Как устроен арбалет с газовой пружиной: спортивная смекалка
Конструктору и оружейному мастеру Богдану Хмельницкому приходится часто сталкиваться с недоверием. Увидев его луки и арбалеты, люди отказываются верить, что изобретатель сделал их своими руками и что разработка и изготовление оружия для него всего лишь хобби, а не дело всей жизни. Действительно, со своими высокотехнологичными образцами в руках Хмельницкий больше похож на главу конструкторского бюро или владельца небольшого оружейного завода. Вот и приходится мастеру постоянно напоминать, что свои прототипы он изготавливает исключительно дома, а дом у него самый обычный — без станков с ЧПУ, окрасочных камер и «чистых комнат».
Хотя можно было бы и не объяснять ничего: оружие Богдана Хмельницкого может выдержать самую суровую критику индустриального масштаба без всяких скидок на хобби. В этом мы могли убедиться, изучив луки «Фантом» (ПМ № 5'2011) и «Кобра» (№ 1'2014). Ноу-хау изобретателя заключается в применении стальных или газовых пружин вместо традиционных гибких плеч в качестве источников энергии для выстрела. Результат такого подхода — оружие, максимально приближенное к спортивным лукам по характеристикам и технике стрельбы, однако намного более компактное и удобное в транспортировке.
Луки Хмельницкого представляют собой сложные и элегантные конструкции с парадоксальными свойствами. К примеру, ход натяжения тетивы у «Кобры» значительно превышает габариты самого оружия благодаря блоку с параллельными канавками (тетива дважды ложится на один и тот же блок) и композитному модулю-эксцентрику сложной формы.
На этот раз Богдан принес к нам в редакцию арбалет, и в нем, на первый взгляд, нет ничего сложного: никаких эксцентриков, лишь несколько простых шкивов. Однако «Кондор» далеко не так прост, как кажется. Чтобы раскусить его, стоит вспомнить о том, какими бывают арбалеты классической конструкции.
Раззудись, плечо!
Классический арбалет называют также рекурсивным. В нем тетива крепится прямо к концам гибких плеч. Плечи подчиняются тому же физическому закону, что и пружина, сила упругости которой тем больше, чем сильнее она сжата. Это значит, что арбалет развивает максимальное усилие только при полностью натянутой тетиве. Как только стрела приходит в движение, усилие начинает стремительно падать, поэтому скорость полета стрелы у рекурсивных арбалетов относительно невелика.
Чтобы как-то бороться с этим досадным эффектом, японцы делали свои двухметровые (а иногда и побольше) луки «юми». У длинных и очень мощных плеч был небольшой ход, поэтому усилие оставалось более-менее равномерным на большей части хода тетивы. У рекурсивных арбалетов все то же самое: чем шире плечи, тем эффективнее оружие.
В блочных арбалетах (как и в луках) используется система полиспаст. Тетива в них проходит через вращающиеся эксцентрики, которые работают как рычаг с изменяемым по ходу натяжения плечом. С помощью полиспаста кривую усилия можно настроить, как душе угодно. После выстрела усилие на тетиве постоянно нарастает, и стрела с усилием разгоняется на протяжении всего хода. Поэтому блочные арбалеты могут похвастаться большой скоростью полета стрелы при максимально компактных плечах.
По своим свойствам «Кондор» Хмельницкого — это нечто среднее между рекурсивным арбалетом и «блочником». У него нет эксцентриков, однако газовая пружина сама по себе имеет гораздо более ровную характеристику усилия, чем гибкое плечо. В самом начале хода она уже развивает более 75% максимального усилия, поэтому во время разгона способна передать снаряду гораздо больше энергии, чем традиционные плечи. В то же время ширина «Кондора» меньше, чем у самых компактных «блочников». А вот по массе (4,5 кг) он точно ближе к «блочникам» — рекурсивные арбалеты намного легче.
