The right cylinder for the right barrel.

Le bon cylindre pour le bon canon, étude.

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25 novembre 2014 : Partage d’une expérience qui m’a pris pas mal d’heures de travail et qu’il serait con de ne pas publier car pouvant servir à tout le monde et particulièrement aux amateurs de configs aux petits oignons. Cette page est un travail approfondi aussi rigoureux que possible qui fait suite aux travaux de Cox sur France-airsoft il y a 9 ans.
Aujourd’hui je vais vous parler de ça :

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Enfin, c’est peut être un peu rapide. Je vais vous parler du rapport entre volume d’air expulsé et volume d’air du canon. En d’autres termes entre type de cylindre et longueur de canon. Les fabricants d’airsoft et les shops vendent des cylindres type A, B, C, etc… prévus pour s’adapter à une longueur de canon et ils ont raison. Mais globalement en airsoft si les gens pensent à juste titre qu’un cylindre trop court réduira leur puissance, ils ont aussi tendance à croire que l’inverse est vrai, à savoir qu’un cylindre plus long augmentera leur puissance. Qu’en est-il vraiment ?

Mes hypothèses de départ :
Cylindre trop court > effet ventouse/vide et perte de puissance.
Cylindre trop long > bille qui part avant que le piston ait fini sa course et perte de puissance.
Cylindre et canon de même volume > puissance maximale ?

Mais alors quel est l’intérêt ?
– Réduire les contraintes appliquées sur votre gearbox en ne mettant pas un ressort plus gros pour gagner en puissance.
– Augmente donc la durabilité de vos pièces.
– Permet donc de réduire le bruit du choc.
– Réduit les vibrations et donc augmente la précision.

Dans l’étude qui suit, par convention :
– Lorsque je parle de volume d’un canon, j’entends le volume d’air cylindrique contenu entre les deux extrémités du canon, prenant en compte le diamètre interne du-dit canon.
– Lorsque je parle d’un volume de cylindre précis, il s’agit en fait du volume d’air expulsé du cylindre par le piston, à savoir le cylindre d’air entre le début de la tête de cylindre et la fin du trou présent sur un cylindre. Je ne prends pas en compte le volume d’air contenu dans le petit tube de la tête de cylindre (là où on fixe le nozzle).
– Résultats exploitables que pour des AEG.

Pour répondre à ces questions, j’ai fabriqué une base de travail et acheté 3 chambres hop-up identiques, 3 joints hop-up identiques,3 canons de même marque, même diamètre, même série mais longueur différente. Tout est monté de la même façon et aucune pression n’est exercée sur le hop-up, il ne dépasse pas dans le canon, de façon à ne pas biaiser les résultats d’un canon à l’autre.

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À partir de là, le processus est simple mais long.
Je vais progressivement réduire le volume d’air expulsé en perçant le cylindre. Pour chaque volume je vais mesurer la puissance en sortie de canon avec les trois canons différents : 285, 370 et 450mm. Au final ça fait donc 6 séries (volume) X 3 (nombre de canons) X 40 (nombre moyen de mesures de puissance), soit plus de 700 billes chronométrées, oui ça fait du taf.

tableau global

Les premiers résultats :

Ce qui nous donne qqch comme ça :

Bon là, on voit clairement que 2 séries consécutives sur les 18 sont erronées, probablement dû à un mauvais alignement hop-up/gearbox, donc fuite, donc perte de FPS.
Après correction par extrapolation :

On pourrait donc être tenté d’interpréter rapidement que La puissance augmente avec le volume d’air expulsé mais ça n’est vrai que sur la première partie de la courbe, courbe qui n’est pas logarithmique puisqu’elle finit par décroître.
Il y a donc bien un volume de cylindre précis idéal et en deçà et au delà, la puissance décroît.

La première leçon évidente est donc qu’il est faux de croire que plus le cylindre est grand, plus la puissance sera élevée. FAUX !

.

Mais la perte de puissance au delà d’un certain seuil varie selon la longueur du canon :

Canon de 285mm :
Puissance max avec cylindre idéal : 336 fps.
Puissance avec cylindre plein : 272 fps.
Soit une perte de 64 fps.

Canon de 370mm :
Puissance max avec cylindre idéal : 327 fps.
Puissance avec cylindre plein : 295 fps.
Soit une perte de 32 fps.

