Wielodźwigniowy mechanizm spustowy znacznie zmniejsza siłę potrzebną do zwolnienia cięciwy. W każdym mechanizmie zwykle występują dwa problemy: tarcie pomiędzy elementem trzymającym cięciwę a elementem zapadkowym oraz siła wymagana do poruszenia elementu zapadkowego.
Elementy składowe
- Chwytak - jak sama nazwa wskazuje chwyta i trzyma cięciwę. Chwytak jest zbudowany z dwóch identycznych stalowych kształtek, rozdzielonych o 10mm aluminiowymi tulejkami i skręconych śrubami 4mm. Ostatnia tulejka jest nieco krótsza, przez co może swobodnie się obracać. Pełni ona rolę rolki, zmniejszającej tarcie pomiędzy chwytakiem, a zapadką. Stanowi też łatwy do wymiany element w przypadku zużycia mechanizmu. Na oś chwytaka działa 100% siły naciągu.
- Zapadka - jest to dźwignia zakończona hakiem, która powstrzymuje chwytak przed swobodnym obrotem. Przełożenie ok. 2.5x ułatwia pokonanie siły tarcia pomiędzy zapadką a chwytakiem. Sprężyna poprawia pewność działania i gwarantuje ponowne zatrzaśnięcie się podczas naciągania. Na oś zapadki działa 40% siły naciągu.
- Język spustowy - element znany z broni palnej, o charakterystycznym kształcie. Nie działają na niego żadne duży siły, więc jego konstrukcja nie jest krytyczna. Jedynym jego zadaniem jest popchnięcie ramienia zapadki i dodatkowa redukcja wymaganej siły dzięki dźwigni.
- Bezpiecznik - obrotowa blokada, uniemożliwiająca ruch języka spustowego i zapadki. Zabezpiecza przed przypadkowym wystrzałem w momencie upuszczenia broni lub dotknięcia spustu.
Zasada działania
- Napinanie cięciwy
W normalnej pozycji zęby chwytaka uniesione są do góry, a on sam obrócony o 15°. Dociśnięcie cięciwy do jego tylnej powierzchni powoduje jego obrót do pozycji 0° i zaskoczenie zapadki na skutek działania sprężyny. Język spustowy przesuwa się nieznacznie do przodu, sygnalizując gotowość do strzału. - Oddanie strzału
Pociągnięcie za spust powoduje uniesienie jego górnego ramienia, które popycha dźwignię zapadki. Jeśli bezpiecznik nie jest załączony, zapadka obraca się o 5°, ześlizgując się z rolki chwytaka. Moment obrotowy powstały na skutek siły przyłożonej poza osią obrotu obraca chwytak o 15°, powodując uniesienie zębów i wypuszczenie cięciwy. Mechanizm jest gotowy do kolejnego naciągnięcia.
Wydajność w liczbach
Przeanalizujmy przełożenia:
- redukcja tarcia w miejscu kontaktu zapadki z chwytakiem: 13/32=0.41
- redukcja siły wymaganej do poruszenia zapadki: (27/70)*(41/28)=0.26
Fotki i filmy
Oto skończony chwytak z zamontowaną sprężyną:
A tak działa prototyp. Brakowało jeszcze sprężyny i bezpiecznika.
Wytyczne
Cel projektu
Stworzyć solidną kuszę o naciągu 50-80kg, strzelającą celnie bełtami na odległość min. 50m, o donośności min. 300m.Budżet
100zł, max. 150zł, nie wliczając kupna ewentualnych elektronarzędzi. Przewiduje się wypożyczenie spawarki i wiertarki stołowej na 1 dzień w celu wykonania krytycznych podzespołów.Użyte materiały
Rezygnacja z tradycji i historyczności na rzecz lekkich i wytrzymałych materiałów, takich jak aluminium, sklejka i włókna szklane zapewni lepszą wytrzymałość i wydajność.Kluczowe etapy:
- Zaprojektowanie wysokiej klasy mechanizmu spustowego
- Wykonanie kolby i osadzenie w niej łuczyska z cięciwą
- Zaprojektowanie szybkiego i kompaktowego systemu naciągowego
Rzeczy do wzięcia pod uwagę
Spust
Tarcie spustu przy takich obciążeniach jest na tyle duże, że należy zastosować odpowiednio dźwignię celem redukcji siły wymaganej do wystrzelenia bełtu. Potrzebny będzie mechanizm wielodźwigniowy, lub wykorzystujący zapadki, aby zmniejszyć skok cyngla do znanego z klasycznej broni palnej.
