Prone to excellence

卧倒、瞄准——向卓越射击

法国工程专业学生Raphaël Chevalier开发了一款设备,可以帮助奥运会射击选手提高高达24%的准确性。

卧姿是所有步枪射击姿势中最基本和最稳定的。训练有素的射击手往往首先掌握卧姿,因为这个姿势可以分离和解决所有常见的射击干扰因素。

50米步枪卧姿射击比赛,也被称为“60枪”,自1908年之后成为了奥运会的比赛项目。在这项比赛中,参赛者在50米之外用0.22口径长卡宾步枪射击直径为15厘米的目标。目标是在50分钟的限制时间内尽可能准确地射完60发。

相同志向,偏门科学
Raphaël Chevalier是法国Clermont-Ferrand SIGMA克莱蒙特的一名工程学专业学生,研究方向为材料和结构。在17岁之后他成为了一名活跃的运动射击爱好者,Raphaël热衷于研究射击背后蕴含的科学,尤其是振动。这就是为什么他把自己的关注点从视觉和音频技巧转移到结构振动。

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工程学学生Raphaël Chevalier演示了卧姿射击—图片由Raphaël Chevalier提供。

2013年,Raphaël遇到了奥运会射击选手Rémi Moreno Flores。Rémi是运动科学专业的博士,研究方向为卡宾枪射击性能。因为有很多共同点,他们二人成为了朋友,Rémi还将Raphaël介绍给了奥运团队的其他人。
 
射击背后的科学
步枪射击是一门讲究精确的科学,枪筒和弹药的组合会影响子弹的准确性。这主要是因为枪的“后坐力”,也被称为反冲、子弹火力:步枪上的反冲力量产生横向振动,传递到枪管的后端。这些振动导致了射击精度的变化。

Raphaël很快有了一个想法,开发一个系统和相应的技术来分析和预测步枪对某些特定弹药的表现如何。他解释说,“传统的射击手会反复试验枪筒和弹药的不同组合,试图可以将振动的影响最小化。这需要大量的试错试验,并且非常耗时。如果你使用了错误的弹药,你甚至会从竞争中被淘汰。我想通过测量步枪的振动以简化试错试验的进程。有了我的系统,奥运会团队就可以在训练期间调整他们的装备,从而在竞争中增强表现。”

走进Brüel & Kjær
一旦Raphaël想实施他的方法,他需要一些帮助来测试系统、收集数据和分析结果,所以他联系了Brüel & Kjær。“当我向他们解释我的研究计划时,他们很热情地回应了我,” Raphaël说,“他们派了应用工程师Henri Gérenton在INSEP(法国国家体育和体育教育研究所)与我们会面,进行了半天的测试会议。”

“这个年轻的团队所进行的研究的水平令我印象很深刻,”Henri说。“我们有Raphaël和Rémi,他们是两个很聪明、很有热情的人,还有其他拥有国际水准的射击手和他们的国家教练Éric Viller。作为一个团队,他们在这个偏僻的领域有敏锐的专业知识,并且他们在用好的方法进行顶级研究。能成为它的一部分令人激动。”

数据的力量
为了获取他们需要的数据,Henri和Raphaël在枪筒末端安装了两个加速度计—一个垂直,一个水平,然后记录射击的时间信号以重建枪口的运动和枪口的跳动(开火后枪口前端上升的趋势)。

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Raphaël和Henri的数据测量和分析系统:一杆0.22口径长卡宾步枪,上面安装有两个加速度计,被连接到数据收集和记录设备—图片由Harold Gérenton提供。

Henri和Raphaël使用Brüel & Kjær的LAN-XI数据采集硬件和PULSE™时间数据记录软件记录信号。他们尽可能多地做了记录以便于增强统计和系统地改变参数:例如枪筒、弹药和枪本身的参数,从而对结果进行更细微的观察。

瞄准更高目标
“感谢Brüel & Kjær公司做的测量,我们已经能够确定一些参数对振动产生的相对影响和确认不同类型的步枪和齿轮的功效,” Raphaël解释说,“那就意味着我们可以调整系统以优化枪筒和弹药的匹配度,这样就可以在训练期间提高射击手的射击精度。”

同时,Raphaël收集数据也为了开发一种测量枪口跳动的工具。这个工具可以在竞赛期间帮助射击者和他们的教练更好地分析他们的射击。尽管还在试验阶段,但是这个系统已经被用来调整射击手的步枪射击训练为2016年奥运会备战。

“成为奥运会训练过程的一部分让我非常激动,得以验证我的研究和工具对射击选手的成绩产生了什么影响,我真的很欣慰。在我参加的最后一个训练课程中,被训练者因为我的工具而提高了24%的准确性。我等不及要看今年夏天奥运会的结果了。”