Мощный арбалет — что за зверь такой?
Оставим в стороне вопросы цены, качества, точности, поговорим о мощности арбалета — это едва ли не первый вопрос, который задают новички. Чаще всего под «мощью» подразумевается сила натяжения упругих элементов (плеч), хотя абсолютное большинство, пусть не явно, имеет в виду максимальную скорость полета стрелы. А что сила? Вряд ли кого-нибудь в арбалете привлекает увеличение физических затрат, необходимых для взведения тетивы. Да и не она во многом определяет скоростные характеристики снаряда.
Не только в силе сила арбалета
На фото перед вами ярчайший пример-доказательство этого утверждения.
Это блочные арбалеты тайваньской фирмы Man Kung — МК-300 (вверху) и МК-400. Не надо даже заглядывать в технические характеристики, чтобы понять, какой из них «мощнее». Тем не менее, заглянем…
Итак, МК-300: «сила натяжения — 175 Lbs (фунтов)». Скорость 285 футов/сек.» Или: 79 кг (точнее, кгс) силы и 87 м/с скорости.
МК-400: «сила натяжения — 175 Lbs. Скорость — 360 футов/сек.» Или: 79 кгс силы и 110 м/с скорости.
Что называется, почувствуйте разницу. В чем же тут фокус? Кроме различий характеристик плеч и блочных эксцентриков, в одной цифре — величине рабочего хода тетивы. У 300-й модели она составляет 29.2 см, у 400-й — 38.1. Да и на фотографии разница сразу бросается в глаза.
Непонимание сути процесса возникает потому, что многие путают мощность и энергию. Под словами «очень мощный арбалет» подразумевается, что вылетающая тяжелая охотничья стрела имеет высокую энергию и, соответственно, скорость. А энергия, грубо говоря, — это есть произведение силы на расстояние. Но не буду забивать статью цифирью — ее и без того хватает.
Именно поэтому скорость полета стрелы у блочного лука с максимальной разрешенной в России силой натяжения в «несчастные» 27 кгс (60 фунтов) при стандартной растяжке 72 сантиметра будет заведомо больше, чем у весьма крутого МК-400 с ГОСТовскими плечами в «целых» 43 кгс (95 фунтов) и рабочим ходом тетивы 38 сантиметров. Именно поэтому в странах, где разрешена охота со стрелометами, к ней допущены луки с минимальным натяжением 40 фунтов, а арбалеты — начиная со 125 фунтов. В самих же охотничьих кругах таковым минимумом справедливо считается 150-фунтовый рубеж.
И еще. Тот же старенький полноразмерный «Архонт», речь о котором пойдет ниже, даже с «детскими», то есть законными плечами на 95 фунтов разгоняет стрелу до показателей компактного «Каймана» со 150-фунтовыми. И потому в таком ослабленном варианте подходит для некоторых видов охоты (см. «С арбалетом на тетерева«). Секрет опять же кроется в большом рабочем ходе тетивы.
Специально для авторов поисковых запросов «Арбалет, сила натяжения 300 килограммов». Не ориентируйтесь на средневековые данные. Уровень тогдашних технологий не позволял создать упругие элементы (плечи) с современными характеристиками. Присмотритесь к древним гравюрам: рабочий ход тетивы у всех арбалетов (не станковых монстров) мизерный, и его приходилось компенсировать колоссальным усилием натяжения. Кстати, в наши дни по этому пути пошли разработчики уникальной охотничьей модели «Micro 355» от канадской компании «Excalibur» (см. «Арбалет «Excalibur Micro 355» — мал, да удал«). Интересно, что у самострелов древнего Китая, в отличие от Европы, в качестве упругих элементов частенько использовался обычный для Азии составной лук (дерево, рог, жилы), способный чуть ли не завязываться узлом без повреждений. Поэтому направляющие были довольно длинными, а плечи не требовали запредельной «мощи».
Ну вот, кажется определились… Не спешите: сейчас опять будем смотреть картинки и любоваться цифрами.
Плечи разные бывают
Показанные на фото арбалеты произведены российским «Интерлопером». Оба — лидеры по «мощи» в своих фирменных линейках. «Мангуст» (сверху) — среди рекурсивных, «Архонт» — среди блочных.
Почитаем технические характеристики.