Canon de 450mm :
Puissance max avec cylindre idéal : 322 fps.
Puissance avec cylindre plein : 312 fps.
Soit une perte de 10 fps.

On peut donc conclure que plus un canon est court plus un cylindre long fera perdre en puissance.

.

Donc si disparité il y a entre les longueurs de canon, quel est le lien entre volume du cylindre et longueur du canon ?

Visiblement il n’y a pas de lien directement proportionnel entre longueur du canon et volume du cylindre pour obtenir les performances idéales. Voici une courbe qui explique un peu :

Un peu compliqué mais pour faire simple :

Pour un canon de 285mm de long, le volume d’air expulsé du cylindre doit correspondre à 152% du volume contenu dans le canon.
Pour un canon de 370mm de long, le volume d’air expulsé du cylindre doit correspondre à 124% du volume contenu dans le canon.
Pour un canon de 470mm de long, le volume d’air expulsé du cylindre doit correspondre à 109% du volume contenu dans le canon.

Ca n’est pas aussi simple que ca pourrait en avoir l’air donc. À moins qu’il n’y ait quelqu’un pour trouver l’algorithme précis de calcul, je vais proposer plutôt une manière empirique de déterminer la longueur du cylindre qu’il vous faut.

Si on part du principe qu’un volume d’air expulsé inférieur au volume du canon induit un effet ventouse (hypothèse que je n’ai pas eu le loisir de vérifier mathématiquement, comme il y a un jour entre bille et paroi interne du canon, on peut même imaginer que l’effet ventouse apparaît pour un volume d’air supérieur au volume du canon. Mais comme cela induit de prendre en compte la différence entre diamètre interne de canon et diamètre de bille, ça complique sacrément les choses et c’est carrément plus dans mes cordes…), donc hypothèse de base non vérifiée, on peut déduire que pour un canon dont la longueur tend l’infini, le pourcentage du volume du cylindre sur le volume du canon tend vers 100%.
Ce qui amène à extrapoler la courbe suivante basée sur la précédente :

Les chiffres sont fiables pour les canons de plus 250mm, en deçà, l’extrapolation peut être erronnée.

Le graphique se lit par exemple :
Canon de 285mm
= volume d’air de 8139 mm3 (pi x r au carré x longueur canon)
> volume cylindre idéal : 152%
= 12371 mm3
Et par déduction :
longueur cylindre idéale : 28.3mm
(pi x 11.8 au carré x L = 12371).

Donc pour être très clair car tout le monde n’a pas suivi les mêmes cours de maths :
(tout est en mm ou mm3)

Volume d’air de votre canon : 3.142 x longueur canon x rayon interne canon x rayon interne canon.
(NB : rayon et pas diamètre, le rayon d’un 6.03 = 3.015)

Vous trouvez ensuite le point de la courbe correspondant et la valeur en % associée.

Volume cylindre idéal = Volume d’air de votre canon x pourcentage obtenu
(ex : 150% de 8000 = 1.5 x 8000 = 12000)

Longueur cylindre idéale = volume cylindre idéal / 437. 4

= Longueur entre le début de la tête de cylindre et la fin du trou présent sur un cylindre, à vous de calculer et percer au bon endroit pour être le plus précis possible !

Et voilà, vous savez quel cylindre il vous faut pour optimiser vos performances sans augmenter les contraintes dans votre gearbox.
Aimez, partagez, commentez, un petit pouce en l’air ou un merci fait plaisir et me motive à partager mes recherches !
Oioi.

 

TAGS : Cylinder barrel upgrade optimization ratio custom joule creep study étude AEG replica réplique smooth oioi oioiairsoft airsoft

 

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24 thoughts on “The right cylinder for the right barrel.

