Перевод Airsoft trajectory project

(Поэтапный перевод статьи)

Вступление

Я всегда стараюсь доказать, что наука стоит за спортом. Будь-то гольф, теннис или airsoft. Я стараюсь прояснять детали происходящего с точки зрения физики. Подойдя к аирсофту с такой точки зрения, я решил просчитать предполагаемые траектории, основываясь на экспериментах и множестве вычислений. В конце концов, я вывел формулы, которые позволяют учитывать множество факторов, влияющих на полет шарика, объединил их со своим ноу хау и разработал программу в MATLAB, которая позволяет достаточно точно рассчитать траекторию полета шарика. Эта программа позволяет учитывать:

- начальную скорость вылета
- массу шарика
- диаметр шарика
- высоту
- температуру
- плотность воздуха/атмосферное давление
- ветер и его направления
- боковой ветер
- степень работы хоп-апа

Не имеет значение из какого привода был выпущен шарик. Как только шарик покидает стволик - он "забывает" откуда был выпущен. У него есть несколько параметров и вектор направления. Это все, что с точки зрения физики имеет значение. Следовательно, мне необходимо моделировать данные, зная начальную скорость, направление и частоту вращение шарика. Конечно, разные шарометы будут давать слегка разные векторы движения, когда шарик покидает стволик(очень незначительные), а также работа хоп-апа различна на разных приводах, однако программа предполагает, что шарик летит по направлению ствола и скорость, в худшем случает, отличается на +/- 2% от средней и хоп-ап придает достаточное вращение.

Перед тем как я опубликовал результаты, я сделал достаточно, чтобы довольно точно описать траекторию полета шарика. Я потратил несколько месяцев, выполняя тесты, собирая данные, общаясь с другими учеными(кто "в теме"), изучая множество научных трудов, собирая данные у других людей, часто работая до поздна, прорабатывая формулы, тестируя алгоритмы, прогоняя все еще раз, чтобы убедится, что в расчет не закралась ошибка. Ну и конечно, много удовольствия я получил отлаживая программу.


По итогу, все тесты подтвердили расчеты. Для более подробной информации о методах тестирования и проверки, обратитесь в этот раздел.


Проверив все данные, настала очередь рассчитать стандартную траекторию, траекторию с хоп-апом, диссипацию энергии, уменьшение скорости, время полета, минимальную безопасную дистанция, а также воздействие высоты и температуры для широкого ряда скоростей и масс шариков, чтобы можно было опубликовать результаты онлайн. Надеюсь, что это должно ответить на множество вопросов, которые возникают у людей к своему приводу, к примеру:

- какая конечная скорость шарика массой 0,2 г. ?
- стоит ли тюнить привод с Х м/с до Y м/с ?
- для равных энергий на срезе ствола, шарик какой массы летит дальше?
- шарик какой массы летит быстрее к мишени, при заданной скорости?
- Так ли это, что шарик большей массы запасает больше энергии, чем легкий?
- Нужно ли ограничивать привод с выхлопом 180 м/с(0,2 г.) для применения на дистанция меньше 30 метров?
- какая минимальная безопасная дистанция рекомендуется для честной игры и безопасности всех стрелков?
- В холодную погоду шары летят дальше или нет?
- Влияет ли высота над уровнем моря на траекторию полета и минимальную безопасную дистанцию?
- Так ли это, что 0.43 шарик менее подвержен влиянию ветра, чем 0,2?
- Так ли это, что быстролетящие шарики меньше подвержены ветру?
- Какое эффективное расстояние ШВ?
- Какое максимально расстояние моей ШВ?
- реально стрелять дальше 100 метров?

Все это хорошие вопросы. К сожалению, я получал много ответов, которые по сути были предположениями. И чаще всего получал ответы, которые противоречили законам физики. К счастью, все эти данные смогут дать правильные ответы. Если вы удивлены результатами или они кажутся неправдоподобными - ознакомьтесь с формулами и методикой расчета. А если и после этого не доверяете - сделайте сами, а потом мы сравним результаты.

Кроме того, я понимаю и отдаю себе отчет в том, что аирсофт это не точная наука. Воздушные ямы, неточности диаметров, изменение направление ветра, непостоянство начальной скорости вылета шарика... все это и многое другое приводит к непредсказуемым отклонениям от траектории полета шарика. Даже если и так, то я думаю, что лучше иметь грубое представление о полете идеального шарика, которое позволит стреляющему(в автора, прим. пер.) вести себя на основании выдуманных факторов.

Если рассматривать с точки полезности, те, кто использует протюненные стволы или стволы, которые отличаются точностью, получат много полезной информации. Но а если ваш привод стреляет +/- 10 м/с, то значит, что он не может обеспечивать постоянную траекторию полета шарика(часть авторских стволов не исключение) и данные будут менее полезными. В конце концов, полезность этих данных определяется конечным пользователем и его степенью владения своим шарометом. Что касается меня, то я считаю, что иметь в своем распоряжении эти данные - удобно. Ну и конечно, я(автор) - заинтересованное лицо.

В любом случае - вот данные. Все это разделено на множество разделов, которые содержат около 270 графиков и диаграмм. Изложение материала построено так, чтобы читать сначала и если вам что-то непонятно в дальнейшем - вернитесь назад - там будет пояснение. (И если вам еще интересны ответы на вопросы, которые были поставлены выше - есть краткие ответы на них в этом разделе.)


Nathan
December, 2006