«Мангуст»: сила натяжения — 225 Lbs (102 кгс), рабочий ход тетивы — 33 см, скорость — 101 м/с.
«Архонт»: сила натяжения — 200 Lbs (91 кгс), рабочий ход — 35 см, скорость — 116 м/с.
При одинаковых ложах и, соответственно, направляющих рабочий ход из-за конструкционных особенностей плеч немного различается. Но в целом эта разница в 2 сантиметра уж точно компенсируется немалыми 11-ю килограммами усилия натяжения тетивы. Откуда же взялась очень солидная для стрелометов 15-метровая прибавка скорости стрелы у «Архонта»?
Вот и вылез на поверхность второй важнейший фактор, влияющий на пресловутую мощность арбалета — зависимость от типа плеч.
Если в двух словах, то при прочих равных блочный арбалет будет всегда «быстрее» рекурсивного.
А чтобы объяснить феномен, снова привлечем на помощь физику — естественно, особо не углубляясь в теоретические изыскания.
Лучше всего здесь подойдет автомобильная аналогия. В гонках «на скорость» водитель старается ни в коем случае не допустить пробуксовки колес при старте и разгоне, чтобы предотвратить улетучивание полезной энергии в никуда, а всю ее направить на движение болида. У машин высшего класса издавна присутствовали гидромеханические устройства контроля и распределения тяги — так называемые противобуксовочные системы. На современных автомобилях этим занимается электроника. По этому же принципу работают и эксцентрики блочного арбалета. Старт и разгон стрелы происходит плавно, с нарастающим усилием и пиком ближе к концу рабочего хода тетивы.
В гонках «на зрелищность» приветствуются клубы дыма от горящей резины, стартующие машины здорово таскает влево-вправо, выравниваются они лишь через десятки метров. Огромная часть энергии потрачена на эффектность, но не эффективность. Нечто похожее происходит и с рекурсивным арбалетом, где пик «мощи» смещен в начало рабочего хода. Лучше всего описать это, как хороший такой пинок под зад, после которого стрела тоже не сразу стабилизируется при разгоне.
Кроме того, если в рекурсивном арбалете обязанность по накоплению и отдаче энергии целиком лежит на упругих элементах, то в «блочнике» она пропорционально распределена между сложным кинематическим комплексом «плечи-блоки-тросы». В результате, даже с учетом потерь на трение, КПД у последнего выше и не требуется циклопического усилия «лука».
Тем не менее, специально для интересующихся темой метательного оружия в современной армии и спецслужбах, докладываем, что несмотря на победное шествие по гражданскому рынку блочных моделей люди в погонах отдают приоритет именно рекурсивам. Об этом — в наших статьях «Боевые арбалеты» и «Боевые арбалеты. Часть II«.
За все приходится платить
Вот очень поучительная табличка, точнее часть ее (путь к полной версии вы сможете найти в «Полезных ссылках»).
Огромное, кстати, человеческое спасибо команде, которая имеет не только материальные и технические возможности, но и горячее желание регулярно тестировать различные модели арбалетов и публиковать результаты!
Сравнительная таблица скоростей арбалетов (кликните, чтобы увеличить)
Обратите внимание на первые четыре позиции. Их занимают исключительно полноразмерные блочные арбалеты. Сразу бросается в глаза несоответствие между показателями силы натяжения и скорости. Разгадка проста: «Архонт» со своими могучими 200-фунтовыми плечами очень старая модель, его прародитель — регулярно обновляемый «Phantom» от ведущей заокеанской компании «Ten Point» — в производстве уже много лет. За годы арбалетостроение продвинулось далеко вперед, конструкторы и технологи шагнули на новый уровень.
Это заметно даже при сравнении с более современными моделями «Интерлопера», тем же «Ифритом», не говоря уже о новинках бюджетного сегмента — «Man Kung» МК-400. На приведенном ниже видео как раз с ним и сравнивают заслуженный «Архонт». А недавно появившаяся на свет сестричка «Архонта» с кровожадным именем «Гильотина-Х» («Стикс») при 185 фунтах натяжения выдает 122 метра в секунду, оставив далеко позади старшего братца, не говоря уже об изделиях «Ман Кунг».
Причем конкурентная борьба продолжается. О ней читайте в статье «Новые арбалеты: «Волк» против «Жнеца».
