Арбалет
CROSSBOW

Изобретение относится к области спортивного оружия и может быть использовано для создания арбалетов повышенной мощности и точности при обеспечении минимального веса и простоты конструкции.
Известны арбалеты по патентам РФ №2059188 от 27.04.1999, №2150651 от 10.06.2000, №2239760 от 10.11.2004, обеспечивающие закручивание метаемого снаряда (стрелы или пули) вокруг продольной оси для стабилизации в полете. Однако каждый из указанных арбалетов имеет конструктивно сложный и тяжелый подвижный узел, предназначенный для придания вращения стреле или пуле, а значит - увеличенное потребное усилие лука, его вес и вес арбалета в целом.
Известен также спортивный арбалет по патенту №2308655 от 20.10.2007 (прототип), содержащий лук, приклад, спусковой механизм, ложе и каретку, в котором стрела выполнена пустотелой, ложе выполнено в виде трубки, внешний диаметр которой меньше внутреннего диаметра стрелы, каретка выполнена в виде кольца, внутренний диаметр которого больше внешнего диаметра ложа и меньше внешнего диаметра стрелы, а на каретке выполнена канавка для тетивы, при этом тетива в центральной части выполнена раздвоенной. Данный арбалет на внешней поверхности трубки-ложа может содержать две диаметрально противоположно расположенные винтовые канавки, при этом на внутренней поверхности хвостовой части стрелы выполняются два ответных канавкам диаметрально противоположно расположенных штырька.
К недостаткам данного арбалета относятся, во-первых, относительно большие радиальные габариты стрелы, охватывающей трубчатое ложе, а также ее увеличенная длина, необходимая для обеспечения взаимодействия с кольцевой кареткой и для осуществления достаточной продолжительности контакта штырьков в задней части стрелы с винтовыми канавками ложа. Для разгона такой стрелы с увеличенными габаритами и на преодоление сил трения от ее вращения относительно каретки и ложа требуется соответствующее усилие натяжения тетивы, достигаемое обеспечением необходимой жесткости (толщины плеч) лука, следовательно, его увеличенных габаритов и веса, а значит - и арбалета в целом. Во-вторых, необходимость выполнения тетивы раздвоенной усложняет конструкцию арбалета.
Задачей изобретения является снижение веса и упрощение конструкции арбалета. Это достигается тем, что, в отличие от известного технического решения, в каретке открыты диаметрально расположенные радиальные отверстия, а винтовые пазы в ложе выполнены сквозными, тетива пропущена сквозь эти отверстия и винтовые пазы, при этом винтовые пазы выполнены с длиной не менее хода натяжения тетивы, а стрела находится внутри ложа и введена в зацепление с тетивой с возможностью передачи осевого усилия и вращающего момента. Тетива может быть пропущена через радиальные отверстия каретки и винтовые пазы ложа посредством надетой на нее трубки, а стрела введена в зацепление с трубкой. Также тетива может быть пропущена сквозь пазы ложа без каретки, только с помощью трубки, с выполнением при этом на тетиве упоров для трубки. Ложе может быть соединено с прикладом и луком так, что, когда проекция ненатянутой тетивы на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа, прямолинейна, то проекция на эту плоскость натянутой тетивы имеет S-образную форму и, наоборот, когда проекция ненатянутой тетивы на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа, имеет S-образную форму, проекция натянутой тетивы на эту плоскость прямолинейна.
Радиальные отверстия в каретке и сквозные пазы в ложе позволяют пропустить сквозь ложе тетиву, а значит передать усилие натяжения тетивы к стреле, находящейся внутри ложа, посредством каретки и трубки, либо только через трубку. Возможность размещения стрелы внутри ложа снижает габариты и вес стрелы, а значит потребное усилие натяжения тетивы, следовательно, жесткость, габариты, вес лука и арбалета в целом. Натягивание (спуск) тетивы по винтовым пазам позволяет исключить взаимное трение между кареткой и вращающейся стрелой, как это имеет место в прототипе, что также снижает потребное усилие деформации лука, увеличивающее его вес и вес арбалета в целом. Упрощению конструкции арбалета способствует также то, что, во-первых, ложе является конструктивным элементом, соединяющим части арбалета - лук и приклад в единое целое. Во-вторых, ложе служит направляющей для осевого и вращательного движений стрелы при разгоне. Открытие сквозных винтовых пазов в стенках ложа позволяет использовать обычную одинарную тетиву, пропущенную поперек ложа, что также упрощает конструкцию арбалета, в сравнении с прототипом.
На Фиг. 1 представлен рассматриваемый арбалет в положении «с ненатянутой тетивой» в варианте исполнения, предусматривающем комплектование кареткой и трубкой, с фиксацией ложа относительно лука в положении, обеспечивающем прямолинейную проекцию ненатянутой тетивы на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа, а проекцию на эту плоскость натянутой тетивы S-образной формы, а также разрез А-А, иллюстрирующий взаимное расположение каретки, трубки и тетивы.
На Фиг. 2 показан рассматриваемый арбалет в положении «с натянутой тетивой», также в варианте - исполнения, предусматривающем комплектование кареткой и трубкой, с фиксацией ложа относительно лука в положении, обеспечивающем прямолинейную проекцию ненатянутой тетивы на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа, а проекцию на эту плоскость натянутой тетивы S-образной формы. Разрез Б-Б на Фиг. 2 соответственно иллюстрирует взаимное расположение каретки, трубки и тетивы в натянутом положении.