  1. Pingback: Le bon cylindre pour le bon canon. | oioiairsoft

  2. Superbe !! merci pour toutes ces infos, justement je viens de faire l’acquisition d’un xm177, il avait une portee de malade et depuis que je lui ai mis un canon en 6.01, il a perdu. Ton tuto va bcp m’aider..
    PS : ton aep 1911 marche toujours ;o)

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  3. -Du coup je me suis penché sur le sujet, merci d’avoir allumé une lumiere chez moi. J’ai donc mon xm177 et une m4 KA, montées toutes les 2 en cylindre plein ( d’origine sur l’xm, canon de 300, et modifié par moi sur la m4, canon de 370 ), j’ai donc regardé ce qui se faisait dans le commerce et effectivement j’ai vu des cylindres avec des lumieres differentes suivant les longueurs de canon ( oui je sais, c’est pas recent mais jusque la , un cylindre pour moi, c’etait juste un tube ;o) et je m’etais pas dis qu il y avait des differences technique aussi importantes que ca ). Ex : un cylindre pour canon de 250 a 300mm, je me dis donc que le haut de la lumiere correspond plutot au 300 et le bas au 250. Le canon de mon xm faisant 300mm, lorsque ma tete de piston va depasser le “point” des 300, j’aurais en theorie un manque d’etancheité jusqu’a la fin de la lumiere ( point des 250 ). Il pourrait etre interressant de prendre un cylindre plein et de le percer a l identique uniquement sur la hauteur qui concerne mon canon ?
    -2eme reflexion : si comme moi on diminue le diametre de son canon, cela correspond finalement a un hypothétique raccourcissement du canon puisque au final c’est une diminution du volume.?
    -Tu as pris des canons de quel diamètre stp pour tes tests ?
    -Enfin derniere question : a ton avis, malgré que les tetes de piston soient désormais antivide, est ce que avoir un cylindre percé va aider a supprimer davantage cet effet d’aspiration ? puisque l’air pourra passer lorsque la tete de piston sur son retour prendra l’air par la lumiere.

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  4. En fait seul compte le point du trou à partir duquel l’étanchéité se fait, c’est à dire la limite du trou du côté de la tête de cylindre.
    Effectivement, le diamètre diminuant, le volume est à minorer. Pour mes tests j’ai utilisé des 6.03mm.
    Pour l’effet d’aspiration, un cylindre percé aidera très légèrement car la tête de piston ventilée aura moins de difficulté à trouver de l’air en dehors de la gearbox. Mais je ne peux quantifier cet effet, il est peut être négligeable, ce d’autant plus que l’aspiration se fait quand le piston commence seulement à reculer, c’est à dire là où le cylindre n’est pas percé…

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  5. ok, d’ou l interet de plutot realiser son cylindre comme dans ton tuto plutot que d’en acheter un deja fait, cela permet d’avoir une config adaptée.
    Merci pour tout.

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  6. Exactement ;)
    Après il y a des variations selon les configs, du coup si on a un chrony sous la main, rien n’empêche d’acheter 2 cylindres et de percer progressivement l’un d’entre eux jusqu’à identifier les fps maximum, et reproduire le bon trou sur le 2ème cylindre. Mais après ça prend qq heures quoi…

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  7. Salut, re-moi,
    une question me trotte dans la tete, il faut deduire l’epaisseur de la tete de cylindre pour prendre sa mesure non ? ex : si j’arrive a un resultat de 4 cm, je dois y rajouter l epaisseur de la tete car la mesure ne se fait pas depuis le debut cylindre mais depuis le debut de la tete.

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  8. J’ai beau relire en long en large et en travers, j’arrive pas à comprendre pourquoi un canon court a besoin de plus de volume d’air qu’un canon long pour sortir sa puissance max???

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    • Pour la faire simple, car la bille est plus rapidement sortie d’un canon court que d’un long, hors pour un canon court, le piston n’aura pas encore acquis sa vitesse max que la bille sera déjà partie.

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  9. J’aimerai savoir pourquoi tes résultats ne sont pas exploitable pour un Snipe ?
    En tout cas très belle approche méthodique et vulgariser pour le piètre mathématicien que je suis.
    Merci
    Airsoftement

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  10. Bonjour tout d’abord merci pour ce super tuto!! Malheureusement étant un nul en math j’ai beaucoup de mal a comprendre les calculs de volume en pourcent…. Je possède un xm177, canon 6,01 en 363mm, pour le volume du canon je tombe sur 10299,159. Seulement c’est après que je sèche pour calculer le volume du cylindre ! De plus une fois qu’on a trouvé les volumes exacts. De quel diamètre doit on perce le cylindre car je suppose que la aussi ça a une influence sur le rapport des volumes ? Merci d’avance et encore merci pour ce superbe tuto.

