xenos::bushcraft

Блог за бушкрафт, примитивни технологии и живот с Природата…

Ефективност на традиционните лъкове

| Няма коментари

Изчисление на стандартната ефективност на традиционен лък

Предполагам не е тайна, че обичам традиционните лъкове и стрелбата с тях. Също както и това, че се увличам и по тяхната изработка. Една, (не знам до колко положителна) моя черта е, че увлека ли се по нещо – обикновено нагазвам в дълбокото и се стремя да стана максимално (според възможностите си) добър! Един от начините да разбереш колко добър си станал в изработката на традиционни дървени лъкове, е да изчислиш тяхната ефективност. Да кажем няколко думи за това…

Правите прости дървени лъкове, проектирани и тилеровани с най-голямото възможно майсторство, ще покажат скорост от около 175 фута/секунда при 28 инча опън, със стрела  с маса 10 грейна/паунд от силата на лъка, и маса на тетивата 3 грейна/паунд от силата на лъка. Това е около 70% ефективност. Защо само 70%? Ами останалите 30% се губят във вибрациите на рамената, хистерезиса, теглото и разтегливостта на тетивата, както и няколко други по-маловажни фактора.

Вибрации на рамената  – 10%
Хистерезис – 9%
Маса на тетивата – 9%
Разтегливост на тетивата – 1%
Други – 1%

Да разгледаме поотделно по-важните от тях:

Вибрация на рамената

Масата на рамената на лъка засяга индиректно скоростта на стрелата. Тежките рамене се ускоряват по-бавно. Но по законите на Нютон, независимо колко бавно се връщат в изходна позиция, те са длъжни да предадат цялата си енергия към стрелата. В реалният живот обаче не е така. Вибрациите на рамената обикновено „открадват“ около 10% от ефективността на добре направения лък …и близо 20% при лошо направения такъв!

Но тук не става въпрос за вибрацията, която се получава след като стрелата напусне лъка. Тази вибрация няма отношение в случая и не влияе по никакъв начин на ефективността му. Тя е просто отзвук на друга, поглъщаща енергия  деформация на рамото, започваща още преди стрелата да се отдели от тетивата. Ето какво се случва всъщност: Когато пуснем стрелата, върховете на рамената тръгват да се ускоряват напред. Те обаче биват забавяни от теглото на стрелата и тетивата. В същото време средните части на рамената не изпитват такова забавяне и се опитват максимално бързо да застанат в изходна позиция. Това ги кара да се издуят напред, но енергията, отишла за това издуване, вече не е достъпна за стрелата. Тя се освобождава под формата на „откат“ (handshock), или както казват „ритник в дръжката“. Това е и причината дългите и твърди върхове на рамото да са по-ефективни – те устояват на това първоначално издуване напред на работещите части на рамото.

Леките средни и крайни части на рамото увеличават скоростта на стрелата, тъй като имайки по-малка инерция те не се издуват чак толкова напред докато върховете биват забавяни от тетивата и стрелата. Това означава и по-малко остатъчна енергия в лъка, която да предизвика  т.нар. „ритник“, разтягане на тетивата и вибрация на рамената.

Хистерезис

Хистерезисът е т.нар. вътрешно триене в материалите от които са направени раменете на лъка – в частност дървесината. Според изчисленията това вътрешно триене поглъща около 9% от енергията, натрупана в лъка. Варира в много тесни граници, в зависимост от вида дървесина, теглото на стрелата, съдържанието на влага в дървесината и т.н. Енергията, загубена заради хистерезиса, е повече при влажна дървесина, и по-малка при много суха. Ето защо поддържането на лъка достатъчно сух, без това да доведе до счупване, е плюс за по-добрата му ефективност.

Маса на тетивата

Теглото на тетивата е важна променлива, защото акумулираната от рамената на лъка енергия се използва за ускоряването й. Тетивата забавя лъка така, все едно една трета от масата й се добавя към масата на стрелата. По груби изчисления, ако се използва стрела с тегло 10 грейна/паунд от силата на лъка, и тетива с тегло 3 грейна/паунд от силата на лъка, то за ускорението си тетивата ще поглъща около 9% от енергията, акумулирана от лъка.

Разтегливост на тетивата

Разтегливостта на тетивата поглъща около 0,5% от генерираната от лъка енергия, но облекчава до някаква степен вибрациите на раменете.

Тегло на стрелата

Тежките стели повишават ефективността. Те напускат лъка по-бавно. Бавно връщащите се в изходна позиция рамене показват по-нисък хистерезис (и обратното!). Освен това те намаляват и разтеглянето на тетивата. Бавните рамене също означават и по-малко вибрация. Тетивата също се ускорява по-бавно, което логично изисква по-малко енергия. Всичко изредено до тук икономисва енергия, която остава на разположение на стрелата.

Изчисляване на стандартната ефективност на лък

За да изчислите ефективността на лъка, ще имате нужда от следните неща:

  • Летва/дърво за тилеринг
  • Ръчно кантарче (дигитално, за по-голяма точност)
  • Балистичен хронограф (по-натам може да направя и ревю на моя)
  • Електронна везна с голяма точност, по възможност измерваща и в грейни (grain)

Как става самото изчисление:

  1. Изчисляване на генерираната от лъка енергия: Слагате лъка на летвата/дървото за тилеринг и с помощта на кантарчето измервате данните за силата му на всеки един или два инча опън. Преди да започнете измерванията обаче, опънете няколко пъти лъка до пълен опън. Вземете измерените данни, сумирайте ги, и разделете получения резултат на 12, за да получите отношението ft/lbs за акумулираната от лъка енергия.
  2. Изчисляване на кинетичната енергия на стрелата: Изстреляйте поне три пъти една и съща стрела през хронографа, и изчислете средно аритметично скоростта й (във футове/секунда – fps). На електронната везна претеглете стрелата (в грейни – grain). Умножете стойността по скоростта на стрелата, по скоростта на стрелата. Разделете резултата на 450,240.
  3. Добавете две нули към полученото число и разделете на акумулираната енергия. Извадете 4% от резултата.

