СПОРТИВНОЕ МЕТАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И ЕГО АКСЕССУАРЫ (ВАРИАНТЫ)
SPORTS THROWER AND ITS ACCESSORIES (VERSIONS)

Изобретение относится к спортивным метательным снарядам и может быть использовано при создании недорогих и достаточно мощных луков и арбалетов для спортивных тренировок, состязаний и спортивной охоты.
Известно метательное устройство, содержащее рукоять с полочкой для укладки стрелы и тетиву (см., например, патент США № 5.054.463, опубл. 08.10.1991).
Известно также метательное устройство, содержащее рукоять с полочкой для укладки стрелы и тетиву, причем на концах рукояти установлено, по крайней мере, по одному рычагу, на одном конце которого установлен ролик или блок, через который проходит тетива, а другой конец соединен с рукоятью (см. патент РФ № 2355978, МПК F 41B5, опубл. 20.05.2009).
Известен также спортивно-охотничий лук, содержащий рукоять с полочкой для укладки стрелы и систему натяжения тетивы с двумя блоками и с упругими элементами в виде пружин, соединенных одним концом с блоками через эксцентричные валы, а другим концом – с рукоятью (см. патент США  6.698.413, опубл. 02.03.2004).
Известно и рычажно-пружинное метательное устройство, в котором рычаги, установленные на концах рукояти, выполнены в виде жестких рычагов второго рода с осью качения, проходящей перпендикулярно плоскости, в которой лежит рукоять и тетива, причем соединение концов рычагов с рукояткой производится через боевые пружины растяжения, а на рычагах жестко установлены выступы, свободные концы которых взаимодействуют с рукоятью через вспомогательную пружину, а концы тетивы соединены с рукоятью в зоне между осями рычагов и полочкой (см. патент РФ 2631091, МПК F 41В 5/00, опубл. 18.09.2017).
Известно также блочно-пружинное метательное устройство содержащее рукоять с полочкой для укладки стрелы и систему натяжения тетивы с упругим элементом в виде пружины, соединенную одним концом с блоками, а другим концом - с рукоятью, в котором блоки жестко соединены каждый со своим валом, установленным с возможностью вращения вокруг своей оси на концах рукояти, причем каждый вал содержит по крайней мере один кривошип, соединенный через пружину растяжения с рукоятью (см. патент РФ 2616772, МПК F 41В 5/10, опубл. 18.04.2017).
Известные конструкции спортивных метательных устройств, которые используются в виде луков и арбалетов имеют следующие недостатки.
1. Низкая стабильность выстрела
Натяжение тетивы метательных устройств, выполненных в виде луков (традиционных, классических, блочных), производится пальцами кисти тянущей руки, или тянущей рукой, удерживающей специальное приспособлением куркового типа, которое называется «релиз».
На охоте использование релиза для натяжения тетивы невозможно, т.к. он практически «выключает» из работы одну руку и чрезвычайно замедляет действия охотника. Кроме того, в соответствии с правилами, релиз нельзя использовать на соревнованиях по стрельбе из классического лука.
При натяжении тетивы пальцами в процессе ее спуска тетива «скатывается» с пальцев в сторону от ладони, и она в начальный момент выстрела толкает стрелу не в вертикальной плоскости, проходящей через тетиву и плечи лука до момента спуска. Из-за этого стрела совершает колебания в горизонтальной плоскости, которые в процессе ее полета гасятся за счет трения стрелы о воздух и благодаря наличию хвостового оперения.
Процесс скатывания тетивы с пальцев очень не стабилен, т.к. он зависит от таких факторов, как скорость расслабления пальцев руки стрелка, толщина слоя воска или парафина, которым покрывается тетива, траектория движения тянущей руки. Все эти факторы не могут быть одинаковыми от выстрела к выстрелу. Например, при производстве серии выстрелов на соревнованиях толщина воскового покрытия тетивы снижается от выстрела к выстрелу из-за того, что пальцы стрелка ее «соскребают». Правилами предусмотрены серии по 12 выстрелов, и последние выстрелы производятся при «сухой» тетиве, что откорректировать практически невозможно.
2. Низкая точность выстрела
2.1. При длительном удержании тетивы в натянутом состоянии.
Данный недостаток сильно проявляется при использовании лука в качестве оружия на спортивной охоте. Особенно – при нахождении стрелка в засаде. Стрелок вынужден в течение длительного времени быть готовым произвести выстрел, и держит лук в почти полностью натянутом состоянии. При этом он устает, что негативно сказывается на точности выстрела.
2.2. При стрельбе из классического лука на соревнованиях
На соревнованиях момент отпускания тетивы определяется кликером, который представляет собой упругую пластину, прижимающую стрелу к подпружиненному стержню плунжера. В тот момент, когда тетива натянута полностью, стрела выскальзывает из под кликера, и он бьет по наковальне, издавая звук щелчка. Именно в этот момент стрелок отпускает тетиву. Такая работа кликера обеспечивает одинаковое от выстрела к выстрелу натяжение тетивы, т.к. все стрелы имеют одинаковую длину.
Однако, когда стрела освобождается от кликера, она отталкивается подпружиненным стержнем плунжера и скользит по полочке, совершая движение в сторону от рукоятки лука. При этом стрела уже начинает движение вперед. Такое поведение стрелы чрезвычайно не стабильно, приводит к трудно предсказуемому боковому движению и к поперечным колебаниям, что негативно сказывается на стабильности попадания в цель.
Кроме того, если стрелок уже вытянул стрелу из под кликера, он вынужден обязательно произвести выстрел, даже в том случае, когда в последний момент он понимает, что процесс натяжения тетивы произошел неудачно. Либо он должен совсем отложить выстрел, и начать к нему новую подготовку. Все это приводит в первом случае к неточному выстрелу, а во втором случае - к дополнительным  движениям и утомлению стрелка.
