BITWA NA KOLORY

Zespół projektowy optymalizuje czas reakcji zaworu w pistolecie do paintballa

Inżynierowie z firm Smart Parts Inc. oraz Humphrey Products zebrali się w zeszłym roku w sali konferencyjnej w Loyalhanna, PA, aby opracować plan zdominowania konkurencji w turniejach paintballowych.

Opracowali strategię produkcji nowego elektrozaworu, który według nich ustanowiłby nowy standard pistoletów do paintballa, stosowanych przez użytkowników do obrzucania przeciwników małymi kulkami farby.

Nie miał to jednak być prosty zwyczajny zawór, ale zawór kompatybilny, który by pasował do gniazda istniejącego zaworu. Zawór miał być również prosty w obsłudze i utrzymaniu, i oczywiście lepszy od istniejących na rynku. O ile lepszy? O wiele lepszy. Operatorzy chcieli osiągnąć 125% wzrostu ciśnienia roboczego – jednego z kluczowych obszarów pracy zaworu.

Zrealizowali swój cel. Nowy zawór, rezultat intensywnej współpracy dostawcy technologii pneumatycznej Smart Parts z firmą Humphrey oraz jej japońskim partnerem Koganei, zadziwia oferowanymi możliwościami. Jest to urządzenie 7 V, które zapewnia ciśnienie robocze wyższe niż modele oferowane przez konkurencję (15 barów zamiast 7), szybsze strzelanie (28 kulek na sekundę zamiast 24) i ma krótszy cykl (załączanie – wyłączanie) niż wcześniej stosowane zawory. Według inżynierów firmy Humphrey testy wykazały, że chociaż ciśnienia robocze wynosi 15 barów, zawór jest szczelny przy 20 barach. Ponadto zawór składa się z mniejszej liczby części niż te stosowane wcześniej przez Smart Parts i jest lżejszy. Chociaż firma Smart Parts nie chce zdradzić całkowitej masy zaworu, podaje, że jest on o 1,1 mg lżejszy od wcześniej stosowanego zaworu.

Firma Smart Parts zastosuje zawór w nowej wersji pistoletu Nerve, który pojawi się na rynku w listopadzie br.

Elektrozawór spełnia bardzo ważną rolę w działaniu pistoletu do paintballa. Podawane ciśnienie pneumatyczne przepływa przez układ szczelin, powodując wysuwanie się lub chowanie trzpienia cylindra pneumatycznego pistoletu. Wysuwanie się i chowanie cylindra odpalającego pistolet reguluje cykl pracy urządzenia. Ponadto zawór zapewnia ujście po przeciwnej stronie cylindra powietrza z poprzedniego cyklu strzelania.

^{ZESPÓŁ ZAWORU: elektrozawór zapewnia przepływ podawanego ciśnienia przez układ szczelin, powodując wysunięcie się lub wsunięcie tłoka pneumatycznego cylindra pistoletu}

Dopasowania i testy

Humphrey mówi, że trwający 12 miesięcy projekt, o sześć miesięcy krótszy niż inne tego typu projekty, wypełniony był typowymi przeróbkami i testami. Jednak duża liczba analiz i podsumowań zaowocowała ciekawymi innowacjami.

Na przykład kiedy zespół Humphreya zaprezentował pierwszy prototyp, firma Smart Parts doniosła, że zawór nie zadziałał. Zdziwiony Humphrey poprosił inżyniera projektu w firmie Smart Parts – Eda Telforda oraz jego zespół – o szczegółowe parametry obwodów sterujących. – Kiedy zbadaliśmy obwody, podzieliśmy kształt fali tak, aby wydłużyć czas załączania, czyli czas, w którym cewka „widzi” energię potrzebną do wciągnięcia trzpienia do środka – mówi Rich McDonnell, dyrektor Humphreya do spraw rozwoju firmy.

Ten wysiłek w połączeniu ze zmianami w uzwojeniu cewki oraz innymi działaniami, jakie podjął Humphrey w celu optymalizacji sprężyny, armatury oraz cewki pilotującej, skró- ciły ogólny czas cyklu. Humphrey spodziewa się, że projekt skróci cykl z 39 do 36 ms. Szczegóły optymalizacji objęte są tajemnicą.

W rezultacie współpracy zespół Humphreya przesunął uszczelnienia z cewki do korpusu zaworu, aby uniknąć nieszczelności i uszkodzenia szczelnienia. Na etapie projektowania zaworu inżynierowie Humphreya odkryli, że uszczelnienie znajdujące się na cewce pod wpływem wysokiego ciśnienia z powodu przesuwania się zaworu przestało być skuteczne. – Rozważaliśmy kilka alternatyw – mówi McDonnell – łącznie ze spajaniem, ale okazało się, że najlepszym rozwiązaniem jest umieszczenie uszczelnienia w korpusie zaworu i pozwolenie, aby cewka przemieszczała się w uszczelnieniu.

Integracja jest kluczem

Inżynierowie pracowali także nad zabezpieczeniem uszczelnienia przed użytkownikami, którzy mogliby próbować rozbierać pistolet i składać go z powrotem, tracąc w ten sposób możliwość napraw w ramach gwarancji.

Oprócz tych innowacji Smart Parts poprosiła Humphreya o korektę drogiego elementu projektu starego zaworu, który trudno było instalować, utrzymać i naprawiać: chodziło o przylutowanie zaworu do płytki obwodu drukowanego. Smart Parts domagała się gniazda kompatybilnego z określonym typem wtyczki, co wyeliminowałoby potrzebę lutowania. Inżynierowie Humphreya spełnili prośbę, ale wtedy zespół Smart Parts zgłosił zastrzeżenia dotyczące sztywności – bali się, że klienci przez przypadek mogliby wymontować złączkę z zespołu zaworu. Rozwiązanie: Humphrey zintegrował złączkę z obudową elektrozaworu. Opracował również obudowę pilotażową i osłonę korpusu zaworu z aluminium, zamiast stosować tradycyjny formowany wtryskowo plastik, co – jak mówi Telford – jest postrzegane na rynku jako lepsze rozwiązanie alternatywne.

Kompatybilność z poprzednimi rozwiązaniami

Gniazdo zaworu stanowiło kolejną kwestię, którą należało rozwiązać podczas projektowania. Firma Smart Parts chciała, żeby gniazdo na przyłącze zaworu pasowało do poprzedniego zaworu. Aby to zrealizować, inżynierowie Humphreya odwrócili wszystkie umiejscowienia portów na korpusie zaworu, wykorzystując oprogramowanie AutoCAD do dopasowania interfejsów. – Największa lekcja z tego projektu – mówi Telford – znaleźć dostawcę, który będzie dostarczał dokładnie tego, czego potrzebujemy, a nie takiego, który wymagałby od nas dostosowania projektu do produktów.

Współtwórcy

Autor: TEKST: PAUL TEAGUE, ILUSTRACJE: DAN GUIDERA