Полет стрелы из блочного лука
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 21.09.2024
В Интернете время от времени появляются статьи с уклоном на теоретические исследования каких-то проблем, связанных со стрельбой из лука или арбалета. Идея не плохая, но когда автор берет за основу своей статьи нереальные величины или характеристики, то вся статья в итоге оказывается, мягко говоря, фантастической.
Для примера рассмотрим статью посвященную изготовлении реплики (современное подобие) старинного восточного лука. Лук изготовили с целым комплексом принципиальных ошибок. Как было понятно из описания, важен был только внешний вид лука, с уже натянутой тетивой. После четырех месяцев работы получилось очень похожее по внешнему виду изделие. Как и должно было случится, совсем непохожее по своим характеристикам. На полном серьезе, подобную копию протестировали, чтобы по характеристикам копии определить характеристики где-то виданного оригинала.
Скорость полета стрелы у копии оказалась 48 м/сек. Даже для индейского или для плохонького (отслужившего свое), английского лука результат чуть ниже нормы, но для всего семейства восточных (турецких, татарских) луков это очень плохо. Чуть ли не во всех исторических хрониках посвященных турецким лукам сказано, что рекордные выстрелы из таких луков на дальность равны 500-800 метрам и более. Для того чтоб забросить стрелу на такое расстояние, скорость полета у стрелы должна быть намного больше, 70-80 м/сек и более. Не буду грузить Вас формулами, найти такие формулы можно в школьном учебнике по физике, где сказано как рассчитать максимальную дальность полета тела, заброшенного под углом в сорок пять градусов к горизонту при известной начальной скорости полета тела, без учета сопротивления воздуха. По известной дальности заброса можно решить и обратную задачу по вычислению начальной скорости полета тела (стрелы). А так как в реальных рекордах стрельбы на дальность, сопротивление воздуха хоть и очень небольшое, но все же есть, значит полученные в результате подсчета скорости полета стрел, будут немного меньше, чем реальные.
С другой стороны данные о слишком высоких скоростях полета стрел тоже встречаются. Например, в некоторых околонаучных статьях сказано, что (обычная) скорость полета стрелы 300м/сек. Авторы статей не видят особой разницы между футами и метрами в паспортных данных о луках. А 300ф/сек равны 92м/сек, что для современного лука, видимо в рекламных целях, также завышено. Можно ли считать дальнейшие рассуждения таких авторов хоть как-то связанными с реальностью? Конечно же нет. И тем не менее уже гуляют сказки, что уже в десяти метрах от лука скорость стрелы падает вдвое, а лучник стреляя со скачущей лошади увеличивает дальность стрельбы(. )Иные авторы понятия не имеют о чем пишут и если автор утверждает что скорость стрел около 300 метров в секунду, то это роспись в собственной некомпетентности. Ведь это больше скорости полета пуль из револьверов, времен ковбоев Дикого Запада(250-280м/с) или из современного оружия с глушителями. Если бы это было так, то огнестрельное оружие вообще не появилось бы. Самый сложный лук технологически проще и дешевле самого простого револьвера, пистолета или винтовки.
Скорость стрелы падает незначительно и на дистанциях до 50-60 метров скорость стрелы (болта) практически равна начальной.
В своей статье ,,Блоки на луке'' я привел формулу по примерному расчету начальной скорости полета стрелы (болта) для луков и арбалетов. По этой же формуле можно определить как добиться от лука максимального качества и избежать ошибок в изготовлении. Как сделать современный лук не только похожим внешне на старинные луки, но чтоб эти современные луки и стреляли лучше. Современные материалы позволяют сделать луки и дуги для арбалетов намного лучше старинных.
Для тех, кому лень рассчитывать реальную, начальную скорость полета стрел (болтов), а написать околонаучную статью по лукам и арбалетам очень хочется, ниже даю реальные, начальные скорости полета стрел и болтов:
Маленькие луки пигмеев - 25-40м/сек.
Английские, китайские, японские ассиметричные и качественные индейские луки -55-70м/сек.
Татарские, турецкие
-от 70 и возможно до 100 м/сек.
