Пневматичний арбалет в.в.бодрова-в.і.костюченка

Пневматичний арбалет, що включає корпус із прикладом і спусковим механізмом, 3 Цю ж механічну енергію може віддати при адіабатичному розширенні пневмоаккумулятор із внутрішнім діаметром 50мм і початковою довжиною 100мм, у якому повітря стиснуте до тиску 11ат. Сталевий циліндр необхідного обсягу з поршнем важить менш 0.15кГ. Єдина принципова незручність арбалетів із пневмоаккумулятором бажано перевіряти і коректувати (для підвищення точності стрілянини) тиск перед початком стріляний. У зв'язку з цим розглянемо відомі аналоги, засновані на пневматиці з повітряним зарядом, що не витрачається - із пневмоаккумулятором. Відомий пристрій для підводного полювання за [патентом RU №1834480 МПК:F41B11/00, БИПМ. №8, 1996р.], утримує порожній корпус, який служить ресивером зі стисненим повітрям, концентричне розташований усередині ресивера ствол з надульником у передній частині, поршень з можливістю переміщення усередині ствола і спусковий механізм. При пострілі снаряд (гарпун) розганяється в стволі безпосередньо поршнем, на який давить стиснене повітря. У передній частині ствола надульник забезпечує гідродемпфірування поршня, що зм'якшує удар при його зупинці. Як арбалет, що стріляє в повітряному середовищі, описаний пристрій не тільки малоефективний, але і практично непрацездатний через те, що швидкість поршня при переміщенні по стволі дорівнює швидкості снаряда, тобто кінцева швидкість повинна перевищувати 30м/с. При цьому, по-перше, на розгін поршня, маса якого порівнянна з масою снаряда, витрачається потенційної енергії приблизно стільки, скільки і на снаряд, значить при заряджанні стрілок повинний затратити мінімум удвічі більше енергії; по-друге, під час розгону ущільнення поршня повинне тертися об канал ствола при великій швидкості, значить інтенсивно нагріватися з деструкцією гуми, у третіх, наприкінці ствола поршень потрібно зупинити, тобто передану поршневі кінетичну енергію з мінімальним збитком розсіяти. У воді, де швидкість гарпуна істотно нижче швидкості стріли, це виходить за рахунок гідродемпфірування, а в повітрі енергія поршня перейде в енергію часткового руйнування і поршня, і гальмуючого його пристрою. Відомий пневматичний арбалет по [пат. RU №2155924, МПК: F41B5/12, F41B11/00, БИПМ №25, 2000 р.], що включає корпус із прикладом і спусковим механізмом, пневмоакумулятор у виді циліндра з поршнем, жорстко з'єднаним зі штоком, на другому кінці якого має блок, штовхач, що переміщається по напрямній ложи, і трос, з'єднаний одним кінцем зі штовхачом, другим - з циліндром пневмоакумулятора, а середня частина троса обгинає блок. При пострілі спусковий механізм відпускає штовхач, що контактує зі снарядом, наприклад, стрілою, і поршень пневмоакумулятора, переміщаючись убік пострілу, з подвоєною швидкістю переміщає штовхач зі снарядом. У передньому кінці арбалета штовхач гальмується з ударом. 81298 4 Принципові недоліки пристрою - низькі ефективність передачі енергії пневмоакумулятора снарядові і довговічність пристрою. Низька ефективність пояснюється тим, що інерційність передавального механізму (поршня, штока з блоком, троса і штовхача) значно більше інерційності снаряда, причому кінетична енергія передавального механізму переходить не в енергію снаряда, а, як і в першому аналогу, в енергію саморуйнування. Довговічність конструкції виявляється тим меншою, чим більше енергії передає стрілі пневмоакумулятор. Автор патенту, об'єктивно оцінюючи свій пристрій, указує, що воно може використовуватися як іграшка. Оскільки у відомому рівні техніки (по доступним заявникам джерелам інформації) більш близьких по технічній значимості аналогів не знайдено, як прототип приймаємо останній з описаних аналогів. В основу даного винаходу поставлена задача істотного підвищення ефективності і довговічності арбалета, а також потужності пострілу. Поставлена задача вирішується тим, що в арбалеті, що включає корпус із прикладом і спусковим механізмом, пневмоакумулятор у вигляді ціліндра з поршнем, жорстко з'єднаним зі штоком, і трос, відповідно до винаходу, середина троса з'єднана зі штоком пневмоаккумулятора, кінці троса обгинають барабани стрілок, закріплених симетрично з обох сторін корпуса з можливістю обертання, а тятива