Podczas pracy głównej zapadki następuje ruch krzywoliniowy, który może powodować lekki obrót orzecha lub innego elementu chwytającego cięciwę, pogarszając celność i komfort działania spustu. Należy tak zaprojektować powierzchnie robocze, aby wyeliminować ten ruch, albo zastosować zapadkę o ruchu prostoliniowym (mechanizm wielodźwigniowy)
Spustu powinien wracać do pozycji roboczej po oddaniu strzału. Nie może być mowy o ręcznej kalibracji tego elementu.
Z mechanizmem spustu należy zintegrować bezpiecznik, w miarę możliwości obsługiwany jednym palcem.
Łuczysko
Cięciwa
Przy naciągu kilkudziesięciu kg elastyczność jest cechą, która przychodzi sama - cięciwa na pewno ułoży się w literę "V", nie ważne jak by była sztywna. Ta cecha jest zależna od grubości - tutaj pozostaje spore pole do eksperymentów.
Dobrym rozwiązaniem wydaje się linka stalowa o grubości 2mm, trochę grubsza od cięgien rowerowych. Zachowuje wzorową odporność na rozciąganie, względną elastyczność i o ile nie jest łamana pod dużym kątem, nie strzępi się.
Łoże
Ważna jest ergonomia. Należy zadbać o dużą ilość miejsca, aby cięciwa nie obcięła palców przy za głębokim chwycie. Lekka kolba, ustawiona poniżej linii strzału ma zapewnić stabilne ustawienie ciężkiej konstrukcji na odpowiedniej wysokości do celowania.
W kwestii estetyki, kusza będzie zdobiona szczotkowanymi elementami stalowymi i kolorowym szkłem. Ma ono być nawiązaniem do włókna szklanego, użytego w łuczysku. Drewno zostanie zabejcowane na czarno.
Mechanizm naciągowy
Przy naciągu przekraczającym 50kg trudno wymagać od strzelca każdorazowego rwania takiego ciężaru w celu założenia cięciwy. Dodatkowo przy naciąganiu ręcznym cięciwa zwykle zostaje naciągnięta trochę na ukos, co mści się na celności podczas oddawania strzału. Dlatego istnieje potrzeba zaprojektowania układu zwielokrataniającego siłę strzelca kosztem czasu naciągania, aby strzelanie było komfortowe i nie powodowało wycieńczenia fizycznego.
Historia zna (lub pozna ;)) następujące rozwiązania:
- Osobna linka zakończona uchwytami, a na niej haczyki z bloczkami.
Wzmocnienie: 2x
Zalety: prostota, szybkość.
Wady: wymagana spora siła, potrzebny mechanizm zwijający po użyciu - Dźwignia ciągnąca cięciwę, przymocowana do kuszy.
Wzmocnienie: 2-3x
Zalety: szybkość działania
Wady: ciągnie cięciwę ukośnie, co wymaga solidniejszej ramy - Dźwignia pchająca cięciwę, doczepiana do kuszy
Wzmocnienie: 3-4x
Zalety: szybkość działania
Wady: spory drewniany element, który trzeba targać ze sobą - Winda z zapadką
Wzmocnienie: 10x
Zalety: naciąg zerowym wysiłkiem, można przerwać naciąganie w połowie
Wady: bardzo powolne rozwiązanie, wymaga zwinięcia windy po użyciu - Gwintowany pręt
Wzmocnienie: 20x
Zalety: naciąg zerowym wysiłkiem, dobrze integruje się z kontrukcją, możliwość współpracy z silnikiem elektrycznym!
Wady: bardzo wolny czas działania - Zębatka z korbą
Wzmocnienie: 2-10x
Zalety: W miarę szybkie działanie, nieduża wymagana siła
Wady: duże skomplikowanie konstrukcji (wymaga przekładni i zębatki)
System naciągu powinien umożliwiać oddanie kolejnego czasu w czasie kilkunastu sekund, i być możliwie kompaktowy. Jeśli wymagana siła musi być duża, powinna być wykorzystana w pozycji, gdzie to jest naturalne, np. poprzez stawanie na dźwigni, a nie ciągnięcie w pozycji pochylonej. Warto wykorzystać nogi, bo to najsilniejsze kończyny u człowieka, a także samą masę strzelca. Za pomocą bloczków energię grawitacji można zgromadzić w łuczysku, wykonując pracę równoważną wejściu na stopień.
Subskrybuj:
Posty (Atom)