2017/03/06

玩具槍有效射程的定義及簡易測試方法


Part.1 何謂有效射程?

玩具槍的有效射程該怎樣定義?

談論此話題前,先瞭解有效射程 (Effective Range) 與最大射程 (Maximum Range) 的差異是甚麼。

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某A: 哇,我的槍可以直線飛 80 米, 所以我的槍有效射程達 80 米。
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先不論許多生存玩家常常使用目測高估距離,但直線飛行=有效射程是一個普遍的錯誤觀念。在真鐵的世界裡面,5.56mm NATO 彈可以輕鬆飛過三公里處,此為 "最大射程" 的概念。但為何 5.56mm 有效射程僅定義在 600 米左右?  甚至有些槍款更短?

我們知道 Rifle bullet 的有效射程必須在發生 Transonic 之前,但在 Transonic 的點未必就是有效射程距離,實際上會更短一些。因為在有效射程的概念中,除了子彈要能以穩定的姿態飛行,還牽扯到是不是還能輕易擊中目標,即所謂的 "準確度 (Accuracy)" 概念

舉例來說,一般 9mm 手槍有效射程僅為五十米,但實際上該彈頭飛三百米打到人仍可致命,最大射程甚至達一公里以上,主要原因還是因為正常情況下,手槍不易擊中五十米外的人體目標。

因此並非槍口初速高,搭配高飛行效率的彈頭(Airsoftgun : 加重彈),有效射程就一定會比較遠。 除了子彈本身要能先有不錯的射程,槍枝的準確度,是決定有效射程的另一個重要因素。

網路可查到對於有效射程的定義,以下摘自 Gun Wiki: 

The effective range (or maximum effective range) of a weapon is the furthest distance an effective shot can be taken with reasonable certainty that it will hit

其中 "reasonable certainty" 即為一種準確率的概念。

筆者最後用一句白話來定義有效射程:  在一般的情況下,槍能輕鬆擊中特定大小目標的最遠距離



[有效/最大射程示意圖]












(ps. 最大有效射程並非一定位於彈道爬升的位置,也可能位於最高點,也可能位於落下曲線,一切由射擊系統穩定性決定)
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Part.2 影響有效射程的因素

接著我們來討論,Airsoftgun 世界裡,哪些因素會影響有效射程。

1. Muzzle Velocity or Energy [槍口初速或動能]
2. Bullet's Weight  [子彈重量]
3. Rifle's Precision [槍枝準確度]
4. Hop-up [彈道上揚控制]


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案例一: 
A: 我的槍改 160, 現在彈道又直又遠,哼哼。
B: 我的槍只改 150, 可是末端彈道好像比你集中穩定耶!? 
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1. 槍口初速愈高,最大射程肯定愈長,但有效射程不一定能跟著提高。一般來說,使用提高初速手法來增加有效射程會遇到一個臨界點,不論是彈簧活塞動力或是瓦斯動力均是如此。

舉例來說,空氣動力會因為活塞撞擊的震動提高,導致 BB 在管內的碰撞次數變多,BB 轉動的不穩定性提高 (轉軸偏移 & 轉動慣量不穩);瓦斯槍會因汽化不完全的瓦斯量增多,造成 Hop Up 皮的摩擦作用不確實,一樣導致 BB 轉動穩定性下降。因此,槍口初速並非愈高愈好,必須要在不影響內彈道 (Internal Ballistic) 品質的前提下增升才有意義



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案例二: 我是 GBB 新手,請問有建議的彈重嗎?   
A: 我建議 0.32~0.36,彈道穩定且可飛到 5-60 米,如果預算允許可直上 0.4g。
B: 加重彈太貴,我都用 0.25g,初速高飛得遠也比較容易打到人,用加重彈完全沒有意義。
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2. BB 彈的主要參數有: 重量、直徑大小、表面處理、與偏心程度...等。重量為一般玩家唯一好控制的部分,且恰好為影響有效射程最重要的參數。

選擇適當重量的 BB 彈是提高有效射程的手段之一。首先釐清一個概念,並非 "使用加重彈=初速下降=射程變短" 。在動能足夠的情況下,使用較重的 BB 彈,不僅能提高射程,提升末端殘餘動能,還能更快地擊中中遠距離的目標! 原因在於愈重的 BB 彈在空氣中的阻力係數愈低,使得其速度的指數衰減曲線變化較為緩和,從一定時間 t 後的積分面積(即飛距離)反而超前了輕彈。此外,在彈道學中,如果能更快地命中目標,代表受到風的影響時間短,風偏量也會減少,是提升命中率的關鍵點之一。

如何挑選適當重量的彈呢?  此問題可再另闢一篇文章。這牽扯到槍與彈的配合性,以及射擊的距離。



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案例三: 
A: 我的槍改裝了整套 XXX 牌改套,30m CTC 可到 10cm。
B: 我的槍只換了 Hop 皮,調整了氣密與一些細項,CTC 可以輕鬆到 8cm。
A: ........................
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3. 準確度為一項核心要素,可再細分為兩樣: 射手能力與槍隻物理精度 (Precision)。此部分我們假設射手是完美的,僅討論後者。

