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漆彈遊戲裝備

漆彈遊戲去年，來自Smart Parts公司和Humphrey Products公司的工程師們就像橄欖球隊員那樣，擠在Loyalhanna，PA的一間會議室內，草擬出一份遊戲計劃，他們打算在一項非同尋常的運動中取得好成績，那就是漆彈遊戲設計大賽。
當會議結束的時候，工程師們準備開發新型螺線管閥門，他們感到，這將為那種將含有顏料的小球射到對手身上的漆彈槍設置全新的標準。
但這並不是否定常規閥門。新型閥門必須向下兼容，以能夠和現有閥門的引腳相匹配。它應當易於維修保養。此外，它還應當具有比現有閥門更優秀的性能。要多優秀？很多。例如，對於閥門的一個關鍵參數工作壓力而言，工程師的目標在於提升125%。

他們成功的達到了目標。新型閥門是Smart Parts公司、氣動技術供應商Humphrey公司以及Humphrey的日本夥伴Koganei三方通力合作的結果，它的性能令市場大感驚奇。作為一個電壓為7V的設備，它比競爭者的樣品具有更高的額定壓力（225 psig vs 100 psig），更快的發射頻率（預計每秒28球vs對24球），以及比先前閥門更短的循環（即一開一關）時間。 Humphrey的工程師說，測試表明，儘管額定壓力為225 psig，但在300 psig的條件下這種閥門仍能良好密封。相對Smart Parts之前採用的閥門，這種新閥門的零件數量更少，重量更輕。雖然Smart Parts不會透露閥門的實際重量，但該公司說，它要比之前的閥門輕1.1 gm。
Smart Parts公司會在11月發布的Nerve漆彈槍上採用這種新型閥門。
螺線管閥門在漆彈槍中扮演著非常重要的角色。它使進氣流過節流孔，帶動氣壓缸軸伸縮，點火氣缸的伸張和收縮，使漆彈槍循環射擊。這種閥門也允許前一個點火循環的壓力氣體從氣缸的另一側排出。

裝配是關鍵
進一步講，他們採用了可以防止誤操作的密封圈，用來防止用戶拆開漆彈槍之後再重新組裝，同時這樣做也確保保修有效。
除了這些創新，Smart Parts公司要求Humphrey公司更改一個舊有設計中較為昂貴部分，這個部分為安裝、維護和修理工作增加了不少難度，那就是閥門與印刷線路板之間的焊接連接。 Smart Parts希望採用能夠與他們指定的插入連接器相匹配的連接器代替這種連接方式，這樣就不需要焊接操作了。 Humphrey的工程師們滿足了他們的要求，但接著，他們和Smart Parts的研發團隊還得一起研究另一個問題——他們擔心用戶可能不小心將連接器拔出閥門組件。解決方法是在於，Humphrey將連接器整合於螺線>>管機架中。該公司也開發出一種導向機架和閥體蓋，用鋁材料經加工而成，而非傳統的注模塑料。這一點，據Telford說，被市場認為是一個很好的選擇。

向下兼容
引腳是另一個設計要點。 Smart Parts希望閥門節流孔的引腳能夠與早先的閥門相匹配。為了達到這一點，Humphrey的工程師倒轉了閥體上的所有的端口的位置，使用AutoCAD軟件匹配分界面。 Telford說，從這個項目中得到的最有收穫的一課是，“應當尋找一個能夠完全滿足你的需要的供應商，而不是那種改變你想法的供應商。”

時停時進
這項為期十二個月的設計項目——據Humphrey公司說，比通常的類似的工程短了六個月——充滿了常見的時停時進，但是多次的反复實驗也帶來了一些有趣的創新。
舉例來說，當Humphrey的團隊交付了第一份樣品時，Smart Parts公司報告閥門不能正常點火。 Humphrey的團隊感到非常困惑，他們詢問Smart Parts公司的項目工程師Ed Telford和他的團隊，詳細討論了控制電路的細節。 Humphrey公司的商業研發主管Rich McDonnell說，“當時我們研究了電路，重新劃分了波形，以延長工作時間，即線圈達到能夠推動活塞運動所需的時間。”
通過這種努力，加上對線圈繞組的改動，以及Humphrey公司採用其他的方法優化彈簧、電樞以及導向柱塞，減少了整個循環的時間。最終，Humphrey公司預計，它的設計能夠將整個循環時間從39 msec降低到36 msec。
在其他由合作努力而帶來的設計決定中，Humphrey研發團隊將密封圈從柱塞移至閥體，避免了滲漏和密封圈失效。在閥門設計工程中，Humphrey的工程師發現，當密封圈安裝於柱塞上時，由閥門移動帶來的高壓會導緻密封圈脫落。 McDonnell說，“我們考慮了包括黏合在內的若干種替代方法，但是我們發現最佳的解決方法是將密封圈固定在閥體上，並讓柱塞靠在密封圈上。”

快速射擊的訣竅
下側的示意圖表示了Smart Parts的漆彈槍閥門的基本操作原理，上部的圖表示的是氣缸收縮的狀態，而下部的圖表示的是氣缸擴張的狀態。在這種配置當中，SW1和SW2代表兩個近程傳感器，用於感知氣缸的位置，而A和B代表氣缸的兩個口，EA和EB代表出氣口，整個運動過程的示意圖如右側所示。
底部的表格表示了實際上針對不同的流動係數和兩種不同型號，閥門的反應時間。 （請注意反應時間是不對稱的，這是由於磁流量衰減造成的滯後引起的。）為了加快新型漆彈槍的射擊速度，設計工程師們尋求加快閥門的反應時間，即提高壓力和流動速率，提高電壓，優化線圈的設計。儘管工程師們不會透露他們到底是如何優化線圈的，其實一般來講，常用的方法包括減小空氣縫隙的距離（磁場的強度是縫隙距離平方的倒數），以及使用低自感係數/高功率的線圈，這樣與傳統的線圈相比，就可以更快地生成磁場。
結果呢？ Smart Parts的漆彈槍閥門的反應時間只有區區的6～7msec，與普通閥門的10～11msec相比，這樣就可以發射出更多的漆彈了！