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Relacion entre peso de bola y ratio cilindro/cañon

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RNR:
Buenas, investigando sobre ratios de volumen de aire cañon/cilindro acabe buscando informacion sobre la cantidad de aire necesaria para cada peso de bola y longitud de cañon.

De ahi llegue a esta post https://www.airsoftsniperforum.com/41-vsr-rifles/33530-ideal-cylinder-barrel-ration-bb-weight.html en el que en base a datos de test y relaciones devueltas aqui https://www.airsoftsniperforum.com/32-general-sniper-talk/14186-choosing-heavy-weight-bb.html#post140962 llegaban a la conclusion de que la relacion correcta se podria calcular con la funcion (7.5*(weight of the bb in grams^2))+1.55.

Ya dicen que los calculos pueden no ser completamente exactos pero viendo los resultados parece que la cosa cuadra bastante https://www.airsoftsniperforum.com/43-longrange-aegs/55635-what-barrel-length-goes-what-bb-weight-aeg.html .

Ya sabiamos que el peso de bola influia directamente en la cantidad de aire y esto modificaba las relaciones cilindro/cañon pero no habia encontrado quien la calculase de manera mas o menos precisa. Como veis vosotros esos datos? podrian usarse como guia para optimizar replicas?

Torak:
Viendo que el estudio está hecho aparentemente en base a la configuración donde cada peso a estudiar obtiene la máxima energía según la franja de potencia (lo mismo meto la pata por que lo he ojeado nada más)... a mi me parece que es un estudio que no tiene en cuenta otros factores igual de importantes.

Esto no deja de ser mi opinión desde un punto de vista puramente teórico, aunque las pruebas que he hecho en casa cronando julios sobre diferentes cañones y configs parecen apuntar en la misma dirección.

El ratio C/B no es el único indicador, ni siquiera es un indicador bueno para determinar el largo del cañón "optimo" o la configuración cilindro/cañón más adecuada para cada peso, si atendemos como criterio de óptimo a la configuración con la que obtienes la máxima energía en boca con un peso determinado. Es lo que se venía usando hasta ahora, pero creo después de ver como hay configuraciones que salvan estos problemas, yo creo que se ha quedado anticuado.

EL JC/energía máxima para cada peso no depende únicamente del volumen de aire/duración del flujo de aire a presión. De hecho, depende más de la presión media que del volumen de aire.  Por eso el gas y el HPA tienen mejor rendimiento en términos de energía, por que el flujo de aire en la boca del nozzle tiene una presión estable. En los sistemas de muelle es más complicado de ver por que volumen y presión van unidos en un sistema mecánico, pero en HPA se ve muy fácil.

Si tu abres el regulador a 80psi, el flujo de aire tiene 80psi desde el primer milisegundo al último. Y lo mismo (o parecido simplificandolo mucho) con un gas en expansión. Incluso con válvulas que restringen el 75% del volumen de aire y ajustando el tiempo de apertura al mínimo.... una polarstar se merienda a cualquier AEG en términos de JC o entrega de energía. Y no es por que tengan mucho volumen.... es por que la presión es muy estable.

En un sistema de muelle estándar (AEG, TW o cerrojos) con configuraciones clásicas con pistones ligeros, la presión aumentará bruscamente y luego irá decreciendo en el tiempo. Hay una primera fase con lo que se llamaba antaño "compresión por velocidad" donde el pistón acelera en vacío hasta llegar a la zona de compresión del cilindro, impactando con bastante velocidad y aumentando bruscamente la presión... y una segunda fase donde la compresión la realiza básicamente la dureza del muelle, ya que al tener un pistón ligero su momento de inercia es bajo y el propio volumen de aire a presurizar lo frena y reduce bruscamente su velocidad pasado ese "pico inicial".

Por simplificarlo, digamos que la presión del aire en el tiempo hace una curva, sube muy rápidamente, alcanza el máximo (primera fase - pongamos 140psi) y empieza a decaer con más o menos rapidez (segunda fase - desde 140psi a 60psi). Este efecto se ve muy bien al ventilar un cilindro de AEG y ver como parece que aumentan los FPS sin cambiar el muelle. Lo que estás haciendo es aumentar el pico máximo de presión en esa primera fase al aumentar el espacio de aceleración del pistón en vacio... a base de reducir el volumen de aire/duración de la curva de presión en el tiempo. Haces que la curva de presión/tiempo sea más alta, pero más corta. Esto viene bien para bolas ligeras, que tienen tiempos de vuelo muy cortos y por eso te parece que suben los FPS. Pero si cronas con un peso más alto y mides la energía, pues te llevarás una sorpresa por que en vez de subir, empezarán a bajar.

Obviamente si acortas el cañón dependiendo del peso de la bola y franja de potencia objetivo (teniendo en cuenta que el peso de la bola define el tiempo de vuelo de la misma en el cañón para obtener dicha energía objetivo) puedes hacer que el tiempo de vuelo de la bb en el cañón se produzca en esa franja temporal de presión más alta en tu curva de presión/tiempo..y la aproveches al máximo, obteniendo la relación de energía más alta posible o al menos, que ese sea el peso que obtiene la energía más alta para esa combinación de franja de potencia objetivo - peso de la bb - largo de cañón.

Además como estas todo el rato en una franja de alta presión, la teoría más aceptada sobre la dinámica de la bola en el interior del cañón dice que debería agrupar mejor, ya que la presión de aire ayuda a evitar rebotes y a mantener la bola centrada.

Y lo mismo pero en sentido inverso sucede con un cañón más largo. La bola tiene más espacio que recorrer, por lo que  el espacio entre nozzle y bb es mayor (reduciendo la presión del volumen de aire existente entre ambos de una manera más notable que en un cañón mas corto). A esto hay que unirle que la presión de entrada que está tratando de aumentar la presión de ese volumen de aire entre bb y nozzle por la diferencia de presiones decaerá al entrar en la segunda franja de compresión. Dependiendo del peso de la bola, su tiempo de vuelo, cómo sea la curva de presión en el tiempo y el resto de factores, puede hacer que tu pico máximo de energía no esté en el peso que quieres mover o que la réplica rinda peor.

Como digo, esta claro que si acortas el cañón estás "optimizando" para aprovechar la "parte buena" de tu curva de presión y además, reduces el tamaño de la zona sobre la que tienes que repartir el volumen de aire comprimido. Y como bien hacen en el estudio, esa "parte buena" dependerá lógicamente de tu potencia objetivo y del peso de la bola, ya que tienes que cuadrar el tiempo de vuelo de la BB con la franja de alta presión de la curva energía/tiempo.

Pero para que nos entendamos, lo que estas haciendo es adaptar tu largo de cañón a las limitaciones de tu configuración y del sistema mecánico que son los que determinan cómo es esa curva de presión... cuando lo normal sería adaptar la curva de presión al cañón y peso que quieres usar. Por que no nos engañemos, bien montado y si todo lo demás acompaña, agrupa mejor un 550mm que un 450mm. Otra cosa es que por las propias limitaciones de tu configuración, te rinda mejor el 450mm. Pero el problema insisto no es el 550mm sea peor, le sobre largo o cualquier otra lectura similar. El problema es lo que hay detrás del cañón no acompaña. Y si lo que quieres es montar la configuración que de el mejor resultado, estas haciendo girar la configuración sobre el pivote equivocado.

Posiblemente tendrás volumen de sobra en el cilindro y la curva de presión tendrá más duración de la que necesitas... pero el problema esa curva no se mantiene en la "zona buena" lo suficiente para que tu bola recorra el cañón. Hay maneras de hacer que la curva de un sistema de muelle se mantenga más estable. La más fácil... es lastrar el pistón para hacerlo más pesado y subir la dureza del muelle para compensar el aumento de peso del pistón (ya que al pesar más.. .acelera más despacio y genera menos presión inicial al tener menos velocidad). A cambio, ese pistón tiene un momento de inercia mayor y se frena menos al llegar a la zona de compresión, lo que hará que la presión de aire no baje tanto. Como todo en la vida no es perfecto y estas mejorando tu curva de presión/tiempo a base de estresar mucho más tu sistema mecánico.

Básicamente, es lo mismo que comentaba Thatwaste en este hilo http://www.airsoftmadrid.com/foro/index.php?topic=83099.0 que aún no entiendo por que no tiene una chincheta puesta cuando es de los mejores aportes que hay en el foro, y es un principio que se puede aplicar a cualquier franja de energía objetivo y tipo de réplica.

Espero haberme explicado y que se entienda un poco la idea.

RNR:
Si, se entienden perfectamente. Ahora, limitandolo a AEGs mi cuestion es, si asumimos 2 premisas:

1 - Que el largo del cañon es fijo para la replica con la que tramamos (es decir, no lo vamos a cambiar)
2 - Buscamos sacar el maximo partido con el minimo muelle posible (con las limitaciones de no saber a ciencia cierta que potencia real te va a dar un muelle y obviando problemas de compresion y demas).

¿ Haciendo los calculos inversos se podria obtener la distancia ideal  de la ventana del cilindro en funcion al peso de bola ?