3. Большие габариты лука
Габариты (особенно длина) лука сильно зависят от величины растяжения тетивы. Обычно – это от 30-ти до 50-ти см, а длина лука для взрослого стрелка составляет 140 см. и более. В противном случае угол между ветвями тетивы при полном ее натяжении становится слишком мал, и стискивает пальцы руки, которая натягивает тетиву, прижимая их к хвостовику стрелы, что недопустимо. Кроме того, плечи короткого лука испытывают большой относительный изгиб для обеспечения полного хода тетивы при достаточно большом усилии натяжения, что вынуждает производителей применять для их изготовления очень дорогие материалы, и даже один случайно произошедший холостой выстрел может привести к поломке плеч.
Еще один недостаток - с длинным луком трудно охотиться, т.к. в процессе охоты стрелку приходится преодолевать различные препятствия -  высокую траву, заросли кустарника и т.д..
4. Не оптимальная зависимость передачи усилия тетивы на стрелу
Во всех известных конструкциях луков сила тетивы увеличивается по мере ее натяжения и, соответственно, уменьшается в процессе выстрела, когда тетива движется к рукоятке. В блочных луках в конце натяжения за счет работы эксцентричных блоков производится снижение усилия (вплоть до практического нуля), что положительно сказывается на работоспособности стрелка. Однако вся остальная часть натяжения от начала и до максимума происходит при возрастании усилии по мере натяжения тетивы. Это приводит к тому, что после спуска стрелы на нее действует максимальная сила, стрела теряет устойчивость и начинает колебаться поперек своей оси. Кроме того, в конце спуска стрелы ее скорость начинает превышать скорость тетивы, и тетива не успевает передать стреле всю накопленную при ее натяжении энергию.
Оптимальным является постепенное возрастание силы, действующей на стрелу от положения максимального натяжения до положения, когда натяжение равно нулю. В этом случае производится постепенный разгон стрелы с минимально необходимыми для ее разгона усилиями, стрела не теряет устойчивость, а тетива не отстает от стрелы и в течение всего разгона передает ей энергию.
5. Большие габариты спортивного лука со стабилизатором
При проведении соревнований используются стабилизаторы положения лука, которые препятствуют  его колебаниям, возникающим при выстреле, что повышает точность стрельбы. Принцип работы стабилизатора состоит в том, что он не только увеличивает массу лука, но, имея большой статический момент инерции, не дает луку вибрировать и смещаться в процессе спуска стрелы.
Лучшие стабилизаторы изготавливаются в виде длинного штыря с боковыми отводами, который закрепляется на рукоятке. При этом сильно возрастает боковая проекция лука и воздействие на него порывов ветра, которые «уводят» прицельную линию в сторону.
В настоящее время стабилизаторы используют и во время охоты, для чего разработаны короткие стабилизаторы, но они малоэффективны при точной стрельбе в мишень.
6. Большое неудобство при стрельбе на большие (более 50-ти – 60-ти метров) расстояния.
При стрельбе на большое расстояние требуется значительная корректировка прицела, а при стрельбе из традиционного лука – большое возвышение линии интуитивного прицеливания, при котором трудно контролировать одновременно и объект охоты и положение лука. Это происходит из-за того, что обычная спортивная и охотничья стрела имеет ярко выраженную параболическую траекторию полета.
7. Сложность подбора величины натяжения тетивы при тренировке начинающих спортсменов.
Сила натяжения тетивы в начале процесса обучения должна быть небольшой даже для взрослых людей, не более 10-ти – 12-ти килограммов, и она должна возрастать постепенно по мере повышения навыков стрелка. В имеющихся конструкциях традиционных и классических луков это можно сделать изменением длины тетивы – чем длиннее тетива, тем меньше сила ее натяжения. Это очень неудобно, т.к. каждую тетиву придется изготавливать самостоятельно, а это очень непростой процесс. И практически начинающему стрелку приходится приобретать несколько луков.
8. Очень большая сила натяжения тетивы для охотничьих луков и арбалетов.
Правилами охоты с применением метательного оружия предусмотрено использование луков с силой натяжения тетивы не менее 27 кг. Это требование обусловлено тем, что слабый лук только испугает и ранит зверя, охотник, скорее всего, не сможет его догнать (добыть), и зверь погибнет от потери крови бесполезно. Или станет инвалидом, что не гуманно.
Однако, натянуть лук с усилием 27 кг. и более и при этом попасть в цель на дистанции не менее 30 метров (обычная дистанция для спортивной охоты с луком) может только хорошо тренированный лучник, и на эти силовые тренировки уходят многие годы. В то же время просто научиться метко стрелять из лука с усилием натяжения, характерным для спортивных луков (около 15-20 кг) может практически любой взрослый человек за несколько месяцев.
Этот недостаток сильно сдерживает переход спортсменов-охотников с огнестрельного оружия на метательное.
9. Для добычи птицы и мелких животных используются обычные охотничьи стрелы. При этом попадание стрелы в цель приводит к сильной деформации, а иногда и к разрыву тушки, что резко снижает эстетичность охоты и портит дичь.
Таким образом, возникают следующие проблемы, которые необходимо решить, чтобы повысить эксплуатационные качества луков и арбалетов.
1. Повысить точность и стабильность выстрела, не изменяя систему прицеливания, которая определена правилами проведения спортивных соревнований для классических луков, и не внося изменений, которые бы усложнили процесс прицеливания и спуска тетивы.
2. Уменьшить габариты лука, не снижая его мощности, и не применяя при этом дорогие материалы.
3. Повысить мощность лука или арбалета без увеличения усилия стрелка за счет изменения зависимости действующей на стрелу силы со стороны тетивы от ее хода.
4. Сократить размеры стабилизатора, не ухудшая его свойств.
5. Повысить удобство стрельбы.
6. Обеспечить повышение эстетичности охоты на птицу и мелкую дичь.
То есть в целом появляется техническая задача повышения основных эксплуатационных свойств метательных устройств – луков и арбалетов.
Краткое описание группы изобретений
Вышеуказанная техническая задача решается следующим образом.
1. К концам упругих плеч жестко прикреплены одним концом жесткие или упругие стержни или пластины, направленные вторым концом в сторону наконечника установленной в метательное устройство стрелы, причем тетива своими концами закреплена на вторых концах этих стержней, и угол между стержнями и плечами может быть меньше 90 градусов.
