Recomendo a leitura do tópico abaixo, aos que tiverem dúvidas quanto ao embasamento teórico formal sobre o assunto.
Link do Tópico - Dispositivo para medir a força de compressão de Gás RAM e Molas
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Após alguns ensaios, com relativo sucesso, devido às limitações impostas pelos tipos de balança e "compressor de molas" utlizado, o estudo ficou em "estado de hibernação".
De volta a prancha de desenhos, e com o upgrade de equipamentos mais adequados, estamos de volta:
Nota do autor: este dispositivo caseiro, tem por objetivo auxiliar, através de modo comparativo, o comportamento das molas de ação, não se tratando portanto de verdade absoluta e principalmente por ser encarado como um hobby.
Dispositivo para medir a força de compressão de Gás RAM e Molas - Nova versão
Equipamentos utilizados:
Dinamômetro DD300 - 100 kgf
Macaco elétrico automotivo 1500 kgf acionado por bateria automotiva 12 volts
Paquímetro Digital 150mm de fibra
Adicionalmente foram "desenvolvidos" novos acessórios para conter e centralizar as molas, durante o processo de compressão, descompressão
Molas Helicoidais
Tubos de PVC roscáveis - externo de 1 polegada (simulando o cilindro da carabina) e interno de 3/4 de polegada (simulando o êmbolo), suportados por um CAP soldável de 50mm e mantidos centralizador por 4 parafusos allen 6mm. Para alguns modelos de carabina, é possível utilizar o êmbolo original, como será visto mais tarde no ensaio da B19S.
Na foto abaixo, o setup utilizado no ensaio da mola helicoidal original da carabina CBC B19S com o contra peso (top hat) e o guia de mola traseiro.
Êmbolo original da carabina CBC B19S (o retentor usado é maior para prover melhor centralização) buscando uma maior similaridade com a situação real (embora o diâmetro interno do tubo de PVC de 1 polegada seja ligeiramente superior ao diâmetro do tubo da carabina)
Para comprimir a mola helicoidal foi utilizada uma mola a gás sem pressão
Fotos do dispositivo configurado para molas a gás
Curva Força x Deslocamento - Mola Helicoidal CBC B19S Original
Equação do ciclo de compressão
Força (kgf) = 0,7051 . Deslocamento (mm) - 0,9555
Curva Força x Deslocamento - Mola a gás QUICKShot 270mm 35 kgf
Equação do ciclo de compressão
Força (kgf) = 0,1181 . Deslocamento (mm) + 37,612
Curva Força x Deslocamento - Mola a gás QUICKShot 270mm 40 kgf
Equação do ciclo de compressão
Força (kgf) = 0,113 . Deslocamento (mm) + 41,631
Curva Força x Deslocamento - Mola a gás QUICKShot 270mm 45 kgf
Equação do ciclo de compressão
Força (kgf) = 0,157 . Deslocamento (mm) + 48,589
Curva Força x Deslocamento - Mola a gás QUICKShot 270mm 50 kgf
Equação do ciclo de compressão
Força (kgf) = 0,1663 . Deslocamento (mm) + 53,987
Uma vez obtida a Curva Força x Deslocamento para cada mola, podemos determinar a Curva de Energia Potencial Elástica de cada mola, para uma determinada carabina.
Necessitamos dois valores: a medida da pré compressão de cada mola e o curso do êmbolo da carabina em questão.
A Energia Potencial Elástica será a área do trapézio compreendida entre as coordenadas da pré compressão e da pré compressão somado ao curso do êmbolo.
Fator de conversão: 1 kgf = 9,80665 N (Newton)
Curva de Energia Potencial Elástica - Mola Helicoidal CBC B19S Original
Curva de Energia Potencial Elástica B19S com Mola a gás QUICKShot 270mm 35 kgf
Curva de Energia Potencial Elástica B19S com Mola a gás QUICKShot 270mm 40 kgf
Curva de Energia Potencial Elástica B19S com Mola a gás QUICKShot 270mm 45 kgf
Curva de Energia Potencial Elástica B19S com Mola a gás QUICKShot 270mm 50 kgf
Cálculo da Eficiência do conjunto CBC B19S, molas (helicoidais e a gás) e projéteis utilizados
O embasamento teórico formal pode ser lido no Tópico - The Airgun From Trigger to Muzzle - Tradução Parte III
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Capítulo 9 – Eficiência
"A eficiência mecânica de toda a máquina é a razão entre o trabalho útil obtido, em comparação com o trabalho introduzido, a saber, e o trabalho gasto para o funcionamento da máquina. Esta proporção é normalmente expressa como uma percentagem, da seguinte forma:
(Trabalho produzido / Trabalho empregado) x 100 = Eficiência (%)
Neste livro temos considerado o trabalho empregado em um rifle de ar, como sendo a quantidade de energia que está contida na mola depois a arma foi engatilhada, e não a energia que é necessária para comprimir a mola na posição engatilhada. Esta energia é maior do que a da mola, uma vez que existe sempre uma perda por atrito no eixo e nas superfícies que estão em contato entre si. Não fizemos um estudo das perdas no sistema de ligação mecânica, tais como alavancas e travas, uma vez que os vários fabricantes empregam mecanismos ligeiramente diferentes entre si, e, por conseguinte, a eficiência mecânica varia de acordo com o modelo.
O trabalho produzido é igual à quantidade de energia contida pelo projétil quando sai pela boca do cano (energia cinética). Isso é chamado de "energia na boca do cano", e assim como a energia da mola é medido em ft.lbf (pés.libra-força) no sistema internacional, é medida em N.m (Newton.metros – conhecida também como Joule)."
Uma vez determinadas as curvas de Força x Deslocamento e efetuados as medições de velocidade em cronógrafo, temos condições de calcular a eficiência do conjunto utilizado.
Os resultados obtidos em cronógrafo podem ser vistos no Tópico - CBC B19S 4,5mm - Mola a Gás QUICKShot Chrony Test
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Resultados
GAMO Big CAT 1000 4,5mm
Curva Força x Deslocamento - Mola Helicoidal Gamo Big CAT 1000 Original 4,5mm
Curva de Energia Potencial Elástica - Mola Helicoidal Gamo Big Cat 1000 Original
Cálculo da Eficiência do conjunto Gamo Big Cat 1000 - Mola Helicoidal Original e projéteis utilizados
Chumbos Diabolo
Chumbos Wad Cut
Eficiência
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