Asumiendo que el calculo nunca sera 100% exacto y que por mucho volumen que le metamos hay pesos de bola que no se van a dar simplemente porque el muelle no da para acelerar mas el piston sin ese movimiento en vacio previo.

Pero cogiendo de ejemplo 2 de mis replicas con el mismo cañon (229mm):

 - MP5 con sp90 dando 320 fps +- 4
 - M4 con M90 dando 340 +- 4

Y sabiendo que en el MP5 quiero usar 0,25 y en el M4 0,28 ¿ podriamos sacar la ventana ideal para cada una ?

Pongo de ejemplo las mias porque son datos que tengo a mano pero se podria hablar de cualquier AEG.

Torak:
Hombre por poder se podría... pero me parece algo a hacer desde una perspectiva empírica más que teórica. Si quieres hacer un modelo puramente teórico desde 0... yo la verdad no sabría por donde empezar. Al final te dejo unas ideas de como se podría hacer un modelo base teórico y ajustarlo con mediciones.

Volviendo a la pregunta, yo las conclusiones que he ido sacando y la compresión que tengo de cómo creo que funciona esta historia es a base de probar configs, cronar y ver cómo son las energías resultantes según el peso de la bola. Y luego ver como tira la réplica. Y también de leer mucho y ver si otros resultados encajan o no en el modelo.

Como te decía en el hilo, la energía resultante te da una primera indicación, pero obtener una energía resultante determinada no es sinónimo de "configuración optima".

Para que lo entiendas vamos a plantear 2 casos extremos, siempre hablando exclusivamente de AEGs. Tu cañón es de 300m y tu potencia objetivo es 1J con 0.25.

Tu puedes obtener ese valor de 1J con un cilindro muy ventilado, un muelle blando y un pistón ligero. Esto hará que tengas una curva presión/tiempo muy alta, pero muy corta, ya que tu pistón se desplazará en vacio durante más tiempo y acelerará más, también gracias a que pesa poco. .

Igual esa presión inicial muy alta genera la suficiente presión en el espacio nozzle-bb para que la bola acelere a 1J, pero seguramente, la presión de ese volumen de aire comprimido irá decayendo rápidamente en el tiempo según la bola recorra la longitud del cañón. Esto será así por la "parte buena" de tu curva presión/tiempo no dura lo suficiente y no habrá un flujo de aire a presión saliendo de tu nozzle que haga que la presión del espacio bb-nozzle no decaiga demasiado conforme dicho espacio se amplia.

Un síntoma de que tu "zona buena" de presión/tiempo se queda corta, será que al aumentar el peso de la bola tu sistema cada vez obtiene menos energía.

Si atendemos a que lo que ayuda a mejorar la agrupación es tratar que la presión del volumen de aire que empuja la bola sea lo más alta posible en el tiempo, pues a nivel de energía resultante estás donde quieres... pero a nivel de optimización pues lo mismo no es lo ideal.

En el extremo contrario podemos tener un sistema con una curva presion/tiempo lo suficientemente baja como para que no te pases de 1J, pero muy estable. Podría ser un cilindro cerrado, un muelle mucho más duro de lo normal y un pistón pesado. Tu bola acelerará más despacio, pero tendrá una presión más homogénea empujándola por detrás, ya que tu nozzle estará entregando un flujo de aire a presión constante. Esto puede hacer que tengas mejor rendimiento/agrupación por que el volumen de aire comprimido que empuja la bola tendrá una presión más homogénea durante el recorrido de la misma por el cañón... y esto ayudará a que tu bola se quede centrada donde debe. A nivel de entrega de energía, el efecto que verás es que si sigues aumentando el peso de la bola sobre el mismo cañón,el sistema entrega cada vez más y más energía (lo que llamamos coloquialmente JC).

Hasta aquí, solo estamos hablando de energía entregada y como midiéndola puedes saber mas o menos como es tu curva de presion/tiempo. Luego tienes otro problema, y es que el comportamiento del hop cambia según estés en un extremo u otro de los ejemplos. Suponiendo que todos los parámetros del hop son fijos y dado que la mayoría del hop se produce por el efecto del torque generado sobre la bola por la presión inicial, el rendimiento del hop en uno y otro extremo será distinto. En el primer ejemplo tendrás mucho hop inicial  (puede que incluso demasiado y no puedas regular bien), pero lo mismo luego lo pierdes o se degrada por rebotes internos o por falta de presión sobre la bb. En el otro extremo, tu hop será perezoso por que dicha presión inicial no es tan alta, lo que hará que le cueste levantar las bolas, pero igual ese hop es más estable o si lo adaptas o lo modificas para contrarrestar esa "pereza", tenga mejor regulación y acabe funcionando mejor.