2. Рукоять снабжена выступами, контактирующими при натяжении тетивы с упругими плечами, и выступы могут быть выполнены с возможностью перемещения относительно рукояти и фиксации на ней.
3. При использовании жестких плеч и рычагов, рычаги выполнены в виде рычагов пнрвого рода с осью поворота, размещенной на концах плеч, а тетива закреплена на свободных концах этих рычагов, причем рычаги направлены в сторону полета стрелы под углом, меньшим 90 градусов к линии тетивы, и рычаги могут иметь спиралевидную форму с началом спирали в зоне оси их поворота..
4. При использовании жестких плеч и поворотных блоков устройство для натяжения тетивы выполнено в виде одно или многоручьевых полиспастов, размещенных на плечах.
5. При использовании жестких плеч и поворотных рычагов последние выполнены Г-образными, причем короткое плечо рычагов обращено в сторону от линии стрелы и соединено с пружиной, а на конце длинного плеча установлен блок.
R
r
6. При использовании жестких плеч и основных поворотных рычагов второго рода, имеющих вспомогательный рычаг, каждый вспомогательный рычаг имеет собственную ось вращения и выступ или впадину, входящие в зацепление соответственно с впадиной или выступом основных рычагов, причем отношение расстояний от оси вращения до окружности зацепления выступов и впадин основных  и вспомогательных рычагов  рычагов больше единицы.
7. При использовании на луке стабилизатора, последний выполнен в виде быстро вращающегося тела типа массивного диска, вращение которого осуществляется электродвигателем или вручную.
8. При использовании жестких плеч и поворотных рычагов второго рода с пружинами, на рукоятке или плечах вдоль действия пружин установлены обмотки электромагнитов, к якорям которых прикреплены упомянутые пружины, и эти якоря тросами или непосредственно прикреплены к концам двуплечих рычагов, а на рукоятке установлен выключатель, соединяющий обмотки электромагнитов с источником питания, при этом часть рукоятки или плеч могут быть  выполнены в виде сердечников обмотки электромагнитов, имеющих площадки, обращенные в сторону пружин сжатия, а на концах каждого рычага установлена пята, в которую упирается пружина сжатия.
9. При использовании гибких плеч на рукоятке неподвижно установлены одним концом кронштейны, на другом конце которых закреплены постоянные магниты, а на гибких плечах неподвижно закреплены стальные пластины таким образом, что в исходном состоянии, при не вытянутой тетиве, плоскость этих пластин контактирует или находится на минимально возможном расстоянии от плоскости постоянных магнитов, а при использовании жестких плеч и рычагов с блоками, стальные пластины установлены на этих рычагах, а постоянные магниты закреплены на концах плеч.
10. Устройство для фиксации стрелы выполнено в виде поворотного рычага, имеющего спусковой крючок и рабочий конец, который кинематически соединен со стрелой через фиксатор при полностью натянутой тетиве, причем на стреле в зоне после острия имеется, как минимум, один выступ или одна впадина, контактирующие соответственно с впадиной или выступом фиксатора, а последний может быть  выполнен в виде подпружиненного кронштейна, кинематически соединенного с рабочим концом поворотного рычага.
11. Сигнализатор полного вытяжения тетивы выполнен в виде закрепленного на рукоятке кронштейна с возможностью его фиксации относительно рукояти, на котором установлено звуковоспроизводящее или световое сигнализирующее устройство с возможностью его контакта с одним из плеч при полностью вытянутой тетиве.
12. Прицел лука выполнен в виде пластины с криволинейным пазом и поворотной балки, ось поворота которой закреплена на пластине, причем балка имеет штырь, входящий в упомянутый паз и снабжена фиксирующим ее устройством.
13. Хвостовик стрелы имеет устройство для сцепления стрелы с тянущей рукой стрелка, выполненное в виде одно или двухсторонней выемки, лежащей в пределах длины хвостовика.
14. Стрела имеет наконечник, выполненный в виде удлиненного тела аэродинамической формы типа веретена, причем центр тяжести этого тела смещен относительно оси стержня стрелы, а на противоположной стороне от центра тяжести к этому телу жестко прикреплено аэродинамическое крыло.
15. В наконечнике стрелы установлено два штыря, заостренные концы которых выступают перед наконечником в направлении полета стрелы, а два других конца соединены с установленным в наконечнике пьезоэлектрическим элементом, за которым с возможностью перемещения вдоль наконечника размещен подпружиненный в сторону стержня стрелы ударник.
16.  Спусковое натяжное устройство для лука имеет корпус с выемкой под хвостовик стрелы и управляемый фиксатор, который выполнен в виде упругой пластины с выступом на конце, входящим в зацепление с зацепом стрелы при ее установке в устройство, причем в эту упругую пластину упирается подвижный в плоскости ее упругого перемещения штырь, установленный в корпусе с возможностью воздействия на него пальцем тянущей руки.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 и 2 изображен лук с гибкими плечами и рычагами, жестко закрепленными на концах плеч и обращенных в сторону наконечника стрелы, а на фиг. 3-7 – этапы натяжения тетивы такого лука.
На фиг. 8-10 изображен лук с гибкими плечами и рычагами, снабженный упором для гибких плеч.
На фиг. 11-13 изображен лук с жесткими плечами и шарнирно закрепленными на них рычагами, притянутыми к плечам с помощью пружин растяжения, а на фиг. 14-17 – такой же лук с рычагами, имеющими спиралевидную форму.
На фиг. 18-20 изображен лук с жесткими плечами и устройством натяжения тетивы в виде одиночного полиспаста, и со стержнями, к которым прикреплены пружины растяжения и которые расположены под острым углом к плечам.
На фиг. 21  изображен лук, аналогичный изображенному на фиг. 18, с одиночным полиспастом для натяжения тетивы на каждом неподвижном плече и с пружиной натяжения, закрепленной на блоке полиспаста, который закреплен на дополнительном стержне.
