531 ответов в теме

[Zmeelink]

Но Фокус (ЦД) немного смещается к наконечнику - это плохо для стабилизации.

Известны болты вообще без оперения, с сильным утолщением передней части древка, эдакие "дубинки", и применялись они в спортивных арбалетах. Значит, со стабилизацией все было нормально

[masterdimka]

С хорошим импульсом и кувалда летает.

[SkogTroll]

\\ Веретенообразность помогает в нескольких случаях.
\\ 1. Уменьшение трения об арбалет (ИМХО - это главное).
Предположим, у нас есть два болта для одного арбалета- цилиндрический и веретенообразный.

насколько будет меньше трение? что в реальной жизни даст эта форма? какой прирост скорости\дальности болту?

[Zmeelink]

Надо чтобы еще не кувыркаясь летела.

[masterdimka]

ЦД - Фокус Аэродинамических сил есть и без оперения - у простой цилиндрической палки он находится там-же где и ЦТ, поэтому простую палку колбасит как угодно. Но если добавить груз - наконечник, то ЦТ смещается от ЦД.
Оперение на конце стрелы/болта помогает сдвинуть ЦД максимально от ЦТ - это увеличивает плечо момента стабилизации, что помогает хорошо летать на дальность.

[Zmeelink]

ЦД - этот параметр зависит только от геометрии снаряда? Тогда где будет ЦД у веретена?

[masterdimka]

"Предположим, у нас есть два болта для одного арбалета- цилиндрический и веретенообразный.

насколько будет меньше трение? что в реальной жизни даст эта форма? какой прирост скорости\дальности болту?"

Эти вопросы рассмотрены у сэра Ральфа.

В реальной жизни есть много мелочей - форма ложи арбалета (продольный изгиб, целик или паз), форма веретенообразности болта, наличие смазки (вощение), стартовый импульс и тд и тп.
Надо пробовать разные варианты.
Скажем - конусность передней части веретена улучшает ЦД и ЦТ, а задней части - ухудшает ЦД, но пропорции/отношение надо расчитывать. Скорость полета (мощность арбалета) также неоднозначно влияют на веретенообразность.
Но как и для стрел, чтобы лучше летать, это: увеличение длины древка +, расширение оперения +, (удлинение оперения -), увеличение количества перьев +, смещение оперения максимально назад +, веретенообразность +.
Я попробую расчитать, чисто в теории, влияние веретенки на аэродинамику.

[masterdimka]

Посчитал влияние веретена на ЦД и ЦТ для болта 15 мм диаметра и веретена, полученного из такого болта.
У веретена получается смещение ЦД в сторону наконечника примерно на 23-25 мм, но, при этом смещается туда же и ЦТ, примерно на такую-же величину, в итоге, негативное смещение ЦД уравнивается смещением ЦТ.
Масса веретена уменьшается примерно на 1/3 (при сохранении примерно той-же прочности) - это позволяет увеличить массу наконечника на несколько грамм и получить более выгодную развесовку болта/стрелы.
Уменьшается трение о ложу арбалета пропорционально уменьшению площади трения.
В итоге, по совокупности ТТХ, веретенообразные болт/стрела выгоднее цилиндрического болта/стрелы.

Кстати, наиболее идеальная форма болта/стрелы по аэродинамическим показателям - конус острием вперед. Даже без оперения эта штука летает более устойчиво, чем классический цилиндр.

[Pehotinec]

Кстати, наиболее идеальная форма болта/стрелы по аэродинамическим показателям - конус острием вперед. Даже без оперения эта штука летает более устойчиво, чем классический цилиндр.

Такие болты были очень распространены в 3 веке. В Дура Европос их уйма найдена.

[ulysses]

Для стрелы конус остриём вперёд больше вреден, чем полезен - прочность и жёсткость определяются сечением средней части стрелы, а прицельность зависит от того, насколько вперёд относительно геометрического центра вынесен ЦТ (параметр FOC).
Я пока ещё не суперспециалист в области археологии стрел, но конусовидные стрелы толстым концом вперёд встречаются, а острым - пока не встречал.
Зато делали и делают веретенообразные стрелы, у которых передний конус острее заднего.

[masterdimka]

"Для стрелы конус остриём вперёд больше вреден, чем полезен"

Согласен. Вот тут и происходит конфликт сопромата и аэродинамики, вот почему и болты развивались по освоей технологии, а стрелы - по своей. Приходилось учитывать массу взаимоисключающих параметров. И стрела и болт - это масса компромиссов.

Стрела при старте должна быть симметрично прочная (равномерно веретенная), а при втыкании - максимальная прочность должна быть смещена максимально вперед ближе к ЦТ. Вот и приходится выбирать - что лучше. Для болта это проще сделать - разница между геометрическим центром и ЦТ небольшая, во много меньше стрелы, а запас по прочности во много больше.

Изменено: masterdimka, 22 Октябрь 2010 - 18:24

[Loky]

Мне пришел в голову способ эмпирической проверки динамической характеристики через баланс энергий.

Вес лука - 600 грамм. Вес стрелы - 60 грамм. Сила натяжения - 40 кгс (40*9,8=392Н), то есть, запасенная потенциальная энергия пружин равна 392 Дж (т.к. 1 Н*м = 1 Дж). Растяжка 89 см. База 18 см. Рабочий ход 71 см. Последние три параметра взято вот отсюда https://unts.ru/gr/ru...ar/magyar_m.htm

Допустим, что стрела весом 60 грамм вылетает со скоростью 60 м/с, то мы получаем 108 Дж (0,06*60^2*0,5). Что составляет 27,5% от запасенной энергии в 392 Дж. То есть, эмпирически получаем кпд аппарата - 27,5% уходит на движение снаряда, остальное на движение плечей лука и тетивы. В принципе, реальный показатель, хоть кпд и высоковат, у механических машин он обычно ниже 20%.

Теперь посчитаем с учетом динамической характеристики. Допустим, лук рекурсив с динамической характеристикой 0,6.
392*0,6*0,71= 166,9 Дж. Допустим, что это та энергия, которая ушла на передвижение исключительно стрелы (как принято считать), в то время как плечи передвигаются Святым духом. Тогда получается, что стрела весом 0,06 кг вылетает со скоростью 74,6 м/с ( sqr((2*167)/0,06) ), а кпд девайса составляет 42,6%. КПД просто крайне высокое, ибо у турбины, одного из самых эффективных тепловых двигателей кпд порядка 50%. В этом ключе вспомнил замечательные таблицы, что тут приводились, с кпд луков порядка 64%. Товарищи, откуда такая фантастика? Это что, получается лук энергетически эффективнее турбины? В итоге мы получаем вывод о том, что динамическая характеристика - фантазия.

[Pehotinec]

Мне пришел в голову способ эмпирической проверки динамической характеристики через баланс энергий.

Вес лука - 600 грамм. Вес стрелы - 60 грамм. Сила натяжения - 40 кгс (40*9,8=392Н), то есть, запасенная потенциальная энергия пружин равна 392 Дж (т.к. 1 Н*м = 1 Дж). Растяжка 89 см. База 18 см. Рабочий ход 71 см. Последние три параметра взято вот отсюда https://unts.ru/gr/ru...ar/magyar_m.htm

Допустим, что стрела весом 60 грамм вылетает со скоростью 60 м/с, то мы получаем 108 Дж (0,06*60^2*0,5). Что составляет 27,5% от запасенной энергии в 392 Дж. То есть, эмпирически получаем кпд аппарата - 27,5% уходит на движение снаряда, остальное на движение плечей лука и тетивы. В принципе, реальный показатель, хоть кпд и высоковат, у механических машин он обычно ниже 20%.