Разумеется, Богдан задумывается об установке эксцентриков вместо обычных шкивов. С ними «Кондор» мог бы продемонстрировать чудеса эффективности. Закон разрешает гражданам без разрешения эксплуатировать арбалеты с усилием до 43 кгс, и лучше иметь эти 43 кг в конце хода, чем в начале — ведь это дает до 40% прироста в скорости полета стрелы.
Слово чемпиону
«А судьи кто?» — вспомнили мы классика и решили обратиться за экспертными комментариями в Российский арбалетный союз. На территории стрелкового центра «Хантер» «Кондор» встретился лицом к лицу с профессиональными арбалетами российской сборной, а Богдан Хмельницкий — с Владиславом Либером из команды «Гепард», мастером спорта международного класса, членом сборной России, чемпионом Европы в командном первенстве. Владислав поначалу тоже принял изобретателя за предприимчивого коммерсанта и никаких поблажек оружию делать не стал.
Основную критику спортсмена заслужили слишком длинные направляющие. «Чем дольше стрела движется вдоль направляющих, тем дольше стрелок должен держать оружие неподвижно после выстрела. Задача эта не из простых, поэтому чем длиннее оружие и больше ход тетивы, тем ниже точность», — пояснил Владислав.
Взглянув на «Кондор» в разобранном виде, нетрудно понять, что длина арбалета продиктована габаритами газовой пружины. А вот ход натяжения тетивы можно уменьшить, применив дополнительные блоки или установив более широкие «плечи». Однако следует помнить, что лишние блоки снизят скорость полета стрелы из-за трения, а увеличенные «плечи» лишат оружие едва ли не главного преимущества — компактности.
Критика коснулась и материала направляющих. По словам Владислава, алюминий для них не лучший выбор. Во-первых, он далеко не идеален с точки зрения трения. При истирании на нем образуются микроскопические неровности, которые препятствуют свободному скольжению стрелы. В спортивных арбалетах используются полимерные смолы и пластики, которые в силу своего молекулярного строения долго сохраняют гладкость.
Во-вторых, при длительном использовании в алюминиевых направляющих вытачивается едва заметное углубление, и в траектории движения стрелы появляется вертикальная составляющая, которая негативно сказывается на точности и отнимает часть энергии. Сам Владислав конструирует спортивные арбалеты и использует в них гибридные направляющие с наружными алюминиевыми рельсами и лонцем из смолы. Твердый алюминий принимает на себя основной вес снаряда, а мягкая смола отвечает за скольжение.
Разумеется, члены сборной России по арбалетному спорту отметили высокое качество изготовления «Кондора», а главный тренер Сергей Чикишев даже предположил, что надежный и неприхотливый арбалет с длинными направляющими может пригодиться при обучении стрелков — тренировать твердость руки.
В яблочко!
Когда стрелки говорят об оружии, умолкают даже соловьи. Богдан и члены сборной увлеченно обсуждали особенности «Кондора», стреляя по мишеням с 25−50 м. Придя к консенсусу по вопросу пристрелки оружия (строго в центр мишени!), они решили дать шанс новичкам.
Первым на огневой рубеж вышел наш фотограф Дима, который в тот день впервые взял в руки арбалет. Вспомнил все рекомендации стрелков, затаил дыхание, нажал на спуск и... поразил мишень на дистанции в 25 м прямо в яблочко! Трудно описать, насколько бурно Дима радовался столь приятной «случайности».
Затем настала очередь вашего покорного слуги, который также ни разу в жизни не держал в руках арбалета. Результат тот же — в яблочко. Согласитесь, повторяющийся результат на случайность уже не спишешь. Невзирая на критику, «Кондор» доказал свою состоятельность делом.
Мы будем с нетерпением ждать Богдана в гости в четвертый раз, чтобы пострелять из очередного доселе невиданного оружия.
Редакция благодарит президента Российского арбалетного союза Валерия Ашихмина за помощь в подготовке материала.