На фиг. 22 изображен лук с жесткими плечами и одиночным полиспастом для натяжения тетивы, при этом оба плеча снабжены средним и крайним стержнями, причем крайние стержни образуют с плечами горизонтальную полку буквы «Т», а на фиг. 23 – аналогичная конструкция с двойным полиспастом..
На фиг. 24 изображен лук с жесткими плечами и стержнями с одиночным полиспастом, аналогичным изображенному на фиг. 22, причем крайние стержни образуют с плечами горизонтальную полку буквы «Г», и, вместе со средними стержнями, обращены в сторону, противоположную направлению полета стрелы, а на фиг. 25 -27 – аналогичная конструкция, в которой тетива перекинута через блоки, ось вращения которых эксцентрична наружной окружности блока.
На фиг. 28-32 изображен лук, в котором тетива закреплена на блоках с переменным радиусом, и на этих блоках закреплены блоки, соединенные через двойные тросы через полиспасты с устройством для натяжения.
На фиг 33 и 34 изображен лук, аналогичный изображенному на фиг. 22, но с многоручьевым полиспастом, а на фиг. 35 и 36 – другие варианты применения многоручьевого полиспаста в конструкции лука с жесткими плечами.
На фиг. 37-40 показаны конструкции луков с Г-образными рычагами второго рода, короткие концы которых притянуты через пружины к неподвижным плечам, и на длинных концах которых установлены блоки, через которые перекинута тетива.
На фиг. 41-46 показаны конструкции лука с жесткими плечами и шарнирно закрепленными на них двуплечими рычагами второго рода, через длинные концы которых через установленные на них блоки перекинута тетива, на концах плеч на осях установлены дополнительные рычаги, входящие в зацепление с двуплечими рычагами и соединенные пружинами растяжения с плечами или с двуплечими рычагами.
На фиг. 47-48 показан лук со стабилизатором в виде вращающегося массивного диска, установленного на рукояти, вращение которого обеспечивается электродвигателем.
На фиг. 49 показан вращающийся стабилизатор с встроенным электродвигателем, а на фиг. 50-52 конструкция стабилизатора с вращением массивного диска стабилизатора, осуществляемого вручную.
На фиг. 53 и 54 показана конструкция лука с жесткими плечами и рычагами второго рода, для рабочего хода которых используются электромагниты, а на фиг. 55-57 – устройство электромагнитов и электрическая схема управления ими
На фиг. 58 и 59 показана конструкция лука, аналогичная изображенной на фиг. 53-54, но с сердечниками электромагнитов, выполненных как часть жестких плеч.
На фиг. 60 и 61 показана конструкция лука с гибкими плечами и постоянными магнитами, установленными на рычагах, закрепленных на рукоятке.
На фиг. 62 показан лук с жесткими плечами и Г-образными рычагами второго рода с установленными постоянными магнитами на концах плеч.
На фиг. 63-66 показана конструкция лука с устройством для фиксации стрелы при натянутой тетиве, а на фиг. 67и 68 – зафиксированная стрела.
На фиг. 69-73 показан лук с гибкими плечами и с устройством для подачи сигнала при полностью вытянутой тетиве, а на фиг. 74 и 75 – то же для лука с жесткими плечами и подпружиненными рычагами.
На фиг. 76-80 показаны звуковоспроизводящие устройства для подачи сигнала.
На фиг. 81 и 82 показана конструкция прицела в виде пластины с криволинейным пазом и поворотной балки.
На фиг. 83-86 показан лук и стрела с глубоким пазом и выемкой под пальцы тянущей руки.
На фиг. 87-89 показана стрела с аэродинамическими свойствами, а на фиг. 90 – стрела с электрошокером в наконечнике.
На фиг. 91-93 показано спусковое натяжное устройство для натяжения тетивы для выстрела и для выпуска стрелы.
α
Спортивное метательное устройство, лук (фиг. 1 и 2) содержит корпус в виде рукояти 1 с приспособлением для установки стрелы 2 – полочки 3, упругие плечи 4, тетиву 5, причем к концам упругих плеч 4 жестко прикреплены одним концом 6, жесткие или упругие стержни или пластины 7, направленные вторым концом 8 в сторону наконечника 9 стрелы 2, а тетива 5 своими концами закреплена на вторых концах 8 этих стержней или пластин 7. Стрела 2 своим хвостовиком 10 установлена на тетиве 5. При этом угол  между стержнями или пластинами 7 и плечами 4 меньше 90 градусов.
На фиг. 8-10 показан лук с упругими плечами 4  и рукоятью 1, которая снабжена выступами 11, контактирующими при вытяжении тетивы 5 с упругими плечами 4. Эти выступы установлены на кронштейнах 12 с возможностью продольного перемещения их относительно рукояти 1 и фиксации на ней, что обеспечивается наличием в кронштейнах пазов 12 и резьбовых шпилек 13 с гайками (фиг. 8, 9), или установлены стационарно на концах рукояти 1 (фиг. 10).
β
На фиг. 11-13 показан лук с жесткими плечами 14 с установленными на их концах поворотными рычагами 15, притянутыми к плечам 14 пружинами растяжения 16 с резьбовым устройством 17 для регулировки силы предварительного натяжения пружин 16. Рычаги 15 выполнены в виде рычагов первого рода с осью поворота 18, размещенной на концах плеч 14, а тетива 5 закреплена на свободных концах этих рычагов, причем эти рычаги направлены в сторону полета стрелы 2 под углом  к линии тетивы 5, меньшим 90 градусов.  Резьбовое устройство 17 содержит болт с кольцевой головкой, проходящий через отверстие кронштейна 19, неподвижно закрепленного на плече 14. Натяжение происходит вращением гайки 20. Пружины 16 прикреплены к рычагам 15 через гибкие тросы 21.
На фиг. 14-17 показано аналогичное устройство, но с рычагами 22, имеющими спиралевидную форму с началом спирали в зоне оси 18 поворота рычага. Гибкие плечи 14 в этом примере имеют продольные пазы 23, а на рычагах 22 установлены ограничители поворота 24.