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  11. Salut, merci pour ce super tuto :)
    Je vais surement modifié ma réplique pour m’approcher des conclusion que tu à obtenu.
    je voulais savoir si il serais possible d’avoir le fichier exel des valeurs que tu à obtenu (sur l’image j’arrive pas à lire les valeur) ?

    Liked by 1 person

    • Hello !
      Je viens de te faire un fichier image sur lequel tu peux zoomer ;)
      Amuse-toi bien avec ta réplique, c’est sympa de faire de l’optimisation aux petits oignons !
      Oioi.

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  12. Salut à toi et vraiment bravo ! J’adore de A à Z j’essaye de comprendre petit à petit la mécanique de mon aeg et c’est un pas de plus que tu m’offres.

    Du coup, pour mon prochain projet de réplique j’ai fait les calculs et je tombe sur : 29,40 pour mon cylindre (canon de 300mm 6,03).J’en déduis qu’il faut que je mesure 2,94 cm depuis l’avant de mon cylindre plein et que je perce depuis cet endroit ou à cet endroit même ???
    – je me décale pour que le début du trou soit à 2.94cm
    – je perce exactement à 2.94cm ?

    Il y a une autre chose que je ne comprends pas. Sur le produit ci-dessous :
    http://impulse101.jp/fr/pieces-aeg/la-pr-31-539?search_query=cylinder&results=52

    On distingue 2 encoches et j’en devine 4 (une pour chaque “face”) peut-être à tort. Comment déterminer la taille du trou à percer pour que le bon volume d’air sorte au bon moment ? J’imagine que la taille du trou est déterminante mais je suis perdu à ce sujet. Est-ce qu’un simple trou de n’importe quel taille suffit a réduire la pression de façon à ce qu’il n’y ait plus d’incidence ?

    Je me prends peut-être la tête pour rien mais j’avoue que la question me turlupine :).

    Autre question totalement subjective, je vais investir dans un HK417 marui (c’est pour cette réplique que je veux me mettre au bricolage). Au programme, changement de canon (prom 6,03), joint (prom violet), nozzle (Laylax ou SHS), engrenages (laylax ou SHS) et un mosfet… Je me demandais si sur une réplique de cette “qualité” il était vraiment nécessaire de changer piston/tete de piston/spring guide ? en théorie cela améliorerait l’étanchéité ? Est-ce que cela améliorerait également la durabilité ? la réactivité ?

    Merci d’avance pour tes réponses,

    Jessy

    PS : Je me ferai un plaisir de lire tes prochains articles, je m’abonne !

    Liked by 1 person

    • Hello !
      Merci pour ton message qui fait plaisir !
      La mesure donne en fait le volume qui doit être compris entre la tête de cylindre et le bord avant du trou (juste avant que la tête de piston ne fasse l’étanchéité en avançant) donc plutôt le début du trou à 2.94
      Je n’ai pas le temps de vérifier tes mesures, c’est long :p Mais tant que tu as bien pris en compte le volume de la tête de cylindre dans le cylindre, c’est tout bon !
      Pour moi, un trou, 2, 3 ou 4 c’est pareil. C’est très empirique mais je dirai que 5 ou 6 mm de diamètre suffisent pour un trou unique.. Il faut bien faire attention à rendre la section bien lisse pour que le joint de tête de piston ne s’abîme pas lors des cycles.
      Pour du Marui, tant que tu ne changes pas le ressort (faible), les contraintes sont faibles et Marui a peu de casses en “stock” donc si c’était moi, je n’y toucherai pas ! Pas sur d’avoir un gain en étanchéité. La durabilité pourrait grimper mais est ce que ça vaut le prix de l’upgrade… La réactivité ne changera pratiquement pas en changeant ces pièces en revanche (plutôt agir sur les engrenages, le moteur ou le reste de la partie électrique).
      J’espère avoir répondu à tes questions :)
      À bientôt ! Et merci pour ton soutien !
      Oioi.

      Like

      • Super clair, merci pour tes conseils ! (je n’avais pas pris en compte la tête de cylindre :))

        Je vais encore plus réfléchir à ce que je touche et ce que je ne touche pas du coup !