Есть и еще один важный момент — первые два и пятый арбалет в таблице относятся к премиум-сегменту. И не случайно: научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР), а также высококачественные материалы стоят очень дорого. Изредка появляются и вовсе уникальные разработки, вроде компактной модели 2017 года «Ravin R9» и его сверхмощной модификации R15 выдающей рекордную на сегодняшний день скорость в 425 fps! Кстати, буквально на днях американская арчери-компания «Mathews» представила новинку — еще более компактный и тоже напичканный уникальными техническими «изюминками» мощный охотничий арбалет «Mission SUB-1». Поскольку мы договорились не заострять вопрос цены, «пробейте» эти модели через Интернет сами и сравните «блочники» с «Архонтом» и МК-380. А «Excalibur» — с «Мангустом». За все приходится платить…
А теперь, опять же с помощью наших изысканий и данной таблицы, подведем итоги.
В таком — охотничьем — варианте они способны успешно работать по любому зверю (см. «Арбалет для зверовой охоты» и «Охота с арбалетом на кабана«). А с законными плечами на 43 кгс (95 фунтов) отлично подходят для развлекательной и любительской спортивной стрельбы на дистанциях до 50 метров. Как дачная игрушка с расстояниями до 30 метров по силе и габаритам уже несколько избыточны.
Специально для любителей всего дешевого и сердитого я оставил в таблице нижнюю строку с типичным компактным «рекурсивом» — заметьте, с «мощными» плечами. Не углубляясь в вычисления, скажу так: дорогие товарищи начинающие охотники, не ходите с «Ягуарами» на кабанов, последние могут здорово обидеться… Если только не использовать их как описано в статье «Оружие для дистанционного обездвиживания».
Еще статьи по теме:
Новые охотничьи арбалеты: единство и борьба противоположностей
Новые арбалеты и луки 2020-2021
Арбалеты «RAVIN» — уникальность, мощь и точность
Новый арбалет «Ten Point Stealth NXT»: «маска, я вас знаю!»
Арбалет «Mission SUB-1»: компактный, мощный… дорогой
Оружейная галерея: арбалетно-охотничий квартет «Леопард», «Легат», «Архонт», «Ифрит»
В качестве боковых стенок замка, через которые проходят оси деталей СМ-а, используют сталь или алюминиевые сплавы. Толщина стенок из листовой стали для слабых арбалетов должна быть не менее 2 мм. Для более мощных – 3-4 мм. Толщина стенок из алюминиевых сплавов лучше делать не менее 4 мм.
Очень полезная информация. Наконец то я нашел то что искал. Спасибо.
Что такое сила натяжения, которая указывается везде в паспортных данных? это сила, которую надо приложить для взведения (параллельно ложу), или эта сила натяжения в тетиве?
Первое. В измерениях, включая криминалистическую экспертизу, определяется с помощью динамометра см. http://arbalet-airgun.ru/zakon-i-pravo/luki-i-arbaletyi/luki-sportivnyie-luki-dlya-otdyiha-i-razvlecheniya-i-strelyi-k-nim.html).
Я в статье «Где стрелять из лука и арбалета?» (http://arbalet-airgun.ru/zakon-i-pravo/luki-i-arbaletyi/gde-strelyat-iz-luka-i-arbaleta.html) рекомендовал положить в чехол к своему девайсу еще и обычный электронный безмен на 50 кгс. С помощью которого прямо в поле можно измерить силу натяжения и продемонстрировать показатели интересующейся стороне, то бишь людям в погонах. По опыту, действует замечательно, конечно, при условии предъявления Сертификата и прочих положенных бумажек. Имеются, правда, определенные трудности с измерением усилия блочных луков и арбалетов, когда надо получить значения на пике, до сброса, но это уже тонкости.
Автору спасибо за информативный сайт и большое количество фактического материала по лукам и арбалетам.
Однако предлагаемое объяснение почему блочный арбалет быстрее рекурсивного принципиально неверно. Тетива достаточно жесткая и воздействует прямо на пятку стрелы так что потери на трение в такой системе пренебрежимы — аналогия с стартующими автомобилями где воздействие передается за счет сцепления колес с дорогой неверна.
Ниже ИМХО более правильное объяснение «на пальцах» данного эффекта — «критикуеш — предлагай».