На фиг. 18-20 показано метательное устройство, в котором для натяжения тетивы 5 используется одноручьевой полиспаст.  На жестких плечах 14 установлены под острым углом дополнительные неподвижные стержни 25, на одном конце которых закреплены пружины 16, а на другом конце расположены пазы 26 с блоками 27 полиспастов, через которые перекинуты тросы 28, одним концом закрепленные на пружине 16, а другим – на поворотном блоке 29, через который перекинута и на котором закреплена тетива 5. Блок 27 установлен на оси 30 с возможностью ее фиксации в пазу 26 с помощью резьбовой контровки 31. Тетива 5 закреплена на поворотном блоке с помощью штифта 32.
На фиг. 21 показано метательное устройство с двумя дополнительными рычагами 33 и 34, установленными на жестких плечах 14. На одном конце одного из рычагов  закреплена тетива 5, а в пазу 35 другого с возможностью свободного перемещения вдоль паза расположена ось 36 с блоком 37 полиспаста. Через этот блок перекинута тетива 5.Ось 36 соединена с плечом 14 через пружины растяжения 16, расположенные парами с наружных сторон рычагов 34 и закрепленными за штыри 38.
На фиг. 22 изображен лук, в котором оба плеча 14 снабжены средним 40 и крайним 41 стержнями, причем крайние стержни 41 образуют с плечами 14 горизонтальную полку буквы «Т». Средние стержни 40 обращены в сторону полета стрелы 5. К ним одним концом прикреплены пружины 16 растяжения, к другим концам прикреплены оси 42 с блоками 43 полиспастов, причем тетива 5 закреплена на конце крайнего стержня 41, перекинута через блок 43 полиспаста и через дополнительный блок 44, установленный на конце плеча 14, и далее – через блок 45.
Аналогичная конструкция показана на фиг. 23, где использован двухручьевой полиспаст с дополнительными блоками 46 и 43 и двумя пружинами растяжения 16 с обеих сторон от стержней 40.
На фиг. 24 изображен лук, в котором оба плеча 14 снабжены средним 50 и крайним 51 стержнями. Крайние стержни 51 образуют с плечами 14 горизонтальную полку буквы «Г», и вместе со средними стержнями 50 обращены в сторону, противоположную направлению полета стрелы 2. К среднему стержню 50 одним концом прикреплены пружины растяжения 52, к другому концу которых прикреплены оси 53 с блоками  54 полиспастов. Тетива 5 закреплена на концах плеч 14 и перекинута через блоки 54 полиспастов. Пружины растяжения 52 могут представлять собой скрепленные по периферии пластины, или пакет пластин, имеющих квадратную, прямоугольную, многоугольную, овальную или круглую форму. В данном примере это два пакета прямоугольных пластин, скрепленных по центру.
На фиг. 25-27 показан аналогичный пример выполнения метательного устройства, в котором блоки 55, которые установлены перед прямолинейным участком тетивы 5, выполнены эксцентричными, а тетива 5 перекинута через них дважды.
На фиг. 28-32 показано метательное устройство, в котором тетива 5 закреплена на поворотных блоках 56, выполненных с радиусом переменной величины, например, в виде спирали. Через блоки 57 и 58 полиспаста перекинут дополнительный двойной трос 59. Одна пара концов этого троса перекинута через дополнительные блоки 60, жестко присоединенные с двух сторон к поворотному блоку 56, и закреплена на этих дополнительных блоках 60. Другая пара концов закреплена на среднем стержне 40 с помощью натяжного устройства резьбового типа, содержащего болт 61 с головкой в виде уха, гайку 62 и кронштейн 63.
На фиг. 33-36 показано применение многоручьевого полиспаста 64 для натяжения тетивы 5. Полиспаст (фиг. 34) состоит из верхнего набора блоков 65, свободно сидящих на оси 66, и нижнего набора блоков 67, свободно сидящих на оси 68, которая установлена на скобе 69, соединенной с пружиной 16.
Спортивное метательное устройство, например, лук или арбалет, показанный на фиг. 37-39, содержит рукоять 1 с неподвижными плечами 14 и натяжное устройство тетивы 5, выполненное в виде двуплечих Г-образных рычагов 71 второго рода. Короткие плечи 72 рычагов 71 соединены через пружины растяжения 16, винты 62 с гайками 63 и кронштейнами 64 с плечами 14, Длинные плечи 73 содержат блоки 74, через которые перекинута тетива 5. Короткие плечи 72 обращены в сторону от линии стрелы 2. Регулировочный винт 75 служит для корректировки начального положения рычагов 71 при данной длине тетивы 5. Отвод 76 установлен на плече 14 и служит для отвода участков 77 тетивы 5 от контакта со стрелой 2.
На фиг. 40 показано аналогичное устройство, на длинных плечах 73 Г-образных рычагов 71 которого установлены дополнительные блоки 78, через которые перекинута тетива 5.
R
r
)R/r(  > 1.
На фиг. 41-45 показано спортивное метательное устройство в виде лука, содержащее рукоять 3 с неподвижными плечами 14 и натяжное устройство тетивы 5, выполненное в виде основных двуплечих рычагов второго рода 80, первый короткий конец 81 которых соединен через пружину 16 растяжения с плечом 14, а второй длинный конец 82 содержит блок 74, через который перекинута тетива 5. С каждым рычагом 80 одним концом 83 находится в зацеплении вспомогательный рычаг 84, другой конец 85 которого соединен с неподвижным плечом 14 через трос 86 и дополнительную пружину растяжения 87. Эти вспомогательные рычаги 84 имеют собственные оси вращения 88 и выступы 89, входящие в зацепление с впадиной 90 основных рычагов 80, причем отношение расстояний от оси вращения до окружности зацепления выступов 89 и впадин 90 основных  и вспомогательных рычагов  рычагов больше единицы -
На фиг. 44 показан лук, содержащий рукоять 1 с местом 3 для установки стрелы 2, плечи 4, тетиву 5 и устройство 91 для стабилизации лука в процессе выстрела, закрепленное на рукоятке 1. Это устройство 91 содержит вращающееся с большой скоростью тело 92.