        Liked by 1 person

    • Hello !
      En fait ça permet déjà de gagner quelques euros, d’éviter d’attendre un colis mais aussi et surtout d’avoir le ratio parfait pour la configuration de la réplique, chose que les seuls cylindres du marché ne permettent pas…

      Like

  13. Pingback: Joule creep, billes lourdes, ratio volume canon/cylindre… Expérimentation sur base WE Katana. – l'atelier de kC

  14. Salut et bravo pour ce tuto hyper complet , je suis novice dans le milieu de l’airsoft donc j’aurais encore besoin de quelques précisions si possible .
    Bon je vais détailler mon problème aussi bien que possible :
    J’ai une G36 de chez JG tout d’origine sauf le joint Hop-up , d’origine le canon fait 250mm de long pour 6.08 de diamètre et j’ai voulu changer le canon pour un Mapple Leaf de 370mm de long et 6.02 de diamètre et au moment de tout remonter et de re régler mon hop-up les performances de la réplique sont bien plus faibles : à 30m (distance à laquelle je règle mon hop-up ) les billes arrivent 1 m plus bas avec le nouveau canon et il y de fortes chances que le problème vienne de là parce que j’ai justement bien pris soin de remonter tout le bloc hop-up et de bien remettre le rubber donc on note encore l’effet du hop-up mais clairement pas suffisamment pour compenser cette perte de portée . Je suis donc allé voir sur le forum France Airsoft pour expliquer mon problème et la réponse que j’ai eu est que le problème venait très surement du cylindre ( d’origine donc ) qui n’est surement pas adapté au nouveau canon . Et je suis arrivé ici grâce à France Airsoft , j’ai donc suivi tout le tutoriel et voici mes calculs :
    Volume d’air du canon : 3.142*370*3.01*3.01=10532.73 mm3 (arrondi au dixième près )
    J’ai arrondi ce résultat à 10500 pour pouvoir lire plus facilement le graphique et je retombe donc bien sur un canon de 370mm et la valeur en % associée est de 125%
    Volume du cylindre idéal : 10532*1.25=13165 mm3
    Longueur de cylindre idéal : 13165/437.4=30.098 mm
    Et une fois arrivé à ce résultat final je ne sais pas quoi en faire , est ce que je dois prendre un cylindre plein et faire un trou avec le début du trou situé à 3 cm du bord du cylindre ? Où alors sur internet est ce que je prend un cylindre directement adapté à ma longueur de canon (Sur AirsoftEntrepot , cylindre ATM Xtra Precision adapté pour des répliques avec des canon allant de 300 à 420 mm) ? On m’a aussi conseiller de mettre un joint prom violet et je me demandais aussi si il était nécessaire de changer le piston ?
    Voilà ça fait peut être beaucoup de questions mais comme je débute j’ai vraiment beaucoup de choses à apprendre et j’aimerai vraiment me plonger plus dans l’airsoft et dans la mécanique de l’airsoft .
    Merci de tes réponses et bonne soirée .

    Liked by 1 person

    • Hello !
      Désolé pour le temps de réponse. Très occupé ces temps-ci.
      Pour faire simple : Si tu es bricoleur et peux faire ça proprement pour que le joint de tête de piston ne “râpe” pas contre un trou mal ébavuré, alors prends un cylindre plein et perce dedans au mieux pour ta réplique.
      Si c’est pas ta tasse de thé, alors oui, achète directement un cylindre adapté. Je ne sais pas si les valeurs affichées sur le descriptif produit sont les bonnes. En général les constructeurs se plantent complètement donc je me méfierai. Mais si tu as les moyens de savoir où se trouve exactement le trou sur chaque cylindre (ou au besoin une règle de 3 sur l’image du produit), alors c’est une solution plus simple mais moins précise.
      Pour les joints hop-up je ne suis pas expert. Le PROMETHEUS violet a effectivement de très bons retours de manière historique. Mais vu son prix, il y a peut être mieux et moins cher sur des joints de conception plus récente.
      Le seul intérêt de changer le piston c’est pour la durabilité, à toi de voir.
      J’espère avoir répondu à tes questions, si tu n’es pas trop pressé, n’hésite pas si tu as d’autres questions ;)
      A bientôt !
      Oioi.

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