Теперь посчитаем с учетом динамической характеристики. Допустим, лук рекурсив с динамической характеристикой 0,6.
392*0,6*0,71= 166,9 Дж. Допустим, что это та энергия, которая ушла на передвижение исключительно стрелы (как принято считать), в то время как плечи передвигаются Святым духом. Тогда получается, что стрела весом 0,06 кг вылетает со скоростью 74,6 м/с ( sqr((2*167)/0,06) ), а кпд девайса составляет 42,6%. КПД просто крайне высокое, ибо у турбины, одного из самых эффективных тепловых двигателей кпд порядка 50%. В этом ключе вспомнил замечательные таблицы, что тут приводились, с кпд луков порядка 64%. Товарищи, откуда такая фантастика? Это что, получается лук энергетически эффективнее турбины? В итоге мы получаем вывод о том, что динамическая характеристика - фантазия.

Поднимаем шарик массой 1 кг на высоту 1 метр. Его потенциальная энергия 9,8 Дж. Отпускаем шарик. К моменту удара о землю его скорость составит 4,427 м/с. Посчитает его энергию, получим 9,8 Дж. О, чудо! КПД шарика 100%. Это же больше чем у самых совершенных турбин!
p/s/

Допустим, что стрела весом 60 грамм вылетает со скоростью 60 м/с

Кстати, не слишком ли круто?

Изменено: Pehotinec, 26 Октябрь 2010 - 19:14

[ulysses]

Локи, когда ж Вы наконец читать и считать научитесь?
Для лука (прямого) при силе натяжения 392 Н и рабочем ходе 0,71 м запасённая энергия 139 Дж.
Если энергия стрелы 108 Дж, то КПД 77,7%!

[Loky]

Поднимаем шарик массой 1 кг на высоту 1 метр. Его потенциальная энергия 9,8 Дж. Отпускаем шарик. К моменту удара о землю его скорость составит 4,427 м/с. Посчитает его энергию, получим 9,8 Дж. О, чудо! КПД шарика 100%. Это же больше чем у самых совершенных турбин!

Вы забыли в расчете учесть P=m(g+a) + объем работы, которая совершена для подъема шарика весом в 1 кг на 1 м. Общий КПД будет значительно меньше. Да и к нашему случаю задача не относится.

Кстати, не слишком ли круто?

Это я еще снизил скорость, обычно заявляется куда больше.

[Pehotinec]

Да и к нашему случаю задача не относится.

Совершенно верно - не относится. Это моя сатира на сравнение с турбиной, которая к делу тоже не относится.

[Loky]

Локи, когда ж Вы наконец читать и считать научитесь?
Для лука (прямого) при силе натяжения 392 Н и рабочем ходе 0,71 м запасённая энергия 139 Дж.
Если энергия стрелы 108 Дж, то КПД 77,7%!

Смешно.

Допустим, лук рекурсив с динамической характеристикой 0,6.

Допустим, что это та энергия, которая ушла на передвижение исключительно стрелы (как принято считать), в то время как плечи передвигаются Святым духом.

Хотите повторить вопрос о том, кто из нас не умеет читать и считать?

Мало это, по пропорции, что вы предлагаете с КПД 77,7%, лук у нас выходит совершенно волшебным (не иначе как Галадриэль в горшке выращивала), так как обладает КПД значительно превосходящим турбину, равным прямоточному двигателю и приближающемуся к электрическому двигателю. Что, в общем-то, нонсенс.

Это моя сатира на сравнение с турбиной, которая к делу тоже не относится.

Не верно. И лук и турбина - являются двигателями, приводящие в движение механические конструкции, так что сопоставление их кпд вполне резонно. Отличие только в конструкции и топливе. Лук кушает калории, турбина, например газ.

Изменено: Loky, 26 Октябрь 2010 - 19:28

[ulysses]

Ладно, попробуем последний раз.
Коэффициентом полезного действия (КПД) называется безразмерный коэффициент, соотносящий какуюлибо физическую величину на выходе системы той же величине на входе системы.
Для лука входной величиной является запасённая при натяжении потенциальная энергия напряжённых плеч. Выходной величиной является кинетическая энергия стрелы.

Коэффициент полезного действия лука определяется, как отношение кинетической энергии стрелы к потенциальной энергии, накопленной луком.
Если лук накопил 139 джоулей потенциальной энергии, а вылетевшая из него стрела имеет кинетическую энергию 108 джоулей (обе цифры - из Ваших примеров), то КПД такого лука равен 108/139=0,7768. Округлённо - 77,7%.

Мельче этого уже не разжуёшь, остальное уж Вы сами - типо, проглотить, переварить и вы... эээ ... выдать выводы...

[Loky]

Коэффициентом полезного действия (КПД) называется безразмерный коэффициент, соотносящий какуюлибо физическую величину на выходе системы той же величине на входе системы.

Коэффициент полезного действия (КПД) - это отношение полезной работы к затраченной энергии.
https://ru.wikipedia....езного_действия

В нашем случае затраченной энергией является не что-то где-то как-то, а сила натяжения, ибо лук является движителем, использующим для для метания снаряда энергию, переданную ему мускулами рук в процессе деформации двух пружин изгиба. То есть, сила натяжения это и есть показатель энергии, затраченной на выполнение работы - метание стрелы. То есть, лук как приспособление для метания снарядов это система из большой палки - собственно лука, веревки - тетивы, маленькой палки - стрелы и двух рук - источника энергии, которые всю эту конструкцию натягивают. КПД мышечной массы для упрощения расчетов брать не будем, ибо при сравнении лука и арбалета он не имеет значения. Энергию, затрачиваемую на удержания системы в равновесии тоже учитывать не будем, допустив выстрел сразу после взведения. Поэтому останавливаемся на силе натяжения (кгс*9,8=Н => Н*м = Дж), то есть, энергии, поступившей из рук в конструкцию. Это входная величина.

Полезной работой в нашем случае является разгон стрелы, то есть, ее перемещение. Оценить совершенную работу можно по полученной кинетической энергии. Это выходная величина.

То есть, если лук с силой натяжения 40 кгс (392Н => 392 Н*м => 392Дж потенциальной энергии) совершив полезную работу по разгону стрелы массой 0,06 кг до скорости 60м/с, то есть, передав ей 108 Дж энергии, обладает коэффициентом полезного действия в объеме 27,55%. Именно столько энергии ушло на выполнение полезной работы. Остальная энергия ушла либо в тепло, либо на паразитные операции, не имеющую полезную работу.

Коэффициент полезного действия лука определяется, как отношение кинетической энергии стрелы к потенциальной энергии, накопленной луком.

Не верно. Почему, я объяснил выше.

Если лук накопил 139 джоулей потенциальной энергии, а вылетевшая из него стрела имеет кинетическую энергию 108 джоулей (обе цифры - из Ваших примеров), то КПД такого лука равен 108/139=0,7768. Округлённо - 77,7%.

Больше внимательности. 139 Джоулей это из Ваших примеров. Не стоит приписывать мне то, чего я не говорил.

Для лука (прямого) при силе натяжения 392 Н и рабочем ходе 0,71 м запасённая энергия 139 Дж.

Мельче этого уже не разжуёшь, остальное уж Вы сами - типо, проглотить, переварить и вы... эээ ... выдать выводы...

Я не съедобное не ем. Это уж вы как-нибудь сами на пару со своим менторским тоном кушайте.

Изменено: Loky, 27 Октябрь 2010 - 10:49

[ulysses]

Всё понятно.
Дмитрий, Йобур, Саша - как модераторов прошу: определитесь, нужно ли присутствие на форуме г-на Локи до тех пор, пока он не предъявит аттестат о хотя бы начальном среднем образовании и справку о сдаче экзаменов по физике, подтверждённых подписями специалистов. Бред уже надоел.