Энергия накопленная при натяжении лука тратится на: разгон стрелы, тетивы и плечь лука, а также на преодоление трения (ИМХО основным будет сопротивление воздуха). Ход плеч рекурсивного лука при прочих равных больше чем у блочника что видно из их фото в натянутом и спущеном состоянии. Соответственно скорость конца плеча в конце разгона у рекурсива будет больше в разы чем у блочника. В результате доля энергии приходящаяся на плечи у него больше чем у блочника несмотря на то, что у блочника на конце плеча и утолщение и достаточно массивный блок который также «забирает» энергию.
Это не все. Сопротивление воздуха для рассматриваемых скоростей более чем значимо в конце разгона. Даже если скорость конца плеча в 3 раза меньше чем у стрелы то для 100 м/с это 33 м/с или около 120 км/час. (Тот кто ездил на мотоциклах знает, что для таких скоростей сопротивление воздуха существенно, достаточно пригнуться и скорость движения увеличится). Сила сопротивления воздуха пропорциональна площади поперечного сечения умноженого на квадрат скорости. Соответственно т.к. скорость конца плеча больше то и потери на трение для плечь у рекурсива будут больше чем у блочника (поперечные сечения у них близки что также видно из фото).
В результате КПД блочника (отношение энергии приходящейся на стрелу к накопленной при натяжении) при равных/близких прочих параметрах выше чем у рекурсива, что и демонстрируют приведенные результаты измерений.
Объяснение принимается :)). Во многом по описанным причинам попытка произвести эффективный выстрел в плотной среде, например, под водой из обычного рекурсивного лука практически невозможна, а блочник худо-бедно работоспособен. Подобный опыт показан в видеоролике, представленном в статье «Охотничий и спортивный лук-рогатка» (http://arbalet-airgun.ru/mir-oruzhiya-novosti-sobyitiya-obzoryi/v-mire-lukov-i-arbaletov/ohotnichiy-i-sportivnyiy-luk-rogatka.html).
Правда, хочу обратить внимание на то, что в обсуждаемой статье речь шла не о трении, а исключительно о линейных характеристиках разгона:
«У машин высшего класса издавна присутствовали гидромеханические устройства контроля и распределения тяги — так называемые противобуксовочные системы. На современных автомобилях этим занимается электроника. По этому же принципу работают и эксцентрики блочного арбалета. Старт и разгон стрелы происходит плавно, с нарастающим усилием и пиком ближе к концу рабочего хода тетивы.»
Внимание обратил и при первом прочтении. Однако противобуксовочная система для автомобиля нужна именно для того чтобы сила которая разгоняет автомобиль не превышала сцепления колес с дорогой. Иначе енергия тратится впустую — кореса вращаются, а автомобиль не разгоняется — буксует. В случае же лука тетива жестко упирается в пятку стрелы потому «пробуксовка» — тетива движется, а стрела нет невозможна. (Вернее это случаи поломки недостаточно жесткой стрелы или ее расщепление, то есть в таких случаях выстрела по сути не происходит). Потому я и считаю, что предложенная вами аналония неверта.
Нет, я немного о другом писал — не о «пробуксовке», а о разнице в линейных характеристиках разгона у классического и блочного луков/арбалетов. У последнего за счет сброса усилия (до 80 процентов) при выстреле стрела не получает резкий «пинок» под зад :)), а начинает разгоняться на минимуме усилия с постепенным его нарастанием до пика. То есть ни о «трении», ни о «пробуксовке» речь не идет в принципе.
А вот у буксующего для прогрева шин и, чего скрывать, красивого визуального эффекта на старте авто после всех этих «мероприятий» машина получает довольно ощутимый «пинок» — отсюда и некоторое виляние задом в начале разгона. Просто за рулем уже много десятилетий, на десятках различных автомобилей, включая спортивные (не гоночные) и просто мощные заднеприводные, отсюда и невольно возникшая аналогия — реально очень похоже.
Аналогия понятна, однако динамика разгона на конечную скорость практически не влияет.
Могу обосновать, если интересно, но не в коментариях.
Еще раз спасибо за интересные материалы.
Согласен, здесь речь больше идет о других показателях, например, комфортности выстрела.
Вам спасибо за интересные и полезные комментарии!