з'єднана з кінцями стрілок, довжина яких перевищує діаметр їхніх барабанів, а довжина тятиви дорівнює відстані між осями стрілок. Суть запропонованого винаходу пояснюється малюнками, де зображено: Фіг.1 - вид на арбалет збоку, Фіг.2 - вертикальний розріз по осі арбалета, Фіг.3 розріз у площині руху тятиви: а) - у вихідному положенні арбалета; б) - з натягнутою тятивою. У середній частині корпуса 1 (фіг.1) арбалета жорстко закріплений корпус 2 пневмоциліндра, у якому встановлений з можливістю осьового переміщення поршень 3 (фіг.2) зі штоком 4. У тильній частині корпуса розташований з можливістю обертання навколо осі 5 ексцентрик 6, жорстко з'єднаний валом 7 з важелем 8 (фіг.1), положення якого фіксується упором 9, закріпленим на корпусі 1 з можливістю регулювання положення важеля 8. Тяга важеля 8 являє собою пружну вигнуту пластину товщиною 1-1.5мм, що дозволяє знімати важіль 8 з упора 9, відтягаючи його вільний кінець від корпуса 1 і обертати, не стосуючись руки стрільця, що тримає арбалет. Ексцентрик 6 (фіг.2) з'єднаний гнучким зв'язком 10 з тильною частиною спускового механізму 11, що розташований з можливістю зворотнопоступального переміщення в корпусі 1 над корпусом 2 пневмоциліндра. Протилежна сторона спускового механізму 11 з'єднана з корпусом 1 пружним зв'язком 12 малої пружності, наприклад, довгою пружиною з тонкого дроту або гумовим шнуром, що обгинає блоки 13. Робочим органом спускового механізму 11 служить вилка 14, яка 5 застопорена в робочому положенні і вільно повертається при впливі на спусковий механізм 11 спусковим гачком 15. Зовні до бічних стінок корпуса 1 жорстко закріплені кронштейни 16 (фіг.1) з підшипниками 17, у яких установлені з можливістю обертання вали 18 із закріпленими на них барабанами 19 і стрілками 20. Кінці стрілок 20 з'єднані тятивою 21 (фіг.3), а барабани 19 (фіг.1) з'єднані тросом 22 (фіг.3), середня частина якого пропущена через отвір у штоку 4 і зафіксована в ньому гвинтом 23 (фіг.2) так, щоб стрілки були строго симетричні і щодо подовжньої осі арбалета. Коректування тиску повітря виробляється через штуцер 24 (фіг.3) у днищі корпуса 2 (фіг.2) пневмоциліндра. Для зручності стрілянини арбалет обладнаний опорною рукояттю 25 (фіг.1), знімним прикладом 26, оптичним прицілом 27 і магазином 28 стріл 29, установленим так, що задні кінці стріл 29 розташовані над вилкою 14 (фіг.2). Стріли 29 (фіг.1) утримуються від опускання вниз під дією власної ваги і слабкої пружини усередині магазина 28 під пружиненим притиском 30 з важільцем 31. У вихідному положенні (фіг.3а) кінці стрілок 20 повернені в напрямку пострілу, поршень 3 (фіг.2) зі штоком 4 висунутий з корпуса 2 пневмоциліндра в крайнє переднє положення, обмежене довжиною гілок троса 22 (фіг.3), при цьому тиск повітря в пневмоциліндрі номінальне, гнучкий зв'язок 10 (фіг.2) обгорнений навколо ексцентрика 6 і утримує спусковий механізм 11 у крайнім заднім положенні, вилка 14 застопорена, пружний зв'язок 12 розтягнутий і через спусковий механізм 11, гнучкий зв'язок 10 і вал 7 злегка притискає важіль 8 (фіг.1) до упора 9. Стріли 29 утримуються в магазині 28 притиском 30. Пристрій працює в такий спосіб. Важіль 8 знімають з упора 9, для чого віджимають від корпуса 1, і повертають на один оборот проти годинної стрілки. При цьому гнучкий зв'язок 10 (фіг.2) змотується з ексцентрика 6, пружний зв'язок переміщає спусковий механізм 11 у крайнє переднє положення На і вилка 14 захоплює середню частину тятиви 21 (фіг.З). Потім важіль 8 (фіг.1) повертають по годинній стрілці на один оборот до утикання в упор 9, при цьому ексцентрик 6 (фіг.2), повертаючись, намотує на себе гнучкий зв'язок 10, що переміщує в крайнє заднє положення спусковий механізм 11 з вилкою 14, яка утримує середню частину тятиви 21 (фіг.З). Натягаючись, тятива 21 симетрично повертає стрілки 20 разом з барабанами 19 (фіг.1), на які симетрично намотуються гілки троса 22 (фіг.