На фиг. 45 показано сечение устройства 91, которое содержит электродвигатель 93, на валу 94 которого закреплено массивное тело в виде диска 95 со вставкой 96 из металла с большим удельным весом, например из вольфрама иди свинца. Двигатель 93 установлен в корпусе 97, закрепленном на рукоятке 1 с помощью резьбового соединения 98, его вал 94 имеет дополнительную опору 99 в виде подшипника качения.
На фиг. 46 показано сечение устройства 91, в котором электродвигатель содержит статор 100, закрепленный неподвижно в корпусе 97, который установлен на рукояти 1, и ротор 101 с обмотками 102, установленными поверх статора 100 с возможностью вращения вокруг оси последнего. Статор 100 может иметь подключенные к источнику электропитания обмотки, или может содержать постоянные магниты. Щетки 103 служат для подачи электрического тока к обмоткам 102 ротора 101 через коллектор 104. Ротор 101 установлен с помощью подшипников качения 105 на валу 106. В этом устройстве ротор 101 с обмотками 102 выполняет функцию массивного диска.
На фиг. 47-49 показано сечение устройства 91 с механическим приводом.
На фиг. 47 и 48 массивный диск 93 установлен и зафиксирован шпонкой 107 на валу 108 с подшипниками 109. Этот вал 108 с помощью системы зубчатых передач 110 соединен с приводным устройством (в примере на фиг. 47 и 48 – это рукоятка 111) таким образом, что передача вращения от рукоятки 111 к валу 108 образует мультипликатор.
Рукоятка 111 посажена на вал 112 с шестерней 113, вращающийся в подшипниках 114. Шестерня 113 передает вращение блокам шестерен 115, 116 и шестерне 117, которая вращает вал 108.
На фиг. 49 показано аналогичное приводное устройство, в котором привод осуществляется от шкива 118 со свободно намотанной на него лентой или тросом 119.
На фиг. 50, 51 показано спортивное метательное устройство в виде лука содержащее рукоять 1 с местом 3 для установки стрелы 2, неподвижные плечи 14 и натяжное устройство тетивы 5, выполненное в виде двуплечих рычагов второго рода 120 с осями 121. Первые концы 122 этих рычагов соединены через пружины 16 с плечом 14 (см. также фиг. 52 и 53), а вторые концы 123 содержат блок 124, через который перекинута тетива 5. На плечах 14 вдоль действия пружин 16 установлены обмотки 125 электромагнитов 126, к якорям 127 которых прикреплены упомянутые пружины 16. Эти якоря 127 тросами 128 прикреплены к первым концам 122 двуплечих рычагов 120, а на рукоятке 1 установлен выключатель 129, соединяющий обмотки 125 электромагнитов с источником питания 126 (см. также фиг. 54).
Стрела 2 прижата к луку гибкой пластиной – кликером 130, образующим одновременно вместе с наковальней 131 дополнительный выключатель 132 (см. также фиг. 54).
Обмотки 125 намотаны на сердечниках 133. Предварительное натяжение тетивы осуществляется с помощью резьбового соединения 134. Между поверхностью якоря 127 и сердечником 133 установлены неэлектропроводные прокладки 135 и 136, изготовленные, например, из электротехнического картона.
На фиг. 55 и 56 показана аналогичная по действию конструкция лука, в которой часть плеч 14 выполнены в виде сердечников 137 обмотки электромагнитов, имеющих площадки 138, обращенные в сторону пружин сжатия 139, а на первых концах 122 каждого рычага 120 установлена пята 140, в которую упирается пружина сжатия 133. Эта пружина другим концом через регулировочный болт 141 опирается на кронштейн 142, закрепленный на конце плеча 14.
На фиг. 57 и 58 показана конструкция лука, содержащая корпус в виде рукояти 1 с местом 3 для установки стрелы 2, упругие плечи 4 и тетиву 5. причем  на рукояти 1 неподвижно установлены одним концом 150 кронштейны 151, на другом конце 152 которых закреплены постоянные магниты 153. На упругих плечах 4 неподвижно закреплены стальные пластины 154 таким образом, что в исходном состоянии, при не вытянутой тетиве 5 плоскость этих пластин контактирует или находится на минимально возможном расстоянии от плоскости постоянных магнитов 153.
На фиг. 59 показан лук, который содержит рукоять 1 с неподвижными плечами 14 и натяжное устройство тетивы 5, выполненное в виде двуплечих Г-образных рычагов 71 второго рода. Короткое плечо 72 рычагов 71 соединено через пружину растяжения 16, винт 62 с гайкой 63 и с помощью кронштейна 64 с плечом 14. Длинное плечо 73 содержит блок 74, через который перекинута тетива 5. Короткие плечи 72 обращены в сторону от линии стрелы 2. Регулировочный винт 75 служит для корректировки начального положения рычагов 71 при данной длине тетивы 5. Отвод 76 установлен на плече 14 и служит для отвода участков 77 тетивы 5 от контакта со стрелой 2. На рычагах 73, содержащих блоки 74, установлены жестко стальные пластины 155. На концах плеч 14 закреплены постоянные магниты 156 таким образом, что в исходном состоянии, при не вытянутой тетиве 5 плоскость пластин 155 контактирует или находится на минимально возможном расстоянии от плоскости постоянных магнитов 156.
На фиг. 60-66 показан лук, содержащий рукоять 1, тетиву 5, упругие, плечи 4 и полочку 3, на которую устанавливается стрела 2, имеющая острие 160 и хвостовик 161 (фиг. 60-61), а также устройство фиксации стрелы 2 при вытянутой полностью тетиве (см. также фиг. 62-66). Это устройство выполнено в виде поворотного рычага 162, соединенного со спусковым крючком 163 валиком 164, и фиксатора 165 стрелы 2, контактирующего с рычагом 162. Фиксатор 165 имеет два захвата 166, входящих в зацепление с выемками 167 в стержне стрелы 2 в зоне острия 160, и выполнен в виде подпружиненного пружиной 168 ползуна с направляющей штангой 169, входящей с возможностью свободного скольжения в отверстиях 170 кронштейна 171, закрепленного на рукояти 1. Движение захватов 166 происходит в пределах пазов  172 в рукояти 1.