На Фиг. 3, 4 и 5 показаны продольные разрезы ложа в двух плоскостях в зоне расположения стрелы для варианта исполнения арбалета, когда проекция ненатянутой тетивы на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа, имеет S-образную форму, а проекция на эту плоскость натянутой тетивы прямолинейна, в положении с натянутой тетивой, в комплектациях «с кареткой и трубкой», «без каретки», «без каретки и без трубки», соответственно.
На Фиг. 6 изображен график зависимости силы F натяжения тетивы от ее хода L вдоль ложа для варианта исполнения арбалета, когда проекция ненатянутой тетивы на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа, прямолинейна, то проекция на эту плоскость натянутой тетивы имеет S-образную форму, а на Фиг. 7 - аналогичный график для варианта исполнения арбалета, когда проекция ненатянутой тетивы на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа, имеет S-образную форму, то проекция на эту плоскость натянутой тетивы прямолинейна. На графиках пунктирной линией изображена зависимость F-L при гипотетическом для данной конструкции арбалета варианте исполнения «без закручивания тетивы в S-образную форму», а сплошной линией - эта же зависимость F-L для рассматриваемого варианта «с закручиванием тетивы в S-образную форму».
Арбалет содержит лук (1) с тетивой (2), приклад (3), трубчатое ложе (4) со сквозными продольными винтовыми пазами (5), стрелу (6), каретку (7). В каретке (7) открыты радиальные отверстия (8), в которые вставлена износостойкая трубка (9), проходящая, одновременно, и через винтовые пазы (5) ложа (4). Тетива (2) пропущена сквозь трубку (9) и, соответственно, проходит поперек ложа (4). Ложе (4) своими неразрезанными концами соединено с луком (1) и прикладом (3). В одном из вариантов исполнения арбалета ложе (4) соединено с прикладом (3) и луком (1) так, что проекция ненатянутой тетивы (2) на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа (4), прямолинейна (разрез А-А на Фиг. 1), а проекция натянутой тетивы (2) на эту же плоскость имеет S-образную форму (разрез Б-Б на фиг. 2). По другому возможному варианту исполнения арбалета соединение ложа (4) с прикладом (3) и луком (1) осуществлено так, что проекция ненатянутой тетивы (2) на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа (4), имеет S-образную форму, а проекция натянутой тетивы на эту же плоскость прямолинейна (Фиг. 4, 5, 6). При обоих вышеописанных вариантах соединения ложа (4) с прикладом (3) и луком (1) стрела (6) в положении арбалета «с натянутой тетивой» располагается внутри ложа (4) (Фиг. 3) и своим пазом в задней части (разрез В-В на Фиг. 3) надета на трубку (9), что обеспечивает возможность передачи на стрелу (6) осевого усилия и вращающего момента от тетивы (2). Возможно конструктивное исполнение рассматриваемого арбалета, когда тетива (2) пропущена сквозь пазы (5) ложа (4) только посредством трубки (9) без каретки (7) (Фиг. 4). В этом случае, на тетиве (2) выполнены упоры (10), например, в виде нити, намотанной поперек тетивы (2). Тетива (2) также может быть пропущена сквозь пазы (5) без каретки (7) и без трубки (9), как изображено на Фиг. 5. В этом случае тетива (2) выполняется из износостойкого материала.
Вариант исполнения арбалета, когда проекция ненатянутой тетивы (2) на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа (4), прямолинейна, а проекция натянутой тетивы (2) на эту же плоскость имеет S-образную форму, работает следующим образом.
При нажатии на спусковой крючок (не показан) арбалета, находящегося в положении с натянутой тетивой (Фиг. 2), освобождаются от фиксации относительно ложа (4), в зависимости от варианта исполнения, каретка (7) с трубкой (9) и тетивой (2), либо трубка (9) с тетивой (2), либо, только тетива (2) и начинают под воздействием осевой силы F натянутой тетивы (2) движение вдоль ложа (4), толкая перед собой стрелу (6). Одновременно, идет вращение с ускорением стрелы (6), сцепленной с кареткой (7), втулкой (9), тетивой (2) в одном из вышеперечисленных сочетаний, которые поворачиваются, скользя по винтовым пазам (5). При этом вращение стрелы (6) осуществляется за счет разницы в каждый момент времени между потенциальной энергией деформации лука (1), которую он имел бы при просто продольном перемещении тетивы (2) вдоль ложа (4), и большей потенциальной энергией, которую лук фактически имеет в те же моменты времени при тетиве (2), закрученной в S-образную форму (Фиг. 6). В варианте исполнения арбалета, когда проекция ненатянутой тетивы (2) на плоскость, перпендикулярную продольной оси ложа (4), имеет S-образную форму, а проекция натянутой тетивы на эту же плоскость прямолинейна, вращение стрелы (6) осуществляется за счет аналогичной разницы в энергиях деформации лука (1), но график изменения силы F тетивы (4), закрученной в S-образную форму при ненатянутом положении, имеет другую форму (Фиг. 7).