З). Середня частина троса 22 всовує шток 4 з поршнем 3 (фіг.1) у корпус 2 пневмоциліндра до крайнього заднього положення, при цьому тиск повітря в пневмоциліндрі підвищується до граничного. В міру повороту важеля 8 і підвищення тиску в пневмоциліндрі збільшується сила натягу гнучкого зв'язку 10 (фіг.2). Одночасно з цим радіус ексцентрика 6 у точці торкання гнучкого зв'язку 10 зменшується, момент сили на важелі 8 (фіг.1), а отже і сила впливу руки стрілка на важіль 8 збільшується менше збільшення сили натягу 81298 6 гнучкого зв'язку 10 (фіг.2) і не перевищує припустимої для стрільця величини, наприклад, 7 кг при максимальному натягу тятиви. При повороті важеля 8 (фіг.1) на один оборот його тяга, пружно огинає округлену нижню крайку упора 9 і фіксується на його верхній крайці, що виключає поворот важеля назад під дією натягу тятиви. При фіксації важеля 8 на упорі 9 арбалет виявляється в зведеному стані (фіг.36). Стрілець знімає ліву руку з ручки важеля 8 (фіг.1) і короткочасно натискає пальцем на важілець 31 притиску, відводячи його від стріл 29. Стріли переміщаються вниз до упора наконечника нижньої стріли 29 у подовжню улоговинку на верхній поверхні передньої частини корпуса 1 арбалета, а хвостовика стріли 29-у вісь обертання вилки 14 між її зачепами, і нижня стріла 29 виявляється зафіксованою строго уздовж подовжньої осі арбалета так, що її вісь знаходиться в площині переміщення тятиви 21 (фіг.3). Для виробництва пострілу натискають на спусковий гачок 15 (фіг.2), що впливає на спусковий механізм 11 так, що вилка 14 звільняється і перестає утримувати тятиву 21 (фіг.3). Середня частина тятиви 21 впливає на хвостовик стріли 29 (фіг.1) і, розганяючи її до номінальної швидкості пострілу, переміщається у вихідне положення (фіг.3а). Якщо радіус кінців стрілок 20 у n разів більше радіуса барабанів 19 (фіг.1), то швидкість руху поршня приблизно в п разів менше швидкості стріли, ущільнення поршня в процесі руху не перегрівається, витрати енергії на збільшення кінетичної енергії поршня зі штоком у n2 разів менше впливають на розгін стріли. Разом з тим при збільшенні n при рівній енергії пострілу збільшується діаметр поршня і радіальна сила в підшипниках 17. Оптимальної представляється величина п у межах 4-5. У луках і арбалетах з тятивою, що згинається в середній частині при натягу, у процесі пострілу, коли кут між її половинами (кут розкриття) прагне до 180°, швидкість середини тятиви дорівнює поперечної швидкості кінців тятиви, помноженої на тангенс половини кута розкриття, тобто прагне до нескінченності, але не наближається до неї, оскільки відношення сили дії середини тятиви на стрілу до сил, що розсовує кінці тятиви в поперечному напрямку, прагне до нуля, а, відповідно до законів механіки, у зв'язку з інерційністю стріли її прискорення при цьому прагне до нуля, сповільнюється швидкість розкриття кута тятиви. Сили, що розсовують кінці тятиви в поперечному напрямку - це сила попереднього натягу тятиви і приведена до кінців тятиви сила інерції елементів пристрою, ідо рухаються. Таким чином, у пристроях з тятивою, що згинається в середній частині при натягу, до яких відноситься і запропонована конструкція, енергія пружного елемента, затрачувана на додання кінетичної енергії елементам що рухаються й обертаються (поршневі зі штоком, барабанам, стрілкам), при гальмуванні цих 7 елементів переходить у кінетичну енергію стріли тим повніше, чим менше кут мок тятивою і кінцем лука або стрілки в запропонованій конструкції відрізняється від, 90°. У відомих конструкціях луків, у тому числі і спортивних, цей кут наприкінці пострілу не перевищує 40°. У запропонованій конструкції при довжині тятиви, рівної відстані між осями обертання стрілець, кут між тятивою і подовжньою віссю стрілок дорівнює 90°, тобто механізм передачі енергії пружного елемента стрілі в запропонованій конструкції істотно більш ефективний не тільки в порівнянні з аналогом і прототипом, але й у порівнянні з кращими зразками відомих луків і арбалетів із пружними елементами у виді луків. Оскільки в запропонованій конструкції збільшення швидкості вильоту стріли, а отже і швидкості руху елементів арбалета, мало впливає на довговічність цих елементів, потужність проектованих арбалетів даного типу обмежується переважно розумністю їхнього застосування. Таким чином, запропонована конструкція арбалета з пружним елементом великої енергоємності при відносно малій вазі, з високоефективним механізмом передачі енергії пружного елемента стрілі, який не має деталей, що піддаються ударним навантаженням або інтенсивному тертю, а значить довговічний. 81298 8