На фиг. 67-71 показано спортивное метательное устройство в виде лука, содержащее рукоять 1 с полочкой 175 для установки стрелы 2, тетиву 5, упругие плечи 4 и сигнализатор полного вытяжения тетивы 5. Сигнализатор выполнен в виде закрепленного на рукояти 1 кронштейна 176 с возможностью его фиксации относительно рукояти 1 с помощью осевого зажима 177. На кронштейне 176 установлено звуковоспроизводящее или световое сигнализирующее устройство 178, контактирующее с плечом 4 при полностью вытянутой тетиве 5. Полочка 175 представляет собой две проволочные полупетли, закрепленные на рукояти 1, расстояние между которыми меньше диаметра стержня стрелы 2.
На фиг. 72-74 показано аналогичное устройство с гибкими 4 плечами и с рычагами 120.
На фиг. 75-79 показаны примеры выполнения сигнализирующего устройства 178.
На фиг. 75 показано звуковоспроизводящее устройство, которое выполнено в виде эластичной емкости 200, закрепленной на кронштейне 176, с установленных в ее стенках пневматических акустических устройств 201, например, свистков.
На фиг. 76 показано звуковоспроизводящее устройство, которое выполнено в виде электронных генераторов звуковой частоты 202, получающих электрические колебания звуковой частоты от модулятора (мультивибратора) 203, подключенного к источнику питания 204 через выключатель 205. Устройство собрано в корпусе 206 и закреплено на кронштейне 176.
На фиг. 77-79 показано звуковоспроизводящее устройство, которое выполнено в виде колокольчиков 207, закрепленных в корпусе 208 на упругих пластинах 209. В корпусе 208 установлен с возможностью вертикального (по чертежу) перемещения подпружиненный пружиной 210 штырь 211, имеющий выступы 212, направленные в сторону колокольчиков 207.
На фиг. 80-81 показана рукоять 1 лука  с полочкой  175 для установки стрелы 5, и прицел с мушкой 220, закрепленный на рукояти 1. Прицел выполнен в виде пластины  221 с криволинейным пазом 222 и поворотной балки 223, резьбовая ось поворота которой 224 закреплена на пластине 221. Балка 223 имеет штырь 225, входящий в упомянутый паз 222.  Мушка 220 установлена на резьбовом стержне 226 с контргайкой 227 и имеет корректирующие дистанцию прицеливания штырьки 228. Положение балки 223 фиксируется контргайкой 229.
На фиг. 82-85 изображен лук 230 с тетивой 5 и стрелой 2, имеющей стержень 231 с наконечником 232, оперение 233 и хвостовик 234 с пазом 235 для сопряжения с тетивой 5. Хвостовик 234 имеет устройство для сцепления стрелы 5 с тянущей рукой 236 стрелка, выполненное в данном примере в виде двухсторонней выемки 237, лежащей в пределах длины хвостовика 234. Указательный 238 и средний 239 пальцы  тянущей руки 236 уложены в выемки 237 и сжимают хвостовик 234 стрелы 2.
На фиг. 86-88 изображена стрела 2, имеющая наконечник 250, выполненный в виде удлиненного тела аэродинамической формы типа веретена с малым коэффициентом лобового сопротивления, причем центр тяжести 251 этого тела смещен относительно оси 252 стержня  стрелы 2, на противоположной стороне от центра тяжести 251 к этому телу жестко прикреплено аэродинамическое крыло 253.
На фиг. 89 показана стрела 2, у которой в наконечнике 260, изготовленном из неэлектропроводного материала, установлено два штыря 261, заостренные концы 262 которых выступают перед наконечником 260 в направлении полета стрелы. Два других конца соединены с установленным в наконечнике 260 пьезоэлектрическим элементом 263, за которым с возможностью перемещения вдоль отверстия 264 наконечника 260 размещен подпружиненный в сторону стержня 265 стрелы  2 массивный ударник 266.
На фиг. 90-93 показано натяжное устройство для лука 230, содержащее управляемый фиксатор стрелы 2, и имеющий корпус 270 с выемкой 271 под хвостовик 272 стрелы 2. Управляемый фиксатор выполнен в виде упругой пластины 273 с выступом 274 на конце, входящим в зацепление с зацепом 275 стрелы 2 при ее установке в устройство. В эту упругую пластину 273 упирается подвижный в плоскости ее упругого перемещения штырь 276, установленный в корпусе 270 с возможностью воздействия на него пальцем тянущей руки 236, в данном примере – большим пальцем 277. Для установки стрелы 2 в выемку 271 хвостовик 272 имеет паз 278.
Лук, изображенный на фиг. 1 – 7 работает следующим образом.
λ
α
В начале вытяжения тетивы 5 (фиг. 3) гибкие пластины 7 испытывают относительно небольшое усилие почти чистого сжатия и не теряют устойчивости. В дальнейшем (фиг.4) это усилие увеличивается, угол раскрытия тетивы  уменьшается. Затем (фиг. 5) угол  раскрытия стыка между плечом 4 и пластиной 7 в связи с сильным изгибом плеча 4 увеличивается до критического значения, когда тетива 5 начинает отходить от пластины 7, и усилие от тетивы начинает передавать на пластину 7 заметное опрокидывающее усилие. В этом положении угол раскрытия тетивы почти не отличается от предыдущего.
При дальнейшем вытяжении тетивы 5 появившееся опрокидывающее усилие на пластине 7 приводит к тому, что она теряет устойчивость и прогибается (фиг. 6). Угол раскрытия тетивы остается практически прежним, прежним остается и усилие вытяжения тетивы в связи с прогибом пластин 7.
Далее (фиг. 7) при небольшом увеличении усилии происходит окончательное вытяжение тетивы 5, и стрелок выпускает стрелу 2.