Y luego tienes otro problema más, que no es igual un tightbore que un wide para un mismo largo. El primero va mejor en setup clásicas por que hace un uso más eficiente de un recurso limitado, que es esa "zona buena" de presión/tiempo de tu sistema. Y un wide está más pensado para una configuración como la segunda, donde tu presión es estable y la curva lo suficientemente ancha...y que además puede ayudarte a compensar ese hop perezoso.

Como ves.... hay tantos dependes que atender sólo a un elemento como es los julios que marca en el crono con un peso...puede ser contraproducente. Los julios es un indicador a atender, pero hay que cogerlo como lo que es y saber que sólo es una parte. Y como siempre, la virtud suele esta en el punto medio. Creo que es mejor que trates de entender cómo funciona a nivel abstracto y luego cacharrees para encontrar donde esta el punto medio que mejor te viene a tu caso particular, que enzarzarte en un esfuerzo titánico de crear un sistema teórico de calculo.

Si quieres trastear con un modelo teórico (aunque insisto en que creo que el esfuerzo individual que supone no compensa la información que aporta), yo empezaría por hacer un modelo de aceleración en base a presión media en un cilindro cerrado (cañón) que te permita calcular tiempos de vuelo según potencia objetivo y largo de cañón, asumiendo el escenario más simple posible.

Luego puedes complicar el modelo haciendo un calculo iterativo en base a incrementos de tiempo del orden de décimas o centésimas de milisegundo y ir calculando aceleraciones y espacios recorridos instantáneos para cada tiempo en base a dicha presión media estimada (estas cosas se hacen de PM en excel). A partir de ahí, puedes pasar de presión media a una curva de presión con valores que cambian durante el tiempo, e ir jugando con los datos con la idea general de cómo se comporta el sistema y que curvas de energía/peso tienes dependiendo de largos de cañón y de cual es la curva presion/tiempo que le metes a la calculadora para modelar el comportamiento de la ventilación del cilindro y la dureza del muelle.

Luego tendrías que hacer medidas reales... y ver y contrastar si el modelo sirve como referencia. A base de mediciones y de cuadrar la calculadora y la curva de presión/tiempo con los resultados del crono para cada peso de BB, puedes llegar a tener un modelo teórico de cómo se comporta una determinada ventilación del cilindro + muelle y que curva de presión/tiempo genera (de manera aproximada). Y cuando hayas hecho muchas combinaciones de ventilación/muelle/cañón y hayas ido ajustando más y más ese modelo teórico, pues tendrás una base de datos de muelles y ventilaciones de cilindro para ajustar sobre el papel de una manera bastante decente hasta donde tienes que ventilar en cada caso y para cada potencia objetivo, como es cada curva de energía/tiempo de cada combinación y que peso y largo de cañón te darán mejor resultado para aprovecharla al máximo su "zona buena".

Y si ya te quieres volver loco del todo, pues también puedes probar con varios pesos de pistón... y añadir otras 200 combinaciones de elementos más  ;D

Todo esto es un currazo de 3 pares de cojones para algo que al final, también se puede hacer con un método tan simple como montar, cronar y luego llevártelo al campo a ver si tira mejor o peor. No es muy científico, pero tampoco es que aquí necesitemos 6 sigmas de precisión estadística.

Y si no te mola como tira esa configuración, pues pruebas otra cosa hasta que poco a poco vayas dejando el trasto afinado al milimetro. Si sabes por que haces cada cambio, no te hacen falta demasiados ajustes para llegar aun rendimiento más que decente. Como consejo personal, si ya estas en la franja de 50-55m efectivos para potencias de 1J... cada metro extra es un dolor de muelas que no compensa para nada salvo que te entretenga como reto personal.

Yo por mi experiencia, me dan mejor resultado setups que vayan más hacia el segundo modelo que hacia el primero. Para mi es más simple asegurarme de que la curva va tener la suficiente anchura (cilindro cerrado) y luego trabajar para ajustar su forma hasta donde necesite (peso del pistón + muelle). Yo hace mucho ya que no ventilo cilindros. No digo que no haya que hacerlo, digo que yo no lo hago. Probablemente no sea la configuración ideal, pero prefiero pecar por exceso que complicarme la vida viendo hasta donde tengo que ventilar para poder usar el muelle más blando, cuando hay motores para mover el muelle que quieras y carcasas con resistencia suficiente para aguantar una configuración más exigente.

