Cmee-jeva airsoft radionica

HEUREKA: THE SUB-VOLUME ZONE THAT YIELDS A SUPER-QUIET REPLICA

Experimenting with my airsoft replica simulator, I came across an interesting discovery, to say the least.

Ever since the beginnings of airsoft, AEG tuning has relied on the well-known formula for calculating the optimal cylinder-to-barrel volume ratio, which yields the best utilization of spring power for a specific BB weight:

ratio = 7.5 * bb_weight² + 1.55

With replicas built according to this ratio, everything will work great, but that "compression-bounce" I wrote about a few days ago will occur. Specifically, near the very end of its travel, the spring power is no longer strong enough to resist the pressure built up inside the cylinder - and the piston moves back a few millimeters before moving forward again and slamming into the cylinder head. During this process, the energy is converted into sound, which we hear as the piston impact.

I wanted to find a way to avoid this, and I discovered that if you use a cylinder with a specific port location, which results in a volume well below what this formula usually dictates, an interesting effect occurs: the piston lands smoothly on the cylinder head, and all that energy that would otherwise be released through the impact is transferred to the BB. The result is a quiet replica that gives the BB about more energy than the nominal power of the spring! For a standard assault replica the gain is about 0.2J, up to 0.5J for a DMR replica.

Looking at the chart of BB energy versus cylinder volume, we can see two zones: the red one, which I named the "Sub-Volume" zone, and the green, "Regular" zone.

The red Sub-Volume zone ends with a steep cliff, and right at the top of that cliff is where the piston lands softly, transferring additional energy to the BB. When we manage to precisely adjust the cylinder volume just a hair to the left of that point by extending the port, we get a super-quiet replica that delivers more power!

However, the catch is that in a real-world scenario, this point is hard to hit. It depends on quite a few parameters that are difficult to measure accurately (such as the volume inside the cylinder head and the nozzle itself), the hardness of the sorbo pad, and even tiny variations in the exact moment when the piston head O-ring catches and starts creating compression. This is also evident from the chart itself, which is extremely steep around the optimum point. The result is a replica that runs without the piston slam, but the energy consistency is lower compared to a conventionally tuned replica - something I have also verified experimentally.

On the other hand, in the green regular zone, we have the classic optimum where the power curve is quite flat, so variations in the aforementioned parameters between two shots do not affect the output energy as much - but the piston impact gets much louder.

Realistically, this Sub-Volume zone could be utilized by using a hard sorbo pad, an ideal O-ring, and a cylinder that would be regularly lubricated.

I will definitely be writing more about this... 😉

HEUREKA: SUB-VOLUME ZONA KOJA DAJE SUPER-TIHU REPLIKU

Eksprimentirajući sa svojim simulatorom došao sam do, blago rečeno, interesantnog otkrića.

Otkad je i airsofta, za tuning AEG replika primjenjuje se ona formula za izračun optimalnog omjera volumena cilindra naspram volumena cijevi, koja daje najbolju iskoristivost snage opruge za određenu težinu kuglice:

omjer = 7.5 * težina_bobe² + 1.55

Kod replika složenih po tom omjeru sve će raditi super, ali će se pojaviti onaj "compression-bounce" o kojemu sam pisao prije par dana. Naime, pred sami kraj p**a, snaga opruge više nije dovoljno jaka da pruži otpor tlaku koji se nabio u cilindru - i klip se vrati nekoliko milimetara unazad, prije nego što se ponovno pokrene i udari o glavu cilindra. Pri tome se energija pretvori u zvuk koji čujemo kao udarac klipa.

Razmišljajući kako to izbjeći, otkrio sam da ako se uzme cilindar točno određenog porta, a koji je znatno ispod volumena koji inače daje ova formula, dolazi do interesantnog efekta: naime, klip tada glatko sjedne na glavu cilindra, a sva ona energija koja bi se inače oslobodila kroz udarac - bude prenesena kuglici. Rezultat je tiha replika koja kuglici daje više od nominalne snage replike! Za jurišne to bude oko 0.2J, pa do 0.5J za DMR.

Promatrajući graf energije kuglice naspram volumena cilindra, vidimo dvije zone: crvenu koju sam nazvao "Sub-Volume" i zelenu, "Regularna" zona.

Crvena Sub-Volume zona završava strmom liticom, a točno na vrhu te litice je mjesto gdje klip meko slijeće predajući dodatnu energiju kuglici. Kad volumen cilindra produljivanjem porta uspijemo precizno podesiti mrvicu lijevo od te točke, dobit ćemo repliku u kojoj se udarac klipa jedva čuje, a uz to daje više snage!

Međutim, kvaka je u tome što je u realnom slučaju tu točku teško pogoditi. Ona ovisi o dosta parametara koje je teško točno izmjeriti (poput, recimo, volumena unutar glave cilindra i same mlaznice), tvrdoći sorba, pa čak i sitnim varijacijama u trenutku kad brtva glave klipa "uhvati" i počne stvarati kompresiju. Vidljivo je to i iz samog grafa koji je oko točke optimuma jako strm. Rezultat je replika koja radi tiho, ali je energija nekonzistentnija nego kod klasično tuningom podešene replike - u što sam se i eksperimentalno uvjerio.

S druge strane, u zelenoj regularnoj zoni imamo klasični optimum gdje je krivulja snage prilično ravna, pa varijacije u gore navedenim parametrima između dva hica ne utječu toliko na izlaznu energiju - ali se udarac klipa zato puno jače čuje.

Realno, ta Sub-Volume zona dala bi se iskoristiti korištenjem tvrdog sorba, idealne brtve i cilindra koji bi se redovito podmazivali.

Pisat ću ja sigurno još o ovome... 😉

Ono kad za trodnevni susret usred ljeta odlučiš maksimalno olakšati repliku...

KOMPRESIJSKI BOUNCE-BACK!

Fenomen za koji nisam znao dok nisam vidio fizikalnu simulaciju gibanja klipa. Prvo sam mislio da sam negdje pogriješio u modelu simulacije, a onda sam snimio stvarnu repliku high-speed kamerom i uvjerio se da je to stvarno!

Što se događa: klip počinje komprimirati zrak u cilindru iza kuglice. Kuglica počinje ubrzavati, ali klip stlačuje zrak brže nego što se kuglica može kretati kroz cijev, zbog čega tlak raste. U jednom trenutku, pred sam kraj, opruga je već izgubila dosta snage, a tlak zraka je toliki da se klip ODBIJE UNATRAG prije nego što je uopće dotaknuo glavu cilindra. Kuglica izlijeće iz cijevi, tlak pada i klip konačno dolazi do krajnje pozicije.

Ovo NIJE odbijanje od sorba, jer do bounce-backa dolazi prije nego što je klip došao do njega.

Slika pokazuje graf iz simulatora. Kretanje klipa prikazano je punom, a kretanje bobe u cijevi isprekidanom crtom.

SUPER-KUGLICA KOJA NIKAD NIJE ZAŽIVJELA

Stock replike obično nemaju dobru grupaciju. Bobe se nakon par desetaka metara sve više razilaze, pa ne možemo kontrolirati gdje idu. Tjunanjem replike se postiže bolja grupacija, pa bobe zaista lete tamo gdje nišanimo i tako se indirektno postiže veći domet.

Sve da imamo i teoretski idealnu repliku sa savršenom grupacijom, ostaje otpor zraka na kuglicu i tu je fizika neumoljiva! Težim bobama i većom snagom domet se povećava oko 80cm po svakih 0.01g težine bobe, o čemu sam pisao u prethodna dva posta. Ali za savršeno glatku kuglu, ograničenje je faktor otpora zraka koji iznosi 0.47 i manje od toga ne ide.

OSIM ako kugla NIJE savršena! Dodavanjem sitnih udubljenja na površinu faktor otpora zraka može se smanjiti na 0.20-0.25 - i zato golf kuglice imaju one "dimplove" po površini.

A da to napravimo na airsoft bobi??? Domet bismo povećali za 50-60%?!?

Godine 2008., švicarska firma Bioval najavila je BBB DIMPLEX - revolucionarnu BB kuglicu s golf teksturom. Puštanje u prodaju trebalo je nastupiti 2009/2010., a direktor Biovala Stefan Valentino je u priopćenju tvrdio da su postigli "fantastična poboljšanja u dometu i preciznosti" - ne navodeći nikakve konkretne brojeve.

Nakon akvizicije Biovala od strane Cyberguna glasovi o Dimplexu su utihnuli.

U airsoft zajednici postojali su DIY pokušaji - od injection moldinga, do izrade rupica svrdlom na BB kuglici, ali ništa od toga nije dokumentirano vjerodostojnim mjerenjima.

I zašto se taj koncept nije primio?

Proizvodni proces izrade tako sitne "golf kuglice" bio je kompliciran, teško reproducibilan i skup. Zbog neravne površine kuglice bi zapinjale u magazinima, a kontakt s hopupom je postao nekonzistentan - što je rezultiralo nepredvidljivim spinom. Ali najveći problem opet je bila fizika - jer je na tako maloj kuglici aerodinamički učinak teksture puno slabiji nego na golf loptici!

NAJTEŽA BOBA U JURIŠNOJ REPLICI!

Nedavno mi je frend pričao kako ga je jednom neka budala gađala kuglicom iz kuglagera.

To je samo po sebi užasno opasno i ozbiljne ozljede su skoro zagarantirane, pa su takve id**tarije apsolutno zabranjene. Dapače, čak je i zakonom kažnjivo jer kako se ne radi o plastičnom, nego metalnom projektilu - replika iz kategorije D prelazi u kategoriju C oružja gdje vrijede skroz druga pravila.

To mi je dalo ideju za novi eksperiment u seriji "Priče iz airsoft simulatora": Koji je domet tjunane jurišne replike sa snajperskom bobom od 0.50g - naspram bolt snajpera od 3.46J (apsolutna gornja granica) s tom istom bobom?

U svim slučajevima hop-up je podešen da BB digne za točno 70cm (zašto baš toliko - objasnio sam u prethodnom postu). Sva mjerenja rađena su na simulatoru koji u obzir uzima temperaturu i tlak zraka, materijal i dimenzije kuglice, otpor zraka i Magnusov efekt. Program planiram u dogledno vrijeme pustiti u komercijalnu upotrebu.

STANDARDNI BB OD 0.32g: Svjetloplavi graf pokazuje da je kod jurišne replike od 1.5J s BB-jem od 0.32g domet 68m, a let traje 1.8 sekundi.

SNAJPERSKI BB OD 0.50g: Sa snajperskom bobom od 0.50g u jurišnoj replici morali bismo za isti uspon od 70cm dodatno zategnuti hop-up, a za istu izlaznu snagu od 1.5J trebala bi nam JAČA OPRUGA od 1.9J (drugačiji su gubici i prijenos energije). Zeleni graf pokazuje domet od 79 metara i trajanje leta od 2 sekunde. Imamo 11.5 metara veći domet, za svega deset posto više vremena.

I sad dolazimo do onog id**ta koji je ispucao čelični kuglager...

Žuti graf pokazuje slučaj s čeličnom kuglicom mase 0.865 grama izlazne energije 1.5J (uzimamo srednju gustoću čelika od 7.85 g/cm³). Za izlaznu energiju bobe od 1.5J tada bi nam trebala opruga od čak 2.4J. Zbog veće mase projektila imali bismo puno veće gubitke na zagrijavanju plina, pa nam zato treba puno jača opruga kako bi BB dobio 1.5J kinetičke energije. U tom slučaju domet bi bio 91.5 metara - što je svega dva metra kraće od bolt snajpera na 3.46J s istom takvom bobom (tamnoplavi graf).

PONAVLJAM - NEMOJTE OVO RADITI NI U LUDILU: OPASNO JE, KAŽNJIVO JE, a kad vas ekipa uhvati umlatit će vas usranim kolcem i još će ih zato pohvaliti policajaci dok vas budu privodili!

KORISTITE LI HOP-UP (ISPRAVNO)?

Hop-up je gumica na gornjoj strani ulaza u cijev koja pritisne bobu kako bi joj dala rotaciju. Zbog te rotacije, u kombinaciji s otporom zraka i razlikom tlaka između gornje i donje strane bobe, boba se pred kraj p**anje počinje lagano gibati prema gore, prije nego što se počne spuštati. Taj se fenomen naziva Magnusov efekt i on znatno produljuje domet.