Преимущества этой конструкции по сравнению с обычной состоит в следующем:
- активная длина лука при не вытянутой тетиве (в условиях переноски готового к использованию лука) существенно меньше, т.е. лук более компактен;
- примерно половина длины вытяжения тетивы происходит с постоянным, близким к максимально возможному, усилием, что позволяет существенно увеличить энергию, передаваемую стреле в процессе выстрела, или оставить энергию прежней, при уменьшении усилия вытяжения тетивы.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
На фиг. 8-9 показана аналогичная конструкция лука, в которой введена регулировка упругой деформации плеч 4 с помощью перемещаемых относительно рукоятки 1 выступов 11, закрепленных на кронштейнах 12.  Это позволяет регулировать дистанцию вытяжки тетивы 5 и момент раскрытия пластин 7, т.е. «подстраивать» лук к конкретному стрелку с его антропометрическими данными и физическими возможностями. В луке, изображенном на фиг. 10 эта регулировка предполагается путем изменения диаметра роликов, которые и являются ограничивающими прогиб плеч 4 выступами.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
На фиг. 11-13 показан лук с неподвижными жесткими плечами 14 и поворотными рычагами 15, соединенными через пружины растяжения 16 и резьбовые устройства предварительного натяжения тетивы 5 с плечами 14.
В этой конструкции даже небольшая вытяжка тетивы 5 приводит к значительному растяжению пружин 16 и, соответственно – к большому усилию на тетиве. Затем, (фиг. 13) вытяжение тетивы происходит при практически одинаковом усилии, т.е. растяжения пружин 16 незначительно.
Это позволяет получить максимально возможную работу тетивы при ее спуске при данном усилии натяжения. В этой конструкции тетива давит с максимальным усилием практически до самого конца вылета стрелы из лука, что повышает его мощность.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
Аналогично работает лук, конструкция которого показана на фиг. 14 - 17. Отличие здесь состоит в том, что за счет формы рычагов 22 в конце вытяжения тетивы 5 усилие на тетиве снижается, т.к. вырастает длина плеча воздействия тетивы на рычаг 22. Это способствует возможности длительного удержания тетивы 5 в вытянутом состоянии во время прицеливания и дает возможность стрелку более тщательно прицелиться, что повышает точность выстрела.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
На фиг. 18-20 показана компактная конструкция лука с одноручьевым полиспастом. При вытяжении тетивы 5 она вращает блоки 29, которые, в свою очередь, тянут тросы 28 и растягивают пружины 16. То есть, конструкция за счет  наличия стержней 25 как бы «сложена» в вертикальной плоскости и поэтому очень компактна. Величина предварительного натяжения тетивы 5 регулируется путем перемещения блоков 27 и их фиксации на оси 30 с помощью контровки 31.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
Похожая конструкция лука изображена на фиг. 21. Ее отличие от предыдущей состоит в том, что натяжение тетивы 5 организовано подпружиненным блоком 37 полиспаста, который является подвижным. В этом случае проявляется классическое свойство полиспастов – выигрыш в силе, проигрыш в расстоянии. То есть, большой вытяжке тетивы 5 (большому усилию, прикладываемому к тетиве) соответствует малое перемещение блока 37 и, следовательно, малая величина растяжения пружины 16.  Это очень выгодно, т.к. позволяет сократить вертикальный размер лука, а также уменьшить силы инерции рабочего (при спуске тетивы) хода пружины 16 и блока 37, которые тормозят скорость перемещения тетивы на рабочем ходе.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
Работа конструкции, изображенной на фиг. 22 не отличается от вышеописанной. Разница состоит в том, что она конструктивно и технологически очень проста, и может быть также использована для арбалетов.
В конструкции лука, показанной на фиг. 23, использован двойной полиспаст, что дает возможность применять очень жесткие пружины 16, ход которых очень мал при нормальной вытяжке тетивы 5. Соответственно, очень малы будут и силы инерции. Кроме того, чем меньше рабочий ход пружины, тем дольше она сохраняет свои упругие свойства, что очень важно для стабильной стрельбы.
На фиг. 24 показана конструкция лука, в котором механизм натяжения тетивы находится со стороны стрелка и представляет собой одноручьевой полиспаст. В этом случае распределение массы лука лучше, чем при нахождении механизма натяжения на противоположной стороне лука, т.е. с наружной стороны относительно рукоятки 3, и лук более устойчив в руке стрелка. Это стало возможным благодаря использованию пластинчатых пружин растяжения 52, которые безопасны, и в случае разрушения не представляют собой угрозы для стрелка в отличие от витых пружин.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
На фиг. 25-27 показан лук, аналогичный по устройству луку, показанному на фиг. 24. Отличие состоит в том, что окружности блоков 55 эксцентричны их осям поворота, что позволяет увеличить рычаг воздействия тетивы 5, и уменьшить усилие тянущей руки стрелка в конце вытяжения тетивы (фиг. 27). Для того, чтобы тетива 5 не проскальзывала по блокам 55, она перекинута через них дважды, и при вытяжении тетивы 5 работает как «удавка» на блоке 55, увеличивая трение по мере увеличения силы вытяжения тетивы 5. Уменьшение усилия в конце вытяжения тетивы положительно влияет на точность выстрела.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
На фиг. 28- 32 показана конструкция и работа лука с одиночным полиспастом, у которого двойной трос 59 закреплен на цилиндрическом блоке 60. Предварительное натяжение троса 59 осуществляется болтом 61. При этом пружина 16 растягивается, а усилие натяжения передается на блок 60 в виде крутящего момента. Блок 60 неподвижно закреплен на спиралевидном блоке 56, и поэтому при вытяжении тетивы 5 вместе с блоком 56 поворачивается и блок 60. Преимущество такой конструкции состоит в том, что растяжение и, следовательно, усилие пружины 16 зависит только от угла поворота блоков 56, на которых закреплена тетива 5, и совершенно не зависит от формы блока 56.  Это позволяет при конструировании и изготовлении лука «подгонять» характеристики процесса вытяжения тетивы 5 и зависимости усилия, действующего на стрелу 2 при спуске тетивы от проходимого ей расстояния в процессе вылета из лука, под антропологические и физические данные стрелка, или под условия, при которых производится выстрел.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
На фиг. 33-36 показаны различные варианты применения многоручьевых полиспастов. Основной смысл таