、
0.36gのデータがなぜかおかしいです。
外径や重量に変なところはないのだけれど。。。
なんだろう？謎です。



やはり、その1の時と同様に、玉の速度が高い側で空気抵抗係数が高めとなるのは間違いないようです。




空気抵抗係数と言うと、よくこの図が出てきますが、
ものすごく広い範囲を網羅しているので、
BB弾に当てはまるレイノルズ数4000〜40000くらいの範囲での正確な値はほとんど読み取れません。
近似式も色々出てるようですが、どこを重要視しているかで変わってくるため、
bb弾の解析にあうモノはまだ見つけられていませんです。



部分拡大してみても。。。。
BB弾の範囲では、右上がりにはなってるよう。
元データがあるといいんですけど。



空気抵抗係数は、玉の重量は関係ないと言うことではありますが、比較検証等やりにくいので、
ここはやっぱり打ち出しの出力調整をできるように実験してみたいものです。



  

計算の簡略化のため、空気抵抗係数を固定値にしてみていたのですが、
どうも計算で求まる弾道には伸びが足りないような気がする。


玉の速度によって係数は多少変化するようなので、
実験で求められないか、チャレンジです。



@1m

1mから+1mずつ距離を伸ばしていき7mまでの
初速と到達時間を測定します。
玉は0.20g。

初速は全てほぼ同じですが、距離が遠くなると到達時間は長く、その時の終速は低くなります。
しかし、例えば5mでのデータでも、最初の1mの部分は、1mの時のデータと同じになるはずなので、
近い側から順に係数を決めていけば、1mごとの平均速度に対する空気抵抗係数が求められるはず。


弾道計算表で、空気抵抗係数を少しづつ変えて計算を繰り返し行い、着弾時間が実測値と一致したところを答えとしていきます。

ところが、ここの1.5mのデータでの計算において、

距離を1.500mで計算して導いた空気抵抗係数は、0.493ですが、

距離を1.501m、つまり1mm長くして計算すると、

0.481とかなりの違いになってしまいます。

このことから、
測定する時の距離が正確に測れていないと、正しい係数が求められないようです。
距離が長い時は、こんなにシビアではなかったようなのですが、
表計算がまずいのかな？？

ちなみに、

1.5m付近では、時間5usecで玉が進む距離は0.4mmくらいのようです。
速度が77.57m/secなので、合ってるのか。

1mm進むのに13usecほどかかる。

測定値　18.824msec =18824usec に対して　0.07%の時間。
たったこれだけの時間分をあわせるのに空気抵抗係数を0.01も変えないといけない？？？

逆に言うと、
空気抵抗係数が0.01違っても、弾道はそれほど変わらない　と言うことかな。


思ったよりも難しそうなので、
一時退却。

距離ごとの係数(固定値一値)のみ見てみると、こんな感じなので、
玉の速度が高い側で空気抵抗係数が高くなると言うのは間違いないようです。

が、
絶対値を求めるには、ちょっと方法を改めないといけなさそうです。

つづく




  

突っ張り棒を作りました。
ステンパイプの片側に丸く削ったナットを差し込み接着。
反対側には25mmほどのボルトの頭をハマる径に削って差し込み接着。



上側は、
内側のナットで張りを調整し、表のナットでロック。


底側は極低頭ネジで固定。



ベースは木(もく)で。


ゆるゆるとすすむ。
  

少し玉がまとまるようになってきたため、紙のマトだと破れてしまって集弾の測定が困難になってきました。

なので、電子標的など作ってみようかと。


標的板には

軟質塩ビ　厚さ2mmを使います。
これはオープンカーのリアウインドスクリーンとかデスクマットとかと同じ材質ぽい。



着弾位置の検出はコンデンサマイクを使った音響式とします。

このへん、特許に詳しく出ていましたので参考にしています。
販売するわけではないので、まるで作り方そのものを教えてくれているようでありがたいです。


んで、
テスト


とりあえず、

塩ビ板をアルミの枠にテープでとめて、いままでのマト箱に貼り付けました。
玉は下向きに跳ね返りますが、ほとんど下に落ちるような向きなので、
テッシュの箱にボロ布を詰めておけばほとんど回収できるみたいです。



軟質塩ビの前面にいままでの紙マト（コピー紙）を貼って撃ってみました。

紙には小さな凹みが残るくらいです。
これだけでも集弾の測定はやりやすいかも。

ただ、スコープで見た時に、どこにあたったのかは見えにくいです。


塩ビ側にも少し跡が残っています。


紙マトをスキャン


APS複写式マトの裏板はいままでポリカーボネイトを使っていましたが、
こっちの方が紙は破れにくいし、跳ね返りが弱いのでよいかもしれません。


たぶん　のんびり　つづく