當動力與 BB 彈都固定之後,剩下的工作就是透過校調 (Tuning) 來提升槍枝的物理精度。調槍的方法我相信坊間有很多文章與討論,在此不特別贅述。調整完畢後,建議使用量化方式驗證,如射擊 15/20/30m 靶紙,紀錄 CTC,來觀察每次校調完的 group 變化。CTC 方式能保存原始 POI 的資訊,相較於射擊單一物體,統計 Hit/Miss 來得好。



根據筆者經驗,如果兩把槍,安裝相同的套件,一個槍主有花時間作調整,一個槍主沒有,最後兩把槍因為精度差異造成的有效射程不同,可能會差距 10~15m 以上。



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案例四: 
A: 我的槍可以平飛 8-90 米耶。
B: 你的彈道尾端明明翹頭那麼高,這哪叫直飛? 且打得到人才有鬼吧。
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4. Hop-up 為現行玩具槍均會搭載的提升射程裝置。但,Hop 真的調愈大愈好嗎?  答案為否。理由有二: 第一,Hop-up 過強時,彈道的 Killzone 會變大,特別是遠端彈道的上下方下 POI 的 Dispersion 會明顯增大,不易擊中目標;第二,Hop-up 過大意味著 BB 的轉速高,與環境風相互作用後更容易導致行進方向被改變 (即風偏量增大)。


Hop-up 到底要設定多強?  建議在 Hop 系統能穩定咬合 BB 彈的前提下,調整至使您射擊距離範圍內的 Killzone 愈小愈好。


由上述 1~4 所言,一定程度的動能,搭配特定重量的 BB 彈,槍枝精準度調校,與適當的 Hop  設定,是提高有效射程的不二法門。



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Part.3 有效射程的鑑定方法

筆者當初對 Airsoft 有效射程測量上,曾經有各種不同的想法,如:

1. 在特定時間內 (如 1.5 秒),搭配不同 BB 彈能飛至最遠的距離。
2. 在特定的 Killzone 範圍內 (如限制彈道高低差 1.2 米),搭配不同 BB 彈能飛至最遠的距離。
3. 子彈殘留動能降低至 0.3 joule 時的總飛行距離。

但此類想法不僅測量困難,也沒有融入槍枝精度的因素,僅屬於"理論有效射程",而非"實際有效射程",因此最後決定採用最簡單、最直接、最實際的方式測定: 固定距離下射擊特定的靶,以命中率 (Hit rate) 來決定

因此,在測量前要先決定 "標靶 (Target)" 是甚麼。

Airsoftgun 玩家眾多,有人只在家打打靶,有人會參如比賽,有的會下場打生存。以比例來說,筆者認為拿去下場打人的比例較高,以此為前提下,採用半身人型靶,或類似面積大小的替代靶來進行有效射程的驗證。

各個步驟以下分述之。


標靶的選擇

(1) 採用 寬 40cm x 高 60cm 的半身人型靶或矩形靶,可自行製作,材質不限。
(2) 採用 IPSC/IDPA 18"寬 x 30"高 官方半身人型靶紙。
(3) 總面積比上述 (1)(2) 還小的標靶。


[合格標靶範例]














場地的選擇

以專門的射擊場或生存遊戲場地為佳,切勿使用公共場所。環境儘量以風小、長距離的場地為主,如有室內場地更好。


距離測量方式與距離設置

距離測量建議採雷射測距儀 (Laser Rangefinder) 或者是大型捲尺測量。目測的、粗估的誤差過大不具參考性,也不建議採用狙擊鏡米位測量,因為誤差極大。

標靶放置的距離建議從有把握的距離開始,如測試通過後,以五米為單位逐步增加進行測試。


[測距器材]












射擊與驗證方式

建議採用狙擊鏡或內紅點協助瞄準,並使用穩固的依托緩慢射擊。

為了有足夠的樣本,並驗證槍支的系統穩定性(特別是瓦斯動力),射擊發數至少為  30 發。射擊時間不限,只要擊中標靶即算 Hit,不需特別細分為擊中 A 區 B 區 C 區。

射擊時建議可搭配副手觀察命中情況,或使用錄影裝製將過程紀錄下來。


驗證通過定義: 如果該槍在 X 公尺的距離下,順利擊中半身人型靶達 70% 總發數以上,即說明該槍有效射程到達 X 公尺。

射手可逐步增加距離直到該槍無法通過驗證為止,此距離即可做為該槍的最大有效射程參考數據

為何會定 70%?  這單純呼應文章一開始的 "reasonable certainty"。




(為了講這個方法,上面好像扯太多了)


總之,筆者依據自身經驗,提出一個客觀的、簡單的測量有效射程的方式,希望大家能自行測試愛槍的有效射程到達多少。


如果您有親自測試過,您將會發現你的槍的有效射程比你想像的短,一般來說,會低於水平最大射程的 80%


最後再次強調,並非您的槍可以水平投射至 80m,就代表該槍的有效射程能到 80m,飛得到不代表打得到。且能穩定地以70%以上的機率,擊中位於某距離半身大小的目標,則該距離會是一個較實用的有效射程定義

真槍的世界裡,能打 M118LR 的 7.62 槍何其多,但每一把槍的有效射程都一樣嗎?  那為何還需要栓式狙擊槍?  拿半自動步槍就好了啊。同樣的,如果兩把玩具槍初速相同,投射距離相同,不代表二者的有效射程就一致。
   
The range is fine, but the accuracy (precision) is final.