Още от ученик не си падам особено по математиката (макар живота напук да ме забъркваше все с математички, докато в крайна сметка съм женен за такава! 🙂 ), затова всички тия изчисления са ми малко отегчителни. Поразрових се дали няма в Интернет нещо по-автоматизирано, и естествено – намерих! 🙂 Един чудесен и безплатен продукт, който потребител от форума PrimitiveArcher.com е разработил. Повече подробности и упътване за начина на употреба можете да намерите в темата на автора.

Калкулатор на ефективността на традиционни лъкове
Калкулатор на ефективността на традиционни лъкове

Най-общо това е една Excel таблица, която всеки един офис пакет може да отвори. Всички изчисления се правят скрито от вас, а единственото действие от ваша страна е простото попълване на измерените данни за силата на опън, теглото на стрелата и скоростта й (за да няма обърквания, тези стойности са отбелязани със син цвят). Дори си поиграх да редактирам таблицата според моите вкусове. Можете да я изтеглите от ТУК:

За реален тест реших да изчисля ефективността на един малък лък, който преди време направих за големият ми син. Теста проведох със 222 грейнова стрела, понеже това беше най-леката, която имам. Измерената с хронограф скорост беше средно 112 fps. Изчисленията показаха 60% ефективност.

Това обаче не е по правилото за теглото на стрелата равно на 10 грейна/паунд от силата на лъка. Неговата сила е 16 паунда при 18 инча, и 17 паунда при 19 инча. Т.е. тестът трябваше да бъде направен със стрела с тегло 160 или 170 грейна. За щастие обаче, инструментът предлага опция за прогноза на ефективността при различно тегло на стрелата. Така излезе, че реалната ефективност на това лъкче е между 52% и 53% – не чак толкова зле, като за начинаещ лъкоправец като мен! 🙂

 По принцип стандартната ефективност е от полза, когато се съпоставят лъкове с еднакъв или подобен дизайн. Когато се съпоставят лъкове с коренно различен дизайн, получените данни могат да бъдат подвеждащи. Лесно може да се окаже, че при едни и същи сила, дължина на опън и тегло на стрелата, по-неефективният по изчисления лък реално да изстрелва стрелата с по-голяма скорост от по-ефективен от него. Примерно дълъг лък с ефективност 65% може да изстреля стрела със скорост 165 фута/секунда, а къс лък със същата сила и същата дължина на опън но с изчислена 70% ефективност, да я изстреля само със 150 фута/секунда. В такива случаи (съпоставка на лъкове с различен дизайн) единственото, което има смисъл за стрелеца, е отношението скорост/сила на лъка.

Фактори, които увеличават ефективността на лъка

  • Оптимална височина на тетивата
  • Дървесина с нисък хистерезис
  • „Препечен“ или с ниско съдържание на влага корем на лъка
  • Относително по-дълги неработещи (твърди) върхове на рамената, за да се намалят вибрациите
  • Ниска маса в средата и края на рамената, за да се намалят вибрациите и разтягането на тетивата
  • Тетива от материал с ниска маса, спрямо здравината му
  • Тетива от материал със слаба разтегливост

Някои правила при тестването с хронограф

Един и същ лък може да покаже различни стойности за скоростта на стрелата, в зависимост от това колко бързо е опънат, и колко време е задържан преди изстрела. Ако опънете и пуснете бързо – стойностите ще са по-високи. За най-точни измервания с хронограф се препоръчва опъването и пускането на лъка да са възможно най-близки до тези при реална стрелба.

Освен това, при първите няколко опъвания лъкът показва по-голяма сила при дадена дължина на опън. Той все още не е влязъл в работен режим. Измерванията с хронограф трябва да се извършват само върху „разработен“ лък. За целта той трябва да бъде опънат поне 3 пъти, преди да се премине към засичането на скоростта. Опъването и пускането на лъка трябва да е извърши за не повече от 2 секунди.

Като финал трябва да отбележим обаче и следното: сами по себе си измерените стойности за  скоростта на стрелата не са надежден показател! Техниката на стрелба на всеки един стрелец влияе върху тях не по малко от дизайна на лъка. Ето защо данните са най-полезни и надеждни, когато се съпоставят два лъка, с които стреля един и същ, при това опитен стрелец! Твърде много елементи от техниката на стрелба могат да повлияят крайните резултати: чистота на пускането (рилийза), параметрите на стрелата, постоянство в дължината и времетраенето на опъването, и т.н. Няма универсален стандарт за всички тези неща, така че получените резултати имат ограничена стойност.

Това е накратко! Надявам се не съм ви отегчил прекалено! 🙂

По материали от “ The Traditional Bowyer’s Bible“…

Ако този блог ви е харесал! Ако информацията в него ви е била полезна! Ако искате да изразите благодарността си, или да подпомогнете бъдещото му развитие! – Можете да натиснете този бутон, и да ме почерпите една бира с картофки! 😉 Благодаря ви!

Коментарът ви е добре дошъл!

Този сайт използва Akismet за намаляване на спама. Научете как се обработват данните ви за коментари.

%d блогъра харесват това: