СПИРАЛЬНЫЕ УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ СТРЕЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
SPIRAL RESILIENT ELEMENTS FOR FIRING DEVICE

Настоящее изобретение касается упругого устройства, состоящего из упругого элемента спиральной формы, установленного на стреляющих устройствах и механизмах, например, таких как арбалеты, луки, подводные ружья для спорта, отдыха или охотничьей практики.
Следует отметить, что принцип построения арбалета или лука оставался неизменным на протяжении многих веков.
Принцип действия арбалетов или луки основан прежде всего на использовании линейного упругого элемента, работающего на изгиб, закрепленного с одной стороны или посередине и составленного из одной или двух частей.
Дугообразная геометрия профиля деформируемого плеча или плеч, составляющих линейный упругий элемент луков или арбалетов, предопределяет их существенные недостатки, которым в первую очередь является несовпадение вектора натяжения тетивы относительно стрелы или метаемого тела.
В самом деле, сила, созданная движением свободного конца упругого элемента, ориентирована тангенциально к плечу арбалета, описывая кривую вокруг него, и состоит из двух частей: одна прогрессивна, а другая перпендикулярна направлению ускорения стрелы, совпадающему с продольной осью арбалета.
На рисунках 1-3, например, показано схематическое изображение принципа работы известного арбалета. Таким образом, в полученном изменяющемся параллелограмме сил скорость движения тетивы в направлении оси арбалета всегда ниже, чем ее скорость в точках крепления, с преобладанием поперечной составляющей по мере распрямления дуги.
Соответственно, поступательная скорость тетивы и усилие, сообщаемое тетивой стреле, будут уменьшаться до нуля пропорционально косинусу угла, образованного тетивой и направляющей арбалета, в соответствии со следующей формулой:
Vprogressive=V×cos ABC или Fprogressive=F×cos ABC.
Это пропорциональное уменьшение прогрессивной скорости и прогрессивной силы возрастает в зависимости от размера дуги арбалета, который не может превышать 900 мм.
Фактически, при этих условиях, следует отметить, что тетива ускоряет стрелу на расстоянии DF лишь 250 мм, т.е. половину пути, а далее ее скорость уменьшается и тетива отстает от движущейся стрелы.
Известны из предшествующих патентов США 4879987 и США 7743760 эластичные устройства для арбалетов, состоящие из линейных упругих элементов, установленных в направлении, противоположном обычному, т.е. внутренняя сторона дуг ориентирована поперек натяжения тетивы, с одной стороны, а на внешних концах линейных упругих элементов установлены блоки, преобразующие усилие натяжения, с другой стороны.
Тем не менее, следует отметить, что усовершенствования, описанные и проиллюстрированные в документах предшествующего уровня, не устраняют основных недостатков, связанных с упругими линейными элементами, как ранее объяснено.
Настоящее изобретение направлено на решение указанных выше недостатков путем замены деформируемых плеч (дуг) изогнутого профиля, составляющих линейный упругий элемент лука или арбалета или подводного ружья, одним или нескольких упругими элементами в форме спирали, размещенными на корпусе стреляющего устройства.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению составлено по крайней мере из одного спирального упругого элемента, расположенного на основании стреляющего устройства, указанный упругий элемент зафиксирован одним из его концов на упомянутом стреляющем устройстве, в то время как другой конец связан с тетивой, которая переходит от нерабочего положения до натянутого положения при закручивании и сжатии спирального упругого элемента.
Упругое устройство для стрельбы согласно данному изобретению состоит, для каждого упругого элемента, из упругой пластины, скрученной в форме спирали таким образом, что центральный конец позволяет закрепить указанный элемент относительно корпуса стреляющего устройства, в то время как второй противоположный конец включает средства крепления тетивы.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает, для каждой спиральной дуги, центральную канавку (паз) на поверхности внешнего витка, профилированную для приема тетивы.
Упругое устройство для стрельбы согласно данному изобретению состоит по крайней мере из двух спиральных упругих элементов, которые одним концом прикреплены в горизонтальный плоскости к стреляющему устройству, имеющему профиль арбалета.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению состоит из спирального упругого элемента, который одним концом прикреплен в вертикальной плоскости к стреляющему устройству, имеющему профиль арбалета.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению составлено по крайней мере из двух спиральных упругих элементов, которые одним концом прикреплены в вертикальной плоскости к стреляющему устройству, имеющему профиль лука.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает спиральный упругий элемент, который сделан из пластмассового материала, включая стекловолокно и углерод.
Упругое устройство для стрельбы согласно данному изобретению включает спиральные упругие элементы, которые соответственно установлены на горизонтальных кронштейнах, расположенных по обе стороны от направляющей корпуса арбалета, посредством осей крепления, взаимодействующих, с одной стороны, с отверстиями комплиментарной формы, сформированными в первом центральном конце, и, с другой стороны, фиксирующих указанные спиральные плечи в осевом направлении относительно упомянутой направляющей ствола и блокирующих их вращение относительно указанных осей крепления.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает спиральные упругие элементы, которые помещены в осевом направлении на соответствующих горизонтальных кронштейнах, таким образом, что каждый второй конец расположен вблизи другого и в направлении, параллельном продольной оси направляющей корпуса арбалета.
Упругое устройство для стрельбы в соответствии с настоящим изобретением состоит из спирального упругого элемента, закрепленного на первом кронштейне, второй конец которого связан с первой петлей тетивы, тогда как второй конец другого спирального плеча, установленного на втором кронштейне, прикреплен ко второй петле указанной тетивы.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает тетиву с двумя концевыми петлями и областью закрепления для размещения и временного удержания стрелы или снаряда.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает спиральные упругие элементы, которые по отдельности ограждены защитной крышкой.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает упругий элемент в виде спирали, который зафиксирован между продолжениями двух половин фланцев, прикрепленных к корпусу арбалета, посредством крепления на оси нецилиндрического профиля, взаимодействующей, с одной стороны, с отверстием комплементарной формы, сформированным на первом центральном конце, и, с другой стороны, фиксирующей указанную спиральную дугу относительно упомянутой направляющей и блокирующей ее вращение относительно указанной оси крепления.
Упругое устройство для стрельбы согласно данному изобретению включает эластичную пластину в виде спирали, которая расположена в осевом направлении между продолжениями двух половин фланцев таким образом, что второй конец находится на продолжении продольной оси направляющей арбалета.
Упругое устройство для стрельбы согласно данному изобретению включает спиральную пластину, второй конец которой прикреплен к одному из концов единственной многожильной нити, формирующей тетиву, в то время как другой конец указанной единственной нити связан с толкающим стрелу устройством.
Упругое устройство для стрельбы согласно данному изобретению включает толкающее устройство, имеющее в плане два направляющих выступа, взаимодействующее с прорезями, соответственно сформированными в полуфланцах таким образом, чтобы направлять и вести указанное толкающее устройство по направляющей, сформированной в стволе корпуса арбалета, для одновременного приведения тетивы из состояния покоя до натянутого положения и спиральной дуги от ненагруженного положения к сжатому положению.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает толкающее устройство, имеющее перпендикулярный к направляющей и в вертикальном направлении выступающий над ней выступ, который является точкой опоры стрелы и передает движущую силу, когда стрела или снаряд находятся в контакте с ним.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает спиральные упругие элементы, которые соответственно прикреплены к каждому концу кронштейнов корпуса лука посредством осей закрепления с нецилиндрическим профилем, взаимодействующих, с одной стороны, с отверстиями, сформированными в первом центральном конце, и, с другой стороны, фиксирующих каждую спираль в осевом направлении и блокирующих их вращение относительно указанных осей крепления.
Упругое стреляющее устройство согласно данному изобретению включает упругие спиральные элементы, фиксированные в осевом направлении таким образом, чтобы обвиваться тетивой в плане сверху и параллельно фронтальной проекции, при этом каждый второй конец, соединенный с тетивой, существенно ориентирован по направлению к спусковому устройству, сформированному на упомянутом корпусе,
Последующее описание, в свете прилагаемых чертежей, которые приведены в качестве неограничивающих примеров, позволит лучше понять изобретение, его функции и преимущества, которые оно может создавать.
На рисунках 1-3 представлены виды, иллюстрирующие движение и силы воздействия тетивы на стрелу при использовании линейных упругих элементов, как изгибаемых плеч лука или арбалета, известных самих по себе.
Рисунки 4-6 - виды в перспективе, показывают стреляющее устройство типа арбалета, с установленными двумя спиральными упругими элементами, закрученными в горизонтальной плоскости согласно данному изобретению.
Рисунки 7, 8А и 8B представляют собой перспективные виды, иллюстрирующие стреляющее устройство типа арбалета, включающего спиральный упругий элемент, закрученный в вертикальной плоскости согласно данному изобретению.
Рисунки 9 и 10 - виды в перспективе, иллюстрирующие стреляющее устройство типа лука, содержащего два спиральных упругих элемента, закрученных в вертикальной плоскости согласно данному изобретению.
Рис.11 представляет собой схематический вид, показывающий сравнение сил и скорости арбалета, известного самому по себе, и арбалета в соответствии с настоящим изобретением.
Рисунки 4-6 показывают стреляющее устройство S типа арбалета, включающего корпус 4, на котором на одном из его концов расположены спиральные упругие элементы 1, связанные с тетивой 3, которые могут переходить из ненагруженного в натянутое положение.
Тело 4, например, содержит рукоять 4а для удержания арбалета, продолжается опорой ствола 4b, имеющего в верхней горизонтальной части направляющую 4c для наведения стрелы или снаряда.
Направляющая 4c включает в себя, на одном из ее концов, ограничитель хода 4d тетивы 3, когда последняя находится в ненатянутом положении, и напротив упомянутого ограничителя имеется замок-триггер 4e для того, чтобы удерживать указанную тетиву в натянутом положении.
Упомянутый замок 4e связан со спусковым механизмом 4f, помещенным ниже направляющей 4c между стволом 4b и рукояткой 4a.
К свободному концу опоры ствола 4b корпуса 4 арбалета прикреплены два боковых кронштейна 4g, 4h, размещенных в горизонтальной плоскости и связанных с осями крепления 4i с нецилиндрическим внешним профилем, проходящими в вертикальном направлении.
Каждый упругий элемент 1 составлен из пластины 1a, закрученной по спирали, например, сделанной из пластмассового материала, включая стекловолокно и карбон.
Каждый упругий элемент 1 составлен из пластины 1a, свернутой в спираль, включающей первый так называемый центральный конец 1b со сквозным отверстием 1c.
Отверстие 1c каждой спиральной пластины 1a имеет внутренний профиль, комплиментарный по форме оси крепления 4i, что позволяет спиральной пластине 1a при монтаже на соответствующих кронштейнах 4g, 4h быть помещенной в осевом направлении относительно продольной оси ствола 4b, с одной стороны, и заблокированной от вращения вокруг указанной оси крепления 4i, с другой стороны.
Каждая спиральная пластина 1a вертикально зафиксирована на оси закрепления 4i посредством фиксатора 4j, например, завинченного внутри указанной оси.
Каждая спиральная пластина 1a включает, напротив первого или так называемого центрального конца 1b, второй конец 1d, например, с проделанным отверстием 1e, чтобы образовать средство для крепления тетивы 3.
Упругие спиральные элементы 1a установлены на соответствующих кронштейнах 4g, 4h таким образом, что каждый второй конец 1d расположен близко к другому и в направлении, параллельном продольной оси ствола 4b корпуса 4 арбалета,
Тетива 3 включает первую петлю 3a, которая прикреплена ко второму концу 1d спиральной пластины 1a, закрепленной на кронштейне 4g, в то время как вторая петля 3b прикреплена ко второму концу 1d другой спиральной пластины 1a, установленной на кронштейне 4h, прикрепленном к корпусу 4 арбалета.
Тетива 3 включает, между ее двумя петлями 3a и 3b, область закрепления 3c для размещения и временного соединения со стрелой или снарядом.
Каждая спиральная пластина 1a имеет на ее внешнем профиле осевой паз 1f, который внутри соответствует петлям витков 3a, 3b тетивы 3, когда последняя находится в режиме ожидания.
Тетива 3 идет из холостого положения от упоров ограничителя хода 4d к натянутому положению до запирания ее области крепления 3c при помещении внутрь замка-триггера 4е с использованием для взведения арбалета натяжного устройства (не показано) или вручную стрелком.
Движение тетивы 3 позволяет сжать, соответственно при закручивании, каждую спиральную пластину 1a вокруг вертикальной оси 4i и перевести арбалет во взведенное положение.
Защитная крышка 4k может быть установлена вокруг каждой спиральной пластины 1a, позволяя избежать деформаций внешней поверхности спирали, несущей тетиву 3, когда последняя возвращается к ее несжатому холостому положению.
Крышка 4k также позволяет защитить стрелка в случае повреждения как тетивы 3, так и спиральной пластины 1a.
Крышка 4k может позволить замедлить деформацию каждой спиральной пластины 1а при холостом выстреле, то есть без снаряда.
Рисунки 7, 8A и 8B показывают стреляющее устройство S типа арбалета, включающего корпус 4, на котором, на одном из его концов, спиральный упругий элемент 1 смонтирован связанным с тетивой 3, которая может переходить от холостого положения до натянутого положения.
Стреляющее устройство S отличается от описанных выше только тем, что оно включает в себя единственный упругий элемент 1, состоящий из спиральной пластины 1a, свернутой в вертикальной плоскости.
Корпус 4 скреплен вдоль его ствола 4b с двумя полуфланцами 4l, 4m, выходящими за пределы указанного ствола и покрывающими направляющую 4c.
Каждый полуфланец 4l, 4m имеет расширение 4n, 4p с проделанным горизонтальным отверстием 4q, сквозь которые проходит фиксирующая ось 4i для крепления спиральной пластины 1a.
Таким образом, спиральная пластина 1a заблокирована от вращения между расширениями 4n, 4p полуфланцев 4l, 4m посредством соответствующего профиля отверстия 1c в указанной пластине, которое взаимодействует с осью крепления 4i с нецилиндрическим профилем и фиксатором 4j.
Спиральная пластина 1а в осевом направлении помещена между расширениями 4n, 4p полуфланцев 4l, 4m, таким образом, что второй конец 1d размещен в продольной оси ствола 4b корпуса 4 арбалета, имеющего направляющую 4c, таким образом, чтобы иметь возможность присоединить единственную ветвь 3d, формирующую тетиву 3 к указанному второму концу.
Таким образом, один из концов единственной ветви 3d тетивы 3 прикреплен ко второму концу 1d спиральной пластины 1a, в то время как другой конец связан с толкающим устройством 5.
Толкающее устройство 5 в плане имеет два поперечно направленных выступа 5а, 5b, взаимодействующих с прорезями 4r, 4c, соответственно сформированными в полуфланцах 4l, 4m, чтобы направлять и вести толкающее устройство над направляющей 4c, и одновременно переводить тетиву 3 из холостого положения до натянутого положения и спиральную пластину 1a от свободного положения до сжатого положения.
Толкающее устройство 5 имеет перпендикулярно к направляющим выступам 5a, 5b и вертикально направленный, выступающий над полуфланцами 4l, 4m упор 5c, передающий усилие стреле или снаряду, когда те находятся в контакте с ним.
Толкающее устройство 5 заперто в положении взвода в оговоренных замках 4е направляющей 4c, когда единственная ветвь 3d тетивы 3 приведена в натянутое положение (рисунки 7 и 8B), ранее упомянутые замки 4е связаны со спусковым механизмом 4f, чтобы иметь возможность освободить толкающее устройство 5 при осуществлении выстрела стрелой или снарядом (рисунок 8А).
Толкающее устройство 5 может быть перемещено или вручную стрелком или с использованием натяжного устройства (не показано) для взведения арбалета.
Корпус 4 арбалета, а более конкретно ствол 4b, может включать в себя тормозное устройство 6, которое состоит из тормозной колодки 6a, управляемой нажатием цевья 6b, скользящего по нижней части оговоренного ствола. Тормозная колодка 6a приводится в действие нажимом цевья 6b против внешней периферии спиральной пластины 1a таким образом, чтобы тормозить разгрузку указанной пластины.
Следует отметить, что при этой схеме расположения сила, созданная спиральной пластиной 1a, совпадает с направлением ускорения стрелы, сообщаемым толкающим устройством 5. Таким образом, направление деформации спиральной пластины 1a обеспечивает компенсацию опрокидывающегося импульса при выстреле, который происходит по причине превышения линии стрельбы относительно линии приклада 4a.
Рисунки 9 и 10 показывают стреляющее устройство S типа лука, включающего корпус 4, на котором спиральный упругий элемент 1 расположен на каждом конце, указанный спиральный упругий элемент связан с тетивой 3, которая может идти от холостого положения до натянутого положения.
Основание 4 составлено из рамы 4t, профиль которой, например, может быть треугольным, оснащенной на одной из ее сторон рукоятью для захвата 4u переходящей в продолговатое окно 4v, для прохождения пальцев руки стрелка.
Рама 4t имеет на одной из своих сторон 4w в ее самых дальних концах две оси крепления 4i, которые имеют нецилиндрический профиль, располагаются в перпендикулярном направлении относительно содержащей их передней стороны 4w рамы 4t.
Верхний край рукояти 4u, расположенный в передней плоскости 4w, оснащен поддерживающей опорой 4x, позволяющей поддержать запускаемую стрелу или снаряд.
На каждой оси крепления 4i упругий элемент 1 состоит из спиральной пластины 1a, закрученной в вертикальной плоскости, параллельной поверхности 4w рамы 4t, и зафиксированной крепежным средством 4j.
Таким образом, каждый упругий элемент 1a заблокирован от осевого вращения взаимодействием комплиментарного профиля отверстия 1c указанной спирали с осью крепления 4i с нецилиндрическим профилем и крепежным средством 4j.
Осевое положение каждого спирального упругого элемента 1а сохраняется, когда второй конец 1d, связанный с одним из концов тетивы 3, существенно ориентируется по направлению к рукояти 4u рамы 4t, таким образом, что оговоренная тетива 3, размещенная в осевом углублении 1f и соединяющая указанные спирали 1a, располагается в плоскости, параллельной плоскости большей стороны рамы 4t.
Принцип работы
Будет подразумеваться из вышеупомянутого описания, что стреляющее устройство S, оснащенное по крайней мере одним спиральным упругим элементом (1), позволяет полностью решить упомянутые выше недостатки.
Фактически, напряженность тетивы 3 соответствует деформации спиральной пластины (ин) 1a, которая совершает (ют) приблизительно один оборот на 360° относительно неподвижной точки, воплощенной осью крепления 4i, посредством раскручивания указанной тетивы 3. Однако перемещение тетивы 3 равно длине окружности, образованной спиралью 1a в свободном состоянии.
Таким образом, чтобы получить оптимальное расстояние для ускорения стрелы, то есть по всей длине L направляющей 4c, максимальный диаметр D упругого элемента 1, который определяет минимальную фронтальную проекцию арбалета, может быть определен как D=L/тт, где L - путь тетивы 3.
Кроме того, можно заметить, что спиральный упругий элемент 1 согласно изобретению не создает отдачу и скорость стрелы равна скорости свободного конца спирального упругого элемента 1 и увеличивается во время деформации спирали по всей длине траектории.
Кроме того, следует отметить, что скорость стрелы увеличивается как функция развития деформации каждого спирального упругого элемента 1 и увеличения наружного диаметра указанной спирали.
Можно заметить, что преимущества стреляющего устройства S, содержащего по крайней мере один спиральный упругий элемент, 1 могут быть следующие:
а) Сила, действующая на стрелу, пропорциональна косинусу угла АВС между направлением движения стрелы и точками крепления тетивы 3 на упругом элементе 1, то есть F×cosABC, где F - сила натяжения лука.
- В традиционной конфигурации арбалета угол АВС во время выпрямления дуги увеличивается от 45° до 90°, сила упругого элемента частично передается стреле в начальной части траектории с коэффициентом 1/√2 (потому что 45°), то есть только 70%, и падает до нуля, когда дуга выпрямлена (рисунок 3).
- В конфигурации согласно изобретению стреляющего устройства S, содержащего по крайней мере один спиральный упругий элемент 1, следует отметить, что угол АВС фактически постоянный и позволяет стреле получать, по крайней мере, 99% силы от деформации спирального упругого элемента 1.
В итоге, для получения равных значений скорости стрелы необходимо иметь усилие, возникающее от сжатия спирального упругого элемента 1, вдвое меньшее, чем от линейного элемента (рисунок 11).
б) Второй закон Ньютона гласит, что с постоянной силой F тетивы 3 и массой m стрелы ее конечное значение скорости или скорость будет прямо пропорциональна длительности применения силы в соответствии F×Т=m×(V-V0).
Можно отметить, что, умножив преимущество в силе, приложенной к стреле (пункт а) на время ее действия, мы приходим к выводу, что уровень скорости или скорость стрелы для стреляющего устройства S, содержащего один или несколько спиральных упругих элементов 1, возрастает до 3 раз.
Нужно также понимать, что предыдущее описание было дано исключительно в качестве примера и никоим образом не ограничивает область изобретения и не будет вне этой области замены деталей описанного варианта осуществления изобретения любыми эквивалентными средствами.