Детские луки, арбалеты-пистолеты -25-40м/сек.
Спортивные, современные луки и арбалеты без блоков (или системы полиспастов) - 45-60м/сек.
Луки с блоками, - 60-90(?) м/сек.
Арбалеты с усилием тетивы более 80кг
-60-90м/сек.
Начальные скорости полета стрел свыше ста метров в секунду, практически недостижимы для обычных луков и ручных арбалетов. Во всяком случае, это хоть и решаемая, но очень трудновыполнимая техническая проблема. На качественных, турецких луках в средневековье, эта проблема была частично решена, поэтому все рекорды по сверхдальней стрельбе в те времена принадлежали туркам. Только не путайте максимальную дальность полета стрелы с максимальной дальностью прицельной стрельбы. Это разные понятия. Одно дело стрелять на дальность в ту сторону, другое, наибольшая дистанция на которой лучник сможет попасть в конкретную, небольшую мишень. Максимальная дальность прицельной стрельбы даже у турецких лучников обычно не превышала 60-70 метров, при максимальной дальности полета стрелы на пол километра и более.
Предлагаю простейший, практический способ определения скорости полета стрелы. Сущность этого способа в определении времени полета стрелы на известной дистанции (S) по высоте (h) падения стрелы. На практике это выглядит так: Надо установить прицелы на луке (арбалете) строго параллельно оси стрелы (болта) в точку А. Для арбалетов проблем в этом нет. На тетиве луков ставят прицельную метку по высоте прицела на луке и прицеливаются уже по метке и прицелу. Но в реальности, если бы не было притяжения Земли и стрела летела бы прямолинейно, то стрела была бы напрвлена в точку В. Однако! Из-за падения траектории стрела попадает в точку С.
По этому прицелу стреляют в мишень, на дистанции скажем в 20 метров, где скорость стрелы, как я уже писал, практически равна начальной. После серии выстрелов вычисляем среднюю точку попадания и линейкой измеряем среднюю высоту падения стрелы от точки прицеливания (не забыв вычесть высоту прицела АС-АВ) на этой дистанции. Дальше по формуле свободного падения h=gtt/2(из школьного учебника физики).
где h - высота падения в метрах.
g = 9,8м/сек в квадрате.
t - время полета стрелы в сек.
Вычисляем время полета и заодно скорость полета стрелы. Точно такие же рассчеты можно провести стреляя на 40-50 метров и заодно узнать разницу в скорости.
На всякий случай скорость полета стрел из Вашего лука или арбалета сравните с табличными.
Таким же способом можно подсчитать и среднюю скорость полета пули из ружья или винтовки на конкретной дистанции.
Прочие статьи об охоте
В этом материале хочется рассказать немного побольше о древних лучниках, кто они были такие и что из себя представляли. Рассмотрены такие вопросы как древние стрелы, из чего они были сделаны и как ими пользовались. Еще один вопрос, который мучает читателей, какова скорость полета выпущенной стрелы, и мы расскажем Вам об этом на примере луков различных стран. Так же открыт секрет как ведет себя стрела после того, как ее выпускает лучник. Читайте и Вы узнаете много нового!
О старых стрелах и луках
Стрелы являются неотъемлемой частью лука и лучника. Раньше, во время походов армий различных стран, лучники разных наций носили с собой разное количество стрел, обычно комплект составлял 20-100 стрел. К примеру монгольские воины, скифские и арабские возили весь свой боекомплект с собой, в то время как подавляющее большинство лучников других стран имели при себе гораздо меньшее количество, оставляя и храня основной свой боезапас в обозах, имея при себе 20-50 стрел.
Наконечники для стрел изготавливали из разных материалов. Они были костяными (у варваров 11-13 века), из дерева твердых пород (древний Египет), позднее из твердой стали или бронзы. Чаще всего он имел форму листа дерева, плоский. Оперение же не всегда присутствовало на стрелах того времени. Изготовление хорошей стрелы требовало мало материала, но очень много труда, чаще этим занимались оружейники, средневековые лучники не часто изготавливали стрелы своими руками, вне зависимости находились они в походе или дома.
