纪念12年前的玩具:吹管

这是我高中时候的玩具,虽然不是原创,但在之后的两三年中(从高一暑假开始)进行了若干的改进,基本发挥到了玩具的极致。现在算算,12年了……写篇文章,纪念一下^_^

0前言

吹管这东西在地球上应该有几千年了吧,貌似非洲丛林里的土人打猎就用这个。当然作为玩具不能和人家专业的比,不过技术含量还是有滴,以下将从各个方面介绍和归纳。

1结构

结构上分为管子和子弹两部分:管子什么样就不用说了,生活中常见的东西,所以着重讲一下子弹。

子弹形状为锥形结构,用纸条卷成的,制作步骤大概如图1,剖面大致结构如图2。





2尺寸

2.1对管子来说,包括管子的内径、管壁厚度和长度:

2.1.1内径:经过若干实验,内径的最佳值为0.7~1cm。太小的话使不出力气,太大了肺活量又跟不上。

(这里说一下“吹”法,不是像吹蜡烛那样的连续出气,而是像生气时说“呸”的那种短促的爆发式。所以内径太小“呸”不出来,内径太大“呸”完了子弹还没从管子里飞出去。貌似肺活量这里叫“出气量”更准确一些)

2.1.2管壁厚度:因为管子也是纸卷的,所以太薄的话,长时间使用管子会变弯,影响射击精度。另外,管子太薄,射击的时候管壁会膨胀,形成缓冲的效果,从而降低了子弹的初速。如图3:



2.1.3长度:40~100cm。与内径有关,大口径的话太长了肺活量不够用。

2.2子弹的尺寸:包括“尾翼”直径和长度

“尾翼”的直径自然是和管子的内径相同的,或者是小1mm左右。长度无定值,我所做的子弹长度一般是“尾翼”直径的13~15倍左右。也就是大概10cm长,“尾翼”直径7~8mm

3材料

前面说了,都是用纸卷的。

没上大学以前条件有限,日常生活中没太多现成的管子,家里有亲戚以前在印刷厂,所以从来不缺各种纸,厚的薄的都有……

子弹也一样,当了两年几何课代表,克扣下了N多发剩下的卷子^_^

3.1纸的厚度

3.1.1在卷管的时候发现一个现象,由于纸本身有一定强度,所以当管子内径小到一定程度,最里面一层纸的边缘会出现翘起来的现象,如图4(网上搜来的蚊香图片自己改的,将就着看~.~)。其结果就是让管子的内壁变的不圆,严重影响精度。所以卷管的纸不能太厚。



3.1.2纸的厚度对子弹“弹头”影响不是恨大,不过越薄的纸“弹头”越尖。对“尾翼”影响较大,太薄的纸卷出的“尾翼”太薄,容易出现残次品,飞行不稳定。

3.2耐湿性

3.2.1管子是用嘴吹的,用嘴就有口水,至少也有水蒸气,而纸一旦湿了就会变形,发粘(铜版纸),夏天还会发霉……所以耐湿很关键。

1)管子内壁的耐湿

第一种方法是在纸上贴一层透明胶带,不但耐湿,还能降低内壁摩擦系数。但是贴了胶带的纸会变厚变硬,结果就是“卷翘”更严重……so,giveup

第二种方法使用特殊的纸,最好的是不干胶贴纸撕下来之后,剩下的那种淡黄色的纸。优点:光滑(降摩擦),防水(耐湿),薄(防“卷翘”)。缺点是一般这种纸都不会太大,所以管壁厚度就不会太厚(缺点见2.1.2部分)

最后综合的结果是:用“黄纸”做内壁,铜版纸做外层,双层复合结构,两全其美!Ohyeah!

2)管子两端的耐湿

管子两头,一头用嘴吹,会弄湿,另一头子弹飞出的时候会带出水分,都会受潮之后变形。嘴的这头问题不大,“枪口”一旦变形会严重影响精度。最后找到一种方法,把管子一端浸到熔化的石蜡当中,熔化的石蜡会渗透到管壁当中。冷却以后,用工具刀切平整。既可以防水,又可以增加管子的强度。Ohyeah!again~

3.2.2子弹基本是一次性的,所以耐湿性不用考虑,不过石蜡也有用,详见6.1.3

4射击相关参数

吹管的大致情况前三部分讲清楚了,下面说一下射击的一些参数~

4.1射击距离:平射最大有效距离30m左右。45°仰射的话,最大可以到50m,不过就没啥精度可言……

4.2射击角度:与脖子的灵活性有关,不解释~

4.3射击高度:如果水平距离较近的话,飞到5楼仍然有杀伤力~

4.4设计精度:5m以内能打中乒乓球大小的东西,也就是着弹点分布半径小于3cm;10~15m距离,分布半径10cm左右,也就是爆头没问题;20~30m,分散半径20~30cm,打中一个人的胸腹部木有问题~

4.5威力方面:威力和子弹的种类以及口径有关,所以会在后面的子弹部分单独介绍。这里只说一下我对威力的几个定义:打破,打穿,打透(图5)。当然还有种情况是“打不破”,这个就不用说啥了==



要强调的是,以上所有参数都是长时间练习之后得到的,初学乍练的话别指望有这么高水平。

升级篇

前三部分介绍的是比较基础结构或材料,已经是qualified了,下面介绍一些升级版&变态版

5管子update

5.1异形管壁

之前说的管子就是一根直筒,但在制作期间发现,通过一边卷一边提拉的方式可以得到以下剖面的结构(如图6,为了增强效果,对尺寸进行了夸大):



实验发现,使用这种结构的管子,射击距离明显比正常结构远。也就是说,这种“先细后粗”的喇叭形结构在空气空力学上有一定的优势。后来据一个学环境的同事讲,他们有一种收集空气的仪器就是这种结构。哈~~

不过缺点也有,从图上可以看出,这种管子两端的管壁是比较薄的,结果就是不小心磕到的话,管口会变形。另外由于结构的原因,保养的时候不太好清理……

5.2线膛管

前面说的都是“滑膛”式,而现代枪炮往往使用线膛结构来提高弹丸的稳定性,于是设计了线膛结构的管子,制作方式如图7:



制作方法独创,比较开心,但是效果却一般。子弹稳定性没见有什么变化,虽然弹道低伸了一些,但有效射程明显降低,远距离杀伤力不大。

猜测原因可能是旋转的子弹在飞行中的阻力大于不旋转的子弹;由于子弹很轻(正常口径都是零点几克),自身惯性小,所以动能衰减的厉害。而长径比达到13的圆锥形子弹就算不旋转在飞行中也有很好的稳定性,所以最终舍弃线膛结构……T_T

5.3火器版

吹管和火器原理基本一样,由于对火药有非常丰富的经验,所以自然而然的想到了把吹管进行升级。由于管子和子弹都是纸的,所以火药是坚决不能用滴,于是,想到了液体燃料。经过设计,火器版吹管如图8:
纪念12年前的玩具:吹管



上高中的时候,条件有限“瓶子用质地很软的药瓶,盖没敢拧太严,怕爆炸;瓶子里用的花露水,主要成分是酒精;电子打火,就是打火机里的那东西;管子和子弹都是临时制作的缩小版(口径4mm左右)。

实验的结果是:打火成功后,发生不是很猛烈的爆炸,幸亏瓶盖没拧严……瓶子温度估计上升到150℃+,但很快凉了;有时候管子会跟子弹一起飞出去;后证实强大的气流经常把子弹“尾翼“撕裂,不过还是能飞老远……求解⊙﹏⊙

最后的结论是:”火器”相比于”冷兵器”,性能方面有无可比拟的优势。但是这种结构太复杂,携带不方便,危险性也太大,最后只能弃之不用……

管子就说这么多吧,还有套管加长型的和带弹夹型连射的,就不介绍了~

6子弹update

前面谈到过威力,其实威力大小首先和子弹重量有关,而这又关系到口径。口径大的子弹重量大,初速差不多的情况下威力自然比小口径大很多倍。

我曾经制作的最大口径吹管,内径大概25mm左右,管长不到40cm(再长了力气就不够用了……)。子弹由铜版纸制作,多层透明胶带固定,威力巨大。可以轻易的打穿西瓜皮,普通的苹果也能打飞出去1m远,癞蛤蟆可以一下毙命。但是射程和前面说的参数差不多,奇怪……印象最深的是它的声音“吴……啪!“(后来还因为这个设计过消音器,效果还行~)

但是由于大口径吹管太浪费材料,管壁太薄,携带不方便,精度较低等原因,所以只做了一套玩玩算了。下面还是重点说一下正常口径(7~9mm)。

6.1正常口径篇

最初发现的是,粘子弹的胶水对弹头强度有很大的影响。

6.1.1办公胶水:一开始用的是办公胶水,现在知道那里面的主要成分是PVA,所以干了之后弹头比较软,容易变形,威力有限。打到人脑袋上往往会被撞弯……

6.1.2淀粉胶水:后来自己用淀粉+水熬开做成浆糊,干燥之后弹头要硬很多,除非打到墙上,一般情况下不会变形。由于制作相对简单,这种子弹成了之后使用最多的种类(以下简称普通弹),估计前后一共制作了5000发左右吧。从这往下的就全是升级版了~

不过这种子弹有个缺点,长期在湿度较大的环境中,淀粉胶水会吸潮变形,从而导致整个子弹变成斜锥形甚至变弯,无法使用。因此要注意防潮……

6.1.3淀粉胶水+蜡浸:把制作好的6.1.2弹头浸入到熔化的石蜡当中,用这种“油炸”的方式进行处理,直到弹头不冒泡为止,也就是纸张内原来空气和水分的空间都被石蜡占据。硬度超高,即便打到墙或者玻璃上也不弯曲,会出现“开花“的现象(面9是真子弹开花的效果图,6.1.3的效果更好看一些),或者干脆折断。



威力方面:普通弹可以轻松打穿2~3个充满气的气球,打穿单张A4纸,打透或打穿阔叶类植物的叶子;打透厚度类似扑克牌的纸板,打透装满液体的塑料袋(某人的扎啤……);在皮肤上会留下红点到渗血不等的伤痕(N个人的脑袋);还有就是比较厚的毛衣,打上去和一箭穿心的视觉效果简直是一样滴~

另外,如果用很薄的纸制作的子弹,经过淀粉+浸蜡,可以轻松的打到肉里(某人的肥胳膊,罪过罪过……)

6.2穿甲弹

总的来说,因为以上三种子弹外形和重量没有太大变化,所以穿透性都差不多。实践次数多了发现,在较远的位置,别人可以用1~2张纸挡住子弹,子弹只能做到打透,没法打穿。于是发明了穿甲弹。

6.2.1普通穿甲弹

使用更长一些的纸条做原料,制作子弹的时候向前不断拉伸,形成一个倒置的锥形,得到以下结构的子弹,如图10:



这种子弹对层数较少的纸张有很好的穿透效果。原理是:普通弹为圆锥形,刺入纸张后,随着深度的加大,受力面积以2次方的速度猛增,使子弹快速制动。而这种形状的子弹,在高速接触的一瞬间,前面的“大头”能够在纸张上留下一个大小足够让尾翼穿过的洞,从而保证顺利穿过后打击纸后面的目标(一般是人的脑袋)。

之后发现了这种结构的缺点,“大头”能够打开足够大的洞,但是击中目标时因为接触面积太大,攻击威力远小于常规弹,于是进行了改进。

6.2.2改进型穿甲弹

原料还是加长型的纸条,圈的时候向后拉伸,在“脖子”的地方出现一个“平台”,得到以下结构,如图11:



其实改进之后的穿甲弹可以看做在“大头”前面多出了一个尖,多的这个尖有两个好处:第一,接触纸的一瞬间可以先开一个小洞,从而让后面的“大头”或者“平台”更容易打开一个大洞;第二,穿过纸后,击中目标时的接触面积和普通弹一样小,威力相当~

改进后的穿甲弹可以打穿3~5张纸,视距离和纸的厚度而定。

做个图,直观描述一下三种子弹穿过纸张时受力和做功:



6.2披甲弹

说起来很简单,就是在6.1.2的弹头部分用锡纸或者铝箔包一层,得到一种金属外壳弹头。穿透性没有太大变化,威力方面也就四个字:见肉出血。

6.3“毒刺”

同样是6.1.2的改进型,制作方法也很简单,剪掉弹头,插入一根金属针,用熔化的塑料进行固定。结构如图13:



威力方面,可以很轻易的打进木头,并且用手拔不出来,要用钳子;薄的铁皮盒,厚度小于5mm的塑料都没问题。因为杀伤性太大,已经超出了玩具的范围,禁用!

7结语

本来还想写一下射击技巧的,但没有经验的也看不明白,还是算了~

从1999年中开始,一直到2009研究生毕业,10年间,我用着东西打破过无数张纸,打中过不下100个脑袋,杀死过若干昆虫&癞蛤蟆,camp过N个楼下花园的小朋友、中学生and情侣,调戏过若干的女同学……永远都忘不了那些求饶、迷茫、惊恐的表情,永远忘不了远那种距离爆头后的兴奋……Allhappinesswilllastforever…有点小无耻^_^

  

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