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補充: 關於 近/中/遠/極遠 距離的定義

筆者對於玩具槍近距離 (Short range)、中距離(Mid range)、遠距離 (Long range)、以及極遠距離 (Extreme long range) 的範圍該怎麼訂,有個簡單想法,僅供參考。

近距離: 0~20m
中距離: 21~50m
遠距離: 51~80m
極遠距離: 81~120m

此範圍是在合法動能的前提下,依據現有玩具槍、BB 彈、改裝套件的能力,依不同等級劃分之。一把狙擊槍的有效射程至少要能落在尺度 3,而尺度 4,是大家努力追求的目標。







2016/11/20

PDI M24X 螺紋護套施工

看了一下文章列表,發現這兩三年來文章產量銳減,主要是有了小孩之後,實在很難有時間空間搞東搞西的。趁著喵爺大發慈悲舉辦外訓,才有機會替因為板機組固定螺絲孔蛀牙,已列紅色停用裝備的M24X好好修復一下。

先前裝設假牙一般都是使用自攻螺紋襯套,但是問題是襯套的長度固定就算了,通常又會過長,所以安裝之後要再進行後加工把過長的部分去除。身為專業的工程師,工欲善其事必先利其器,趁著這次要修補蛀牙的機會,一次入手了整組螺紋護套施工工具。

螺紋護套的好處是,除了對應不同螺絲大小之外,還有不同長度可以選擇,一般有1.0D-1.5D-2.0D-2.5D-3D 對應長度。這次入手了M3-M4-M5三種常用工具組,內有專用鑽頭,專用螺絲攻,P型安裝工具與導舌沖斷工具。除此之外,也順便入手了T型棘輪絲攻板手來對應攻牙作業。
手術工具材料一覽

2016/10/14

30M 射擊結果公佈之注意事項

30m CTC 測量已經廣泛成為玩家測試自己愛槍精度 (Precision) 的標準.

但關於網路自主公佈成績方面,不少玩家公佈資訊不足,使得該成績有所疑慮。為了增加成績可信度,我們有以下建議 :

網路公佈之成績應含有下列資訊:


1. 槍枝名稱與種類

       槍枝名稱說明,並清楚載明使用空氣動力或是瓦斯動力。瓦斯槍須額外附註所使用之氣體壓力。

  槍枝之動能必須提供,或提供使用特定重量 BB 彈之初速。

2. 彈種

      射擊使用之 BB 彈重量須說明。玩家可進一步提及有無篩選或水洗。

3. 靶紙照片

       成績靶紙至少一張, size 為 A4 或 A3,並標出十發的命中點,將兩發最遠距離的孔的距離寫在靶紙上。

4. 場地資訊

       場地屬於室內或室外需說明,室外場地可加註說明風速狀況。(此部分若能提供照片佐證為佳)

5. 距離測定

  需使用特定裝置測量射擊距離,如捲尺或雷射測距儀。使用環境粗估或狙擊鏡米位刻度等誤差較大方式較有疑慮。(此部分若能提供照片佐證為佳) 

6. 證人

  射擊活動如有證人陪同或影片紀錄可大幅提高可信度。如無法攜伴時,請使用攝影裝置 (ex: 手機,運動攝影機,或 Camcorder) 將射擊結果記錄下來。(請參考範例: https://www.youtube.com/watch?v=6AU2DwgupMk&feature=share)


7. 射擊方式

  射手射擊方式須說明,如立射或坐射,以及是否有使用依託或其他輔助器具等。


以上七項資訊為建議網路公布成績時之必要說明的事項。有了這些必要事項,將更能增加成績的說服力。


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其他建議事項: 

 1. 自行測試槍支 30M 精度為個人私下活動,因此並沒有正式活動中需打三張靶紙並取平均成績的規定。為了讓大家了解槍支真實狀況,我們建議槍主也能同時公布其餘靶紙的情況,而非僅公布最佳靶紙。

2. 建議可提供場地及活動照片,以及活動的詳細敘述。





2016/10/04

HOP Chamber 的參數適配


上篇汽缸頭的參數適配後, 接下來我們要討論的是 HOP Chamber 的部分.
在講解 HOP Chamber 參數的適配前, 我們先讓子彈飛一下!!

BB彈在飛行的過程中是不斷地抖動 ( Jitter ) 的, 這是由於BB 彈本身會有兩個圓心, 一個形狀中心, 一個是質量中心, 加上BB彈的旋轉速度, 三個部分造成的.


非均質非正球體抖動 (Jitter) 的飛行軌跡