Скорость стрелы выпущенной из лука
Во время выстрела стрела испытывает большую нагрузку, и чтобы выдержать ускорение стрела должна была обладать очень хорошей гибкостью. После того как лучник, натянув тетиву отпускает ее, стрела изгибается и тут же, за несколько секунд полета принимает свою первоначальную форму совершая при этом колебательные движения, для точного ведения стрельбы этот фактор учитывается.
Все это касалось стрел для лука, Арбалетные же стрелы испытывали гораздо большие нагрузки при выстреле. Так древнегреческие арбалеты 9 в. до нашей эры стреляли стрелами длиной 40-60 см с металлическим наконечником с силой натяжения тетивы 90 кг. При выстреле из такого арбалета гибкой стрелой она просто ломалась, поэтому их стали делать короткими, более жесткими и толстыми — это основные отличия арбалетных стрел от стрел для лука.
Для сохранения энергии стрелы на расстояниях порядка 100 метров во время ведения реальных боев, использовались тяжелые, медленно летящие стрелы. Стрела таких характеристик теряет намного меньше энергии, и по попадании в цель наносят ожидаемый урон. Для примера вес спортивной, профессиональной стрелы составляет 20 грамм, начальная скорость стрелы лука составляет порядка 100 метров в секунду, это 360 км/час, и после того как стрела пролетит положенное расстояние, она еще должна пробить доспехи — однозначно, что стрела весом в 20 гр. (а вес средневековой боевой стрелы больше 150 гр.) не справится с такой задачей.
Современная быстрая и легкая стрела будет очень быстро остановлена сопротивлением воздуха и в конце своей траектории она будет иметь такую же скорость что и тяжелая.
В настоящее время имеются более точные данные о скоростях полета стрел, выпущенных из различных видов луков и арбалетов.
Вот примерные данные:
- Английских, китайских, индейских луков 50-65 м/сек
- Блочных от 60-90 м/сек
- Арбалетов с натяжением от 80кг 60-90 м/сек
- Современных спортивных не блочных луков 40-60 м/сек
- Турецких 70-100 м/сек
Траектория полета стрелы
Существует еще один очень важный момент, о котором стоит сказать, это траектория полета стрелы. Для того чтобы выстрелить тяжелой стрелой на максимально возможное расстояние, необходимо стрелять по баллистической траектории, в таком случае стрела будет лететь с набором высоты, по параболе.
Суть в следующем:
Стрела, достигнув максимально возможной высоты, под действием притяжения земли и сопротивления воздуха теряет скорость своего полета до 0 км/час, далее под весом наконечника стрела накреняется, начинает клевать, и снижается с набором скорости.За счет земного притяжения земли чем больше будет вес стрелы, тем большую скорость она наберет. Таким образом это и есть объяснение, почему военные лучники использовали тяжелые стрелы. В настоящее же время, спортивная стрела выпускается под малым углом к горизонту, по настильной траектории (подобно полету пули), имея при этом огромную начальную скорость полета. Но она ограничена дальностью 100-150 метров.
Древние лучники
Особое внимание следует уделить Английским лучникам. Они носили при себе связку из 25-30 стрел, остальной запас находился в обозах. Древко их стрел имело толщину до 12мм и длину до 90 см. На одном конце стрелы находилась прорезь для тетивы, после которой шло оперение. Оперение чаще всего состояло из 3 гусиных перьев, так как в гусиных перьях не было недостатков, длина оперения была порядка 25 см для стабилизации весомого наконечника. С другой стороны древка находился наконечник, который крепился к древку методом втулки, то есть древко вставлялось в наконечник.
В 1954 году изобретатели Уильям и Фредерик Фолберт подали заявку на патент пластикового оперения для стрелы. В описании продукта в заявке на патент Фолбертсы отметили, что желательно стрелять стрелами, у которых перо, выполнено из целлулоида или другого пластикового листового материала.
Подобно натуральным перьям, пластиковое оперение обеспечивает стабилизацию стрелы. В сравнении с пером птицы, пластиковое перо намного прочнее и не подвержено влиянию погодных условий.
На протяжении многих лет лучники - спортсмены и охотники обнаружили, что, особенно при стрельбе из блочного лука, разный тип стрелы требует разной степени вращения при стабилизации во время полета. В зависимости от условий стрельбы: в помещении или на улице; используются охотничьи наконечники или спортивные; стрельба на дальней дистанции или на ближней и так далее.
Из-за разнообразных условий можно наблюдать перья различных форм, размеров и материалов. Единственный верный способ выяснить, какие из них лучше всего подходят для вашей ситуации, - это поэкспериментировать с разным оперением. Но есть несколько общих практических правил, которые помогут вам сделать выбор. Начнем с длины пера.
Чем длиннее перо, тем больше управляемости оно обеспечивает. Но чем больше площадь оперения, тем большее аэродинамическое сопротивление оно создаст во время полета стрелы.
Таким образом, 4-дюймовое перо идеально подходит для стрел большого диаметра, используемых для тренировок в помещении или соревнований на дистанции в 20 ярдов, но такое перо вызовет слишком сильное сопротивление для стрелы малого диаметра, используемой для дистанции стрельбы в 50 метров на улице. Для стрельбы на открытом воздухе лучше подойдет перо длиной 1,5 или 2 дюйма.
Для охотничьей стрелы с фиксированными лезвиями охотничьего наконечника, рекомендовано выбирать варианты длины пера между двумя и тремя дюймами. Это обеспечит вам контроль над стрелой, необходимый для бродхеда, не уменьшая скорость полета стрелы, которая может понадобиться для выстрела на 40 или 50 ярдов.
Чем шире перо, приклеенное к валу стрелы, тем больше стабилизирующего момента оно создает, но при этом, увеличивает парусность, что приводит к большему сопротивлению воздуха. Поэтому лучники, стреляющие на 50 метров, часто используют короткие низко профильные перья, по сравнению с лучниками, использующими высокие перья для охотничьих стрел под бродхед.
Наряду с высотой профиля пера, также различают множество форм оперения. Перья могут быть закруглены или обрезаны под определенными углами.
Перья, представленные сегодня на рынке, будут пластиковыми, либо из материала майлар (из полиэфирной пленки). Важным в конструкции является жесткость пера. Мягкие перья из майлара – прощают много ошибок и отлично справляются с контролем полета стрелы. Но они будут на порядок громче жесткого пера и будут создавать большее сопротивление. Шум не так важен для спортсменов при стрельбе по мишеням, но является важным фактором к рассмотрению для охотников.
В большинстве случаев жесткие перья будут толще, следовательно, они увеличат вес вашей стрелы. Но есть исключения. На современном рынке представлены несколько типов перьев, которые очень жесткие по своей структуре, но тонкие, поэтому они все еще сравнительно легкие. Жесткие перья - отличный выбор для стабилизации и поддержания скорости охотничьих стрел на большей дистанции стрельбы.
После того как вы выбрали перья, необходимо определить способ их проклейки. Следует рассмотреть несколько конфигураций.
Двумя наиболее распространенными конфигурациями являются установка трех или четырех перьев на вал стрелы. У стрелы с оперением из четырех перьев будет лучше управление, но она будет лететь медленнее из-за дополнительного сопротивления и веса.
Экспериментирование является ключевым моментом. Возможно, вам удастся добиться достаточного количества контроля стрелы, но большей скорости, если использовать короткие или низко профильные перья в количестве четырех штук. Поиграйте с длиной, профилем, материалом и количеством перьев, чтобы выяснить, как добиться желаемых летных характеристик стрелы.
Есть три способа прикрепления пера к валу стрелы: прямой, со смещением или винтовой. При прямом расположении перо проходит идеально ровно по центру вала. Стрела по-прежнему будет вращаться в полете, но не сильно. Вращение - ключ к стабилизации стрелы.
В конфигурации со смещением перьев они несимметрично повернуты на валу влево или вправо. Если острая сторона пера смещена в левую сторону от хвостовика, это будет проклейка пера со смещением влево, в ситуации наоборот, со смещением вправо. Смещение - способствует вращению в определенном направлении. Чем резче угол смещения, тем сильнее будет вращаться стрела.
Когда перо закручено вокруг вала, это значит, что перья были оклеены по спирали. Установка пера винтом используется вместе с техникой смещения. Такая конфигурация обеспечивает еще большую скорость вращения стрелы.
Ошибочным будет считать, что самым простым вариантом проклейки будет достижение максимальной скорости вращения стрелы после выстрела. Спортсмены стремятся к достижению данных скоростных характеристик, но лишь для стрельбы в помещении на дистанции 20 ярдов. Если стрела будет сильно вращаться при стрельбе на дальние расстояния, это приведет к нестабильности задней части стрелы. Стрела начнет колебаться, будет создаваться эффект парашюта, который замедлит стрелу и ухудшит точность.
Поэтому следует поэкспериментировать с ориентацией перьев на валу. При проведении тестов, выяснить, какая конфигурация оперения даст наилучший результат точности для ваших условий стрельбы. Подумайте об этом, и вы получите идеальный рецепт победы в любых задачах.
Несмотря на то, что концепция лука достаточно проста и по большому счету не претерпевает радикальных изменений в ходе истории, отличительной чертой средневековья является увеличение массы стрелы, что в свою очередь было связано с эволюцией защитных средств.
В средние века, как и в более ранний, античный период, луки подразделялись на простые и сложные (композитные). Простые луки, как понятно уже из названия, имели элементарную конструкцию и изготавливались из цельного куска древесины. Сложные (композитные луки) состояли из плотно соединённых составных частей: обычно совмещалась деревянная основа и роговые вставки. Такой лук при меньших размерах превосходил простые луки. Отдельно стоит заметить, что использовали сложные луки как правило на Востоке: типичным представителем данного типа луков является оружие монголов и турков. В Европе же преобладали простые луки, самым известным примером которого является английский длинный лук. Этот лук практически не уступает по характеристикам сложным лукам, однако достигалось это поистине огромными размерами изделия. Чаще всего размер изделия превосходил рост лучника и переваливал за два метра, что не позволяло эффективно его использовать верхом на лошади.
Говоря о максимальной дальности стрельбы, не стоит забывать о нескольких особенностях луков. Первая заключается в том, что относительно прямо стрела летит небольшой промежуток дистанции – менее 30 метров, поэтому при стрельбе на более-менее серьезную дистанцию лучнику необходимо брать углы возвышения. Второй особенностью является скорость полета стрелы – на начальном этапе она составляет около 50-60 метров в секунду и постоянно падает. Исходя из вышесказанного очевидно, что чем дальше находится цель, тем больший угол возвышения и время полета стрелы, следовательно, большее влияние внешних факторов таких как ветер, перемещение самой цели. Поэтому, несмотря на то, что прицельная дальность среднестатистического обученного лучника позволяла поражать неподвижную цель на расстоянии 100 ярдов (91 метр), практическая дальность уверенной стрельбы была меньше и, как правило, не превышала 60-70 метров. И именно это расстояние соответствовало древнерусской мере, именуемой перестрелом.
Что же касается максимальной дальности, то вывести более-менее точную цифру достаточно сложно. Известно, что сложный лук в среднем пускал стрелу на 150 собственных длин, простой – на 100-120. Таким образом, средняя максимальная дальность составляла около 230 метров. Впрочем, данный показатель очень зависел от типа используемых стрел и особенностей конкретного экземпляра, поэтому правильней будет сказать, что максимальная дальность сложного восточного и английского луков варьировалась в пределах 200-300 метров.
В завершении хотелось бы отметить, что история знает немало упоминания о выстрелах на 400, 500, 800 и более метров. Кто-то из исследователей относится к данным цифрам скептически, кто-то склонен им верить, но в целом это – частности, рекорды, которые всегда имеют место быть, но зачастую не имеют отношения к общей картине и возможностям среднестатистического человека.
Читайте также: