Beim Experimentieren mit meinem Simulator bin ich zu einer, gelinde gesagt, interessanten Entdeckung gekommen.
Seit es Airsoft gibt, verwendet man beim Tuning von S-AEGs jene Formel für das optimale Verhältnis von Zylindervolumen zu Laufvolumen, die für ein bestimmtes BB-Gewicht die beste Ausnutzung der Federkraft liefert:
Verhältnis = 7.5 × BB_Gewicht² + 1.55
Bei Repliken, die nach diesem Verhältnis aufgebaut sind, läuft alles bestens, aber es tritt jener “Compression Bounce” auf, über den ich früher schon geschrieben habe. Kurz vor dem Ende des Hubs ist die Feder nämlich nicht mehr stark genug, um dem Druck standzuhalten, der sich im Zylinder aufgestaut hat – und der Piston prallt ein paar Millimeter zurück, bevor er wieder anläuft und auf den Zylinderkopf schlägt. Dabei wird die Energie in den Klang umgewandelt, den wir als Piston-Schlag hören.
Beim Grübeln, wie sich das vermeiden ließe, habe ich entdeckt: Nimmt man einen Zylinder mit einem ganz bestimmten Port – deutlich unter dem Volumen, das diese Formel normalerweise ausspuckt – kommt es zu einem interessanten Effekt: Der Piston setzt dann sanft auf dem Zylinderkopf auf, statt auf ihn zu schlagen. Das Ergebnis ist eine leisere Replik – keine lautlose, denn der Schlag verschwindet nicht ganz, sondern wird, wie wir weiter unten sehen, verzögert und abgemildert.
Drei Zonen
Schauen wir uns das Diagramm der BB-Energie über dem Zylindervolumen an, sehen wir drei Zonen: eine rote mit zu wenig Volumen, eine schmale blaue, die ich „Quiet“-Zone getauft habe, und die grüne, „reguläre“ Zone. Neben der BB-Energie habe ich auch die gesamte Piston-Schlag-Energie eingezeichnet (alle Anschläge bis zum Stillstand, einschließlich des verzögerten), denn erst zusammen zeigt sich, was wirklich passiert.
In der roten Zone ist das Volumen zu klein: Die Luft kommt nicht dazu, die Energie der Feder aufzunehmen, der Piston schlägt mit voller Wucht auf den Kopf (über 2 J!), und das BB bekommt Krümel. Da gibt es nichts zu holen.
Interessant wird es an der Grenze zur blauen Zone. Dort hält das Luftpolster vor dem Zylinderkopf den Piston beinahe perfekt weich an – doch damit ist die Geschichte nicht zu Ende: Der im Zylinder aufgestaute Druck schiebt den Piston zurück, während das BB noch im Lauf steckt. Ein Teil dieser Energie geht zurück in die Feder, ein Teil wird unterwegs in Reibung und Wärme verbraucht. Sobald das BB austritt und der Druck entweicht, schiebt die Feder den Piston erneut nach vorn, und er setzt sich – nun schon zum zweiten Mal – auf den Kopf. Doch dieser zweite Schlag trägt nicht mehr den vollen Anlauf der Feder, sondern nur das, was vom Rückprall übrig blieb, und ist daher leiser als beim regulären Tuning: bei meiner Testkonfiguration rund 0.19 J gegenüber den 0.22 bis 0.33 J, die das klassische Optimum trägt. Der Preis dieser Ruhe sind etwa 0.1 J Energie am BB.
Der Haken ist, dass dieser Punkt im echten Leben schwer zu treffen ist. Er hängt von etlichen Parametern ab, die sich kaum exakt messen lassen (etwa dem Volumen im Inneren des Zylinderkopfs und der Nozzle selbst – der Länge dieses „toten Durchgangs“, die für dieses Tuning kritisch ist), von der Härte des Sorbo-Pads und sogar von winzigen Variationen im Moment, in dem der O-Ring am Pistonhead „greift“ und anfängt, Kompression aufzubauen. Und das Diagramm zeigt auch, warum ein Fehlschlag teuer ist: Die blaue Zone ist schmal, und gleich links von ihr steht eine Wand – der Schlag springt schlagartig hoch und die Energie fällt ab. Das Ergebnis ist eine Replik, die leiser läuft, deren Energie aber inkonsistenter ist als bei einer klassisch getunten Replik – wovon ich mich auch experimentell überzeugt habe.
Auf der anderen Seite haben wir in der grünen regulären Zone das klassische Optimum, wo die Leistungskurve ziemlich flach verläuft, sodass Variationen der genannten Parameter zwischen zwei Schüssen die Ausgangsenergie nicht so stark beeinflussen – dafür hört man den Piston-Schlag lauter.
Wie Auto-Tune sie findet
Deshalb bietet der Auto-Tune des Simulators neben dem Standard-Tuning (maximale Energie) auch ein Quiet tuning: Es durchsucht die Port-Positionen und findet den Punkt, an dem der gesamte Piston-Schlag am leisesten ist – summiert über alle Anschläge, einschließlich des verzögerten Rückschlags.
Dabei setzt es die Empfehlung absichtlich nicht genau auf das Minimum. Das Schlag-Minimum sitzt dicht an jener Wand, sodass dich schon ein kleiner Fehler beim Bohren des Ports oder beim gemessenen Totvolumen darüber hinauskippen könnte. Deshalb gibt es eine „Port safety margin“: Der empfohlene Port wird vom Minimum um einen vorgegebenen Abstand (standardmäßig 1 mm) zum größeren Port hin verschoben – weg von der Wand, auf die sanfte Seite der Kurve. Diese Sicherheit kostet nur ein paar mJ Schlag, schützt aber vor einem teuren Fehlgriff. Neben der Empfehlung gibt Auto-Tune auch die Empfindlichkeit [J/mm] aus – die Steilheit eben jener Wand – damit du genau weißt, worauf sich diese Marge stützt.
Realistisch ließe sich diese Quiet-Zone mit einem harten Sorbo-Pad, einem idealen O-Ring und einem regelmäßig geschmierten Zylinder ausnutzen.