Actualmente estoy probando pistones de AEG pesados con resultados bastante interesantes y curvas de peso de BB/energía comparables a las de HPA. Antes compensar el hop era una putada y los RHops un coñazo insoportable, pero ahora ya hay infinidad de sistemas de flat hop y gomas que te dan el mismo rendimiento que un RHop, con al ventaja de que son tan simples de poner como una goma cualquiera.

RNR:
Estructuro la respuesta por partes para no perdernos:


--- Cita de: Torak en Junio 12, 2019, 07:42:15 pm ---Hombre por poder se podría... pero me parece algo a hacer desde una perspectiva empírica más que teórica. Si quieres hacer un modelo puramente teórico desde 0... yo la verdad no sabría por donde empezar. Al final te dejo unas ideas de como se podría hacer un modelo base teórico y ajustarlo con mediciones..

--- Fin de la cita ---

Con respecto al modelo teorico solo me plantearia hacer la parte de optimizacion de volumen de aire cilindro/cañon sobre peso de bola y usando de referencia muelles con potencia conocida en plan SP90 bien optimizado debe dar 330fps, M90 de shs 345fps, etc.
Sacar un modelo teorico para teorizar sobre metros finales lo veo imposible, como dices hay un infierno de variables y ademas incontrolables en un sistema mecanico.

Mañana si tengo un rato en el trabajo me pongo a repasar de nuevo los datos de los enlaces e intento sacar un excel que calcule esto, con suerte al menos podre sacar algo que de una aproximacion bastante correcta para cuando alguien abra un post preguntando que a que distancia pone la ventana del cilindro decirle: mira, bajate esto y mete los datos que te sale.


--- Cita de: Torak en Junio 12, 2019, 07:42:15 pm ---ara que lo entiendas vamos a plantear 2 casos extremos, siempre hablando exclusivamente de AEGs. Tu cañón es de 300m y tu potencia objetivo es 1J con 0.25.

Tu puedes obtener ese valor de 1J con un cilindro muy ventilado, un muelle blando y un pistón ligero. Esto hará que tengas una curva presión/tiempo muy alta, pero muy corta, ya que tu pistón se desplazará en vacio durante más tiempo y acelerará más, también gracias a que pesa poco. .

Igual esa presión inicial muy alta genera la suficiente presión en el espacio nozzle-bb para que la bola acelere a 1J, pero seguramente, la presión de ese volumen de aire comprimido irá decayendo rápidamente en el tiempo según la bola recorra la longitud del cañón. Esto será así por la "parte buena" de tu curva presión/tiempo no dura lo suficiente y no habrá un flujo de aire a presión saliendo de tu nozzle que haga que la presión del espacio bb-nozzle no decaiga demasiado conforme dicho espacio se amplia...

--- Fin de la cita ---

Me queda una cosa rondando, en un cañon limpio y bien fabricado no se supone que no hay rebote interno de la bola por el colchon de aire? esto es lo que he ido leyendo segun buscaba informacion de la base fisica del airsoft.

Con respecto a los dos casos que planteas, en el segundo, el del cilindro cerrado, tambien afectaria por ejemplo a la cadencia de tiro, al tener que arrastrar mas peso y vencer mas fuerza del muelle reduciria la cadencia, es algo a tener en cuenta tambien segun queramos como sea la replica.
En la M4 podria experimentar pero en el MP5 por ejemplo seria un riesgo gordo, es una G&G en la que tengo que meterle el minimo muelle posible porque los gearbox parten con mirarlos.


--- Cita de: Torak en Junio 12, 2019, 07:42:15 pm ---Actualmente estoy probando pistones de AEG pesados con resultados bastante interesantes y curvas de peso de BB/energía comparables a las de HPA. Antes compensar el hop era una putada y los RHops un coñazo insoportable, pero ahora ya hay infinidad de sistemas de flat hop y gomas que te dan el mismo rendimiento que un RHop, con al ventaja de que son tan simples de poner como una goma cualquiera.

--- Fin de la cita ---

Fijate que en las dos AEGs llevo casi el mismo flat hop, goma sistema negra adaptada (finita pero dura) y tensionador de prometheus de los que vienen dos, duro y blando, pues el duro (en el M4 con canal y en la MP5 plano) y es la mejor combinacion que he encontrado, teniendo por casa y habiendo probado R-Hop cortado a laser, maple verde + nub omega y madbull azul + nub diabolo.
Me quedo con el flat hop de largo.

Si que es cierto que con pruebas empiricas acabamos la discusion. Empezamos a coger muelles, cañones, gomas, nubs y a pegar tiros cercenando los cilindros milimetro a milimetro pero joder con la santa paciencia del que se ponga a hacerlo  ;D ;D

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