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传统弓效率测评的方法与案例分析(2)-- 案例分析

 过客太匆忙 2022-05-04 发布于天津


在实际测评时,我们借助工具能够直接测量到的只有箭的质量,箭的初速弓的拉力曲线,其它所有数据必须计算得出。下面以一把黑寡妇PL长弓(55# @ 28”)为例进行分析。

一、测量箭的质量和初速

测试环境:实际拉距25”,三指皮手套,三指撒放,天幕式测速仪在距离1.5米处测量。

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二、计算弓体和弦的等效质量

由于回弹总动能Et =Ep-Ew-Eq,而一张弓的回弹热损耗 Eq是一个常值,如果我们忽略撒放时的无效损耗Ew,那么每张弓的回弹总动能Et也是一个常值。所以两种不同重量的箭,回弹总动能Et应是一样的。

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将实测数据代入公式,计算得出弓体和弦的等效质量M为:0.08275千克(8.275克)

三、计算回弹总动能

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将实测数据代入公式,计算得出回弹总动能Et为:44.88焦耳

四、测量拉力曲线并计算总弹性势能 Ep

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积分计算得出25”实际拉距下,弓的总弹性势能 Ep为:56.11焦耳

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注意:计算总弹性势能 Ep不能按最大拉距,必须以实际拉距计算

五、计算回弹热损耗率

忽略撒放时的无效损耗Ew的情况下,回弹热损耗Eq = Ep- Et;热损耗率Rq=Eq/Ep*100%。计算得出这把黑寡妇PL长弓的回弹热损耗Eq为:11.22焦耳热损耗率Rq为:20.01%

六、推算使用各种重量箭时的性能

现在我们知道了弓体和弦的等效质量M,以及弓的回弹总动能Et,由此可以推算使用各种重量箭时的箭的初速及其它性能。

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七、杂话

  1. 由于撒放前的无效损耗影响因素非常多(弓弦从满弓状态到脱离撒放机构前的行程,弓弦侧滑的能耗,满弓后弓臂动态拉重的自然下降等等),而且这些动态数据也非常难以测量,所以我们的计算过程中忽略了无效损耗。这会造成一定的数据偏差,但对于技术成熟、稳定的射手,这样的误差是可以接受的。当然,更好的方法是使用专业射箭器,更加精确、稳定,虽然依然难以避免产生无效损耗,但可以使损耗最小化,对计算结果的影响也最小化。

  2. 回弹热损耗率Rq弓体等效质量M是衡量一张弓性能的最重要的两个指标。

  3. 一般来说,优质单体材料制作的弓,回弹热损耗率要小于层压材料制作的弓。而材料、制作越是精良的弓,回弹热损耗率就越小,在总弹性势能相同的情况下,回弹总动能就越大,性能越优越。

  4. 总弹性势能(储能)和回弹热损耗率都一样的两把弓,等效质量小的弓在使用轻箭时效率会远远高过等效质量大的那把;随着配箭重量的增加,两把弓的效率都会增加,且两者之间的效率差会逐步减少,但等效质量大的弓(比如大家说的长弓)的效率不可能超过等效质量小的那把弓。所以越是材料、制作精良的弓,等效质量越小,动能转换效率越高,配箭的选择范围也越大

  5. 拉距相同的情况下,弓的最终拉重越高,总弹性势能(储能)越大,箭获得的初速动能也会增大;但高磅弓的弓体相对粗壮,等效质量也会相对增大,有可能抵消拉重增加对箭初速动能的影响。所以制作精良的弓往往能在增大弓力的同时,控制弓体等效质量

  6. 最终拉重相同的情况下,弓的拉距越大,总弹性势能(储能)越大,箭获得的初速动能也会增大。但增大拉距往往伴随着弓的形体增大,等效质量也会相对越大,同样有可能抵消拉重增加对箭初速动能的影响。所以制作精良的弓能在增大拉距的同时,控制弓体长度,从而减小等效质量

  7. 此外,弓的反曲程度越大,初始的拉重就越大,相应的总弹性势能(储能)越大。但为了避免初始拉重大引起的拉力曲线过陡,最终拉重过大而难以控制,这就引入了长梢。理论上,硬质弓梢越长,杠杆效应约明显,拉感越平滑,而且回弹时弓梢的角速度越大,箭速也越快;但长弓梢也会导致等效质量增大,反过来降低箭的初速动能和箭速

  8. 另一方面,回弹热损耗率和弓体等效质量这两项数值越小弓越精良,但相对成本也越高,越不适合大批量装备

弓形的变化,无非是长梢、短梢,长弓、短弓,反曲度还有材质、胶水质量、用胶量的变化,就是在初始拉重、拉重增加平滑度(决定最大拉重)、最大拉距、等效质量、制作成本这五者之间找侧重点

(完)

本期撰文、编辑:老周

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END


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