Barrel sucking - Spätné nasávanie BB v hlavni

 ^{edit 18.5.2009}

^Toreador

Môj prvý článok v tejto sekcii hovorí o fenoméne s anglickým pomenovaním Barrel sucking - mnou voľne preložené ako "Spätné nasávanie BB v hlavni". Na problém ma upozornil Jaydee, člen nášho AS týmu KGBB. Vysvetlenie tohoto problému našiel na webe viď originál tu : www.airsoftsociety.com

V nasledujúcich riadkoch je preklad a moje dodatky k pôvodnému textu (text kurzívou v zátvorkách).

Upozorňujem, že moje vysvetlenia prídu mne logické, ale fyzikálne možno niesú úplne správne. Ak má niekto s Vás čitateľov na to iný názor, napíšte mi mail, v prípadne napíšte do diskusie na začiatku tohoto webu.

Obsah:

• Sanie v hlavni – mýtus alebo fakt ?
• Moja hypotéza
• Test č. 1 (Dlhá hlaveň, nízke FPS, veľká ROF)
• Test č. 2 (Dlhá hlaveň, vysoké FPS, priemerný ROF)
• Test č. 3 (Priemerná hlaveň,  priemerné FPS, priemerný ROF)
• Vyvrátenie mýtu

Sanie v hlavni – mýtus alebo fakt ?

Pozeral som sa na celý fenomén sania v hlavni a nemohol som ho akceptovať, tak ako bol podaný. Potreboval som dôkaz. Pre začiatok som sa rozhodol to spočítať.

Pre poriadok objasním niekoľko termínov, ktoré sú v článku použité. Väčšinou ich poznáme, ale pre istotu ...

Definície

AEG – airsoftová / automatická elektrická zbraň

Sanie v hlavni – fenomém ktorý pravdepodobne nastáva ked sa piest začína sťahovať späť zatiaľ čo BB projektil je ešte stále v hlavni - zôsobuje stratu FPS kvôli nasávaniu vzduchu z hlavne, ktorý sa nachádza za BB projektilom.  

FPS – stopa za sekundu – rýchlosť AS projektilu (anglická jednotka – 1 stopa = cca 0,3m) pre naše účely budeme počítať v m/s – meter za sekundu (1 m/s = 3,28 FPS)
 

IPS – palec za sekundu (FPSx12) – anglická jednotka – 1palec = 2,54cm, pre naše účely použijem jednotku m/s (viď vyššie)
 

ROF – rate of fire – kadencia streľby, jednotka RPS – počet vystrelených projektilov za sekundu

 

Moja hypotéza

Sanie v hlavni je mylné pomenovanie, zavedené v airsoftovej komunite vo veľkom merítku, popisované vo fórach po celom svete korunované mnohými ničím nepodloženými špekuláciami a dohadmi na presvedčenie más, že ak to oni tvrdia tak to určite musí byť pravda.

Tu je pár matematických štatistík a vzorcov, ktoré môžu byť reprodukované tak, aby odpovedali špecifikáciám akejkoľvek zbrane. Toto predpokladá AEG zbraň v ideálnej kondícii a NIE problémy s nabíjaním dvoch gulí naraz, kvôli problémom so zásobníkom alebo chybou Hop-Upu.

Test č. 1 (Dlhá hlaveň, nízke FPS, veľká ROF)

• Dĺžka vnútornej hlavne : 600mm
• FPS : 250 (najnižšia rýchlosť pre slušnú zbraň) = 75 m/s
• ROF : 20 RPS

Výpočty

• [(1 sekunda / 75m/s) *0,6 metra = 0,008 s]
• Pri  75m/s trvá BB projektilu 0,008 sekundy prelet 600mm hlavne
• Na 20 RPS je BB projektil vystrelený každých 0,05 sekundy

Predpokládaný bod „nula“ na našej časovnej priamke bude bod, kde sa piest uvoľní s piestového kolesa, po 0,008 sekundy od tohoto bodu opustí BB projektil hlaveň a necháva 0,042 sekundy pred tým, než ďalší projektil vôbec začne svoju cestu hlavňou.

(0,05s – 0,008s = 0,042s)

(tento údaj nepočíta s časom, ktorý potrebuje piest na vytlačenie celého objemu vzduchu s valca, ale predpokladám, že projektil začína svoju cestu v tom istom čase ako začína svoju trasu aj piest. To ale  znamená, že projektil nemá okamžite plnú rýchlosť 75 m/s a na počiatku je nejaké zrýchlenie. Myslím ale, že spomenutý výpočet by aj po zarátaní predchádzajúcej téorie v reále splňoval výsledok – teda medzi opustením prvého projektilu a naťahovaním piestu je stále časová rezerva, vďaka ktorej nieje možné nasávanie projektilu späť do hlavne)

BB projektil je v hlavni iba na prvých 16% jednoho cyklu streľby.

(aby sa splnil predpoklad mýtu so saním v hlavni, projektyl by musel byť viac ako  50% času jednoho cyklu streľby v hlavni – predpokladám, keď pozerám na ozubenie piestového kolesa (50% priemeru kolesa je bez ozubenia a druhá polka je s ozubením), že naťahovanie piestu trvá viac ako 50% času jednoho cyklu streľby, teda udaný výpočet nieje presný. Počíta s polovičným cyklom streľby ako s plným. Správne by sa mal čas 0,05 (teda časový interval, v ktorom zbraň strieľa) deliť hodnotou 1,7-2,0. Správný výpočet s predchádzajúceho odseku by mal byť :  0,05/2 – 0,008 = 0,017 . To znamená, že časová rezerva medzi vyprázdením hlavne a začiatkom naťahovania piestu je 0,017 sekundy, pričom projektil je v hlavni 32% z času potrebného na pretočenie ozubeného kolesa až po začiatok naťahovania piestu. Tu vidíme, že aj po spresnení výpočtu, je výsledok rovnaký (mal by sa spresniť, ešte o nejaké výpočty s časovými hodnotami presunu piestu pri vyfukovaní vzduchu , to by obnášalo spočítať odpor pružiny a odpor tesnenia hlavy piestu pri trení o stenu valca + spočítať a zakomponovať do vzorca hodnoty zrýchlenia guličky, ale niesom Einstein, tak to rátať nebudem. Navyše by to boli tak malé hodnoty, že by to mnou vypočítaný výsledok zvýšilo nanajvýš len o pár percent. Ak má niekto inú fyzikálnu predstavu, rád sa nechám poučiť :)). Nižšie uvedené výpočty v ďalších testoch som upravil podľa tohto spresneného výpočtu.)

Test č. 2 (Dlhá hlaveň, vysoké FPS, priemerný ROF)

• Dĺžka vnútornej hlavne : 600mm
• FPS : 395  = 120 m/s
• ROF : 15 RPS

Výpočty

• [(1 sekunda / 120m/s) *0,6 metra = 0,005 s]
• Pri  120 m/s trvá BB projektilu 0,005 sekundy prelet 600mm hlavne
• na 15 RPS je BB projektil vystrelený každých 0,066 sekundy

0,005 s od bodu „nula“ opustí BB projektil hlaveň a necháva 0,028 rezervu pred ďalším natahovaním piestu.

(0,066 s/2 – 0,005 s = 0,028 s)

 
BB projektil je v hlavni iba na prvých cca 7,5% jednoho cyklu streľby (15% s polovice cyklu streľby).

Test č. 3 (Priemerná hlaveň,  priemerné FPS, priemerný ROF)

• Dĺžka vnútornej hlavne : 363mm
• FPS : 350  = 105 m/s
• ROF :  15 RPS

Výpočty

• [(1 sekunda / 105m/s) *0,363 metra = 0,0035 s]
• Pri  105 m/s trvá BB projektilu 0,0035 sekundy prelet 363mm hlavne
• na 15 RPS je BB projektil vystrelený každých 0,066 sekundy

0,0035 s od bodu „nula“ opustí BB projektil hlaveň a necháva 0,0295 rezervu pred ďalším natahovaním piestu.

(0,066 s/2 – 0,0035 s = 0,0295 s)

BB projektil je v hlavni iba na prvých 5,3% jednoho cyklu streľby (10,6% s polovice cyklu streľby).

 
Na základe týchto príkladov, kdekoľvek medzi 84 až 94,7% času (kým sa pretočia ozubené kolesá) nieje nič čo by sa vracalo hlavňou speť k piestu (alebo teda medzi 68 – 89,4% času cyklu, kým sa pretočí piestové koleso po prvý zub v pozícii, kedy začína znova naťahovať piest).

Vyvrátenie mýtu

Predtým než zub piestového kolesa vôbec zachytí zub na pieste, ramienko podavača uvoľnuje trysku s Hop-Up komory vďaka premyslenému umiestneniu vačky posúvajúcej ramienko podavača.

Kým sa piest posúva dozadu, naťahuje vzduch cez trysku, ale odkedy tryska už viac nieje uzatvorená vnútri Hop-Up komory, nemôže nasávať vzduch s hlavne. Skúste nasávať vodu cez slamku, ak je slamka hoci len milimeter nad hladinou vody. Nasajete len vzduch. Vaše sanie nemá žiaden efekt na vodu, tak ako piest nemá žiaden efekt na BB projektil v hlavni (aj keby sa tam ešte nachádzal, čo sme si ale dokázali vyššie je nemožné)

(myslím, že autor nemá v tomto celkom pravdu, aspoň čo sa týka vody, pretože je to iné skupenstvo látky. Voda má oproti vzduchu veľkú hmotnosť a oveľa menšie vzdialenosti medzi molekulami, čo s nej robí čiastočne látku, ktorá sa pôsobením takto skúšaného sania neoddeľuje v malých čiastočkách. Nasáva vzduch s okolia, pretože je to proste jednoduchšie. Prvým fyzikálnym zákonom prírody je, že všetko ide cestou najmenšieho odporu. V tomto prípade voda kladie vďaka svojmu skupenstvu veľký odpor saniu, kdežto vzduch s okolia nie. Ak by boli takto v nádobe dva plyny s približne rovnakou hustotou, ale predsa vizuálne oddelené od seba, je vysoko pravdepodobné, že sa nasajú oba v určitom objemovom pomere.

V prvých dvoch vetách je ale písané o uvoľnení trysky s Hop-Up komory a to sa deje primárne kvôli nabitiu ďalšieho projektilu. Teda kým začne piest nasávať vzduch do valca, pred tryskou je už BB projektil, ktorý zamedzuje saniu vzduchu s hlavne cez trysku. Vzduch sa nasáva zo zadu cez piest kedy sú O krúžky protitlakej hlavy piesty stiahnuté a netesnia medzi hlavou piestu a  stenou valca.)
 

Teraz, s tým všetkým čo som povedal, je tu problém, ktorý nastane s nevhodne zvolenou veľkosťou valca, čo vplýva na FPS, presnosť a výkon.
 

Tento problém nastáva keď válec nemá dostatočné veľký objem pre vzduch, ktorý poháňa projektil celou dĺžkou hlavne.
 

Typicky, válce majú ventilačné otvory na presných pozíciách na tela válca.  Tie slúžia primárne pre minimalizovanie vzdušného odporu počas akcelerácie piestu po jeho uvoľnení v zbraniach s malou, alebo strednou dĺžkou hlavní.
 

Vloženie 500mm dlhej hlavne do zbrane navrhnutej pre 363 mm hlaveň je základ pre problémy.  Váš válec nemá dostatok objemu vzduchu, aby poháňal projektil celou dĺžkou hlavne.

(teoreticky vzaté, nebol by problém s nedostatočným objemom vzduchu poháňajúcim projektil – ten by mal letieť ďalej, ako keby bol už von z hlavne, ale je tu problém s tým, že keď už nič projektil v hlavni nepoháňa, jeho rýchlosť klesá a tým pádom naráža na steny hlavne, ktoré môžu spôsobiť rapídne zníženie rýchlosti projektilu a aj jeho značnú výslednú nepresnosť).
 

Použime nasledujúci vzorec:
(polomer valca)²  x 3,14 (Pi) x dĺžka valca (alebo do začiatku ventilačného otvoru, ak ho valec má) = objem valca

(polomer hlavne)²  (ak neviete, použite priemernú hodnotu 6,08 / 2) x 3,14 (Pi) x dĺžka hlavne =  objem valca

Ak porovnáme navzájom tieto hodnoty, zistíme, že objem valca je vo väčšine prípadov väčší a teda stačí na pohon projektylu počas jeho dráhy vo vnútri celej hlavne.

Záver

Vďaka vyššie spomenutým testom a výpočtom som zistil, že fenomén zvaný ako „sanie v hlavni“ vlastne reálne vôbec nenastáva.