Hopup se podešava kotačićem ili polugicom, obično na mjestu dummy bolta odn. izbacivača čahura.

Bez hopupa, u primjeru jurišne replike s 0.32g bobama, domet bi bio svega 34 metra (crveni graf). Kad je hopup podešen da boba "leti ravno", domet će biti cca 55 metara (zeleni graf). Ja obično postavim tako da se boba izdigne nekih 70cm, što je malo iznad nišana u holo-sajtu, tako da ju čitavo vrijeme mogu pratiti i tako imam nekih 66 metara dometa (plavi graf).

Prejakim zatezanjem, boba će odletiti dosta dalje - u primjeru sa žutim grafom preko 70 metara, ali će se skoro nekontrolirano izdići izvan vidnog polja, što će u praksi biti neupotrebljivo za efikasno nišanjenje.

Ovdje se podrazumijeva da je replika dobro tjunana, jer kod stock replika zbog nekonzistencije između hitaca, na većim udaljenostima dolazi do većeg rasipanja - pa upotrebljivi domet bude dosta manji. Također, u ovim primjerima nema vjetra.

Airsoft Parts ULTRA LIGHT Piston with Full Metal Teeth je govno.

I ja budala što mislim da ću nekome uštediti ako pristanem ugraditi after market dio kojega sam donese, pa onda kad se razleti, trošim vrijeme da napravim ono što sam odmah trebao napraviti: ugraditi pošteni dio.

Zato sam odlučio da više ne dajem garanciju na takve slučajeve. Meni manje zezancije, a čovjeku pouzdana replika - a ne ovo!

NERD STUFF AHEAD: Problem kod airsoft replika je složenost sustava koja je puno veća nego što mislimo. Osim mase bobe, duljine cijevi i volumena cilindra, ulogu igra i masa klipa, materijal cilindra, duljina i širina nozle (zapravo cijele one cijevi koja prolazi od glave cilindra do ulaza u cijev bobe), snaga opruge, pa čak i MASA opruge... I još štošta! I zato je airsoft pun mitova.

Mehanika plinova je najgori faktor. Svi koji su učili fiziku znaju da je termodinamika uvijek zadnje poglavlje kojega se proleti 'nako - jer kad se krene detaljnije, malo bude preživjelih da o tome pričaju.

Već godinama razmišljam da bih trebao imati nekakav simulator na kojemu bih mogao eksperimentirati s raznim parametrima, da bolje shvatim što se i zašto unutra dešava. Eksperimenti i mjerenja najviše služe da se postave reference za kalibraciju modela, ali za razumijevanje ponašanja sustava potreban je ozbiljan matematičko-fizikalni model iliti simulator.

Zadnjih mjesec dana sam se primio posla i napravio takav simulator! Još uvijek je work-in-progress, ali sam već sada otkrio neke fascinantne stvari i potvrdio neke koje se znaju od prije.

Recimo, teža boba s istom snagom i istom p**anjom ima dulji domet, ali sada znam da je to cca 70-80cm dulje za svakih 0.01g težine, ovisno o p**anji hopupa.

Bit će toga još.

Došla mi na radar stranica https://airsoft.tools/ s pratičnim kalkulatorima za podešavanje airsoft replika: preračunavanje energije i brzine bobe, omjer kompresije, energija opruge i brzina paljbe ovisno o motoru i prijenosu. Sasvim solidno i više nego upotrebljivo, iako vidim da ne uračunava neke bitne stvari poput, recimo, debljine glave klipa i debljine glave cilindra, položaj o-ringa na glavi klipa itd.

GEEK SECTION: Inače, ona poznata formula za optimalni omjer kompresije (ratio = 7.5 * bbMass² + 1.55) zapravo je samo prilično dobra aproksimacija rezultata dobivenih mjerenjima, koja približno vrijedi za cijevi od nekih 30cm na više. Kod kraćih cijevi ta formula daje lošiji rezultat, a u stvarnosti ulogu igra i materijal cilindra (termički koeficijent odvoda topline), masa klipa i opruge.

Pravilo palca je da je uvijek bolje staviti do deset centimetara dulju cijev, nego dva centimetra prekratku.