现代复合弓的工作原理与使用方法

鹰眼科普Bilibili05:38

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学习与成果

概览

从复合弓的省力蓄能原理讲起,拆解其结构与滑轮凸轮系统,并说明瞄准镜的抛物线补偿用法。

关键点

  1. 1复合弓满弓时只需付出峰值30%的拉力,可长时间瞄准
  2. 2省力来自滑轮凸轮组合系统,凸轮小幅旋转即可完成蓄力
  3. 3弓臂用碳纤维复合材料,小幅弯曲就能存储更大动能
  4. 4瞄准镜中较低的瞄准针对应长距离,较高的对应短距离

时间轴4 章 · 14 节

第 1 章

复合弓的优势与原理

本章从蓄能与拉力两方面说明复合弓相对反曲弓的优势,并引出其滑轮凸轮系统。

1.1

开场:强劲蓄能与低拉力优势

开场以古代狩猎设想引出复合弓:强劲蓄能可轻松穿透野猪身体,且所需拉力比普通反曲弓小很多,手无缚鸡之力的书生也能轻松驾驭。

1.2

弓的通用蓄能原理与复合弓问世

弓是人类最早的远程攻击武器之一,利用木材弯曲存储势能把箭发射出去,古今各种弓都依赖这一原理;1966年现代复合弓问世,利用滑轮和缆线组合发挥更大力量,把冷兵器性能发挥到极致。

1.3

反曲弓拉力缓增且难保持满弓

传统反曲弓拉弦力量以缓坡方式逐渐增长,拉满即最大值,如45磅反曲弓需持续输出45磅拉力才能保持满弓;狩猎中来不及瞄准射击,拉弦的手就可能发酸发累而发抖。

1.4

复合弓拉力先升后降省力明显

复合弓拉力以直线方式飙升,达峰值后显著下降,只需付出峰值30%的拉力即可保持满弓,射手有更多余力长时间瞄准射击,这是复合弓比传统弓的最大优势,归功于滑轮凸轮组合系统。

第 2 章

复合弓的结构组成

本章拆解复合弓各部件,说明弓把、弓臂、凸轮、弦缆及各类附件各自承担的作用。

2.1

弓把与弓臂的材料和蓄能作用

弓的中央框架称弓把,通常由铝材料制成;发射动力全部来源于两边弓臂的弯曲蓄能,弓臂由碳纤维或玻璃复合材料制成,末端镶嵌在弓把的凹槽内。

2.2

弓臂螺栓调节拉力与凸轮关键作用

调节弓臂螺栓的松紧可小范围改变弓的拉力;最关键的是弓臂末端两个铝制椭圆形凸轮,通过滑轮旋转控制释放力量,是整把弓性能最关键的部分。

2.3

主弦、弦缆与偏离滑道的作用

主弦也称弓弦,是发射箭的装置,中央小环辅助箭手拉弦;靠近发射位置的弦缆上装有偏离滑道,把弦缆拉偏移一点,避免箭在发射时触碰。

2.4

减震装置、箭台、窥孔与降噪件

另一边有减震装置,减小射击后主弦反弹的余波震荡;弓把上安装箭台,功能类似枪管,用于提升箭的稳定性;主弦另一端有窥孔,拉满时与眼睛齐平,配合前方瞄准镜使用;套在主弦上的小橡皮状物体降低音噪,箭筒也可装在弓把上。

第 3 章

省力与拉距的平衡

本章用杠杆与滑轮原理解释省力与拉距的矛盾,说明复合弓靠凸轮小幅旋转兼顾两者。

3.1

滑轮组杠杆原理如何放大拉力

以跷跷板引出杠杆原理,滑轮组是其升级版:拉起一百公斤重物,加一个滑轮后只需付出一半的力,因为变成两个支撑点各承担五十公斤;滑轮越多越省力。

3.2

省力会拉长拉距而手臂有限

杠杆原理的缺点是省力就要加长作用距离,如长扳手比短扳手省力但挥动距离更长;若把滑轮组用于复合弓,省几倍力就要把拉弦距离延长几倍,而人手臂长度有限,这样设计行不通。

3.3

碳纤维弓臂小幅弯曲存储大动能

传统反曲弓要在功率不缩水的前提下让人拉得动,只能靠大幅度弯曲弓臂蓄力;现代复合弓弓臂用碳纤维复合材料,较小幅度弯曲就能存储更大动能,但也需要更大力量才能拉动,所以用凸轮与滑轮组合以小力拉开大力量的弓。

3.4

凸轮小幅旋转实现弓臂蓄力

弓臂上的凸轮设计高效,整个拉弓周期中凸轮只需小幅度旋转就能实现弓臂的弯曲蓄力。

第 4 章

瞄准镜的使用方法

本章说明箭走抛物线,需用瞄准镜不同高度的瞄准针补偿,并靠经验微调。

4.1

箭走抛物线需向上角度补偿

箭射出后受重力影响走抛物线轨迹,按水平线瞄准箭会落到瞄准点下方;为此复合弓在窥孔与瞄准镜之间设置略微向上的角度,瞄准时将窥孔与目标对齐,用特定瞄准针决定射箭角度。

4.2

低针打远高针打近及微调

通常较低的瞄准针对应更大的向上角度,箭飞得更远,所以低针打长距离、高针打短距离;实际操作中还需按目标距离对针角微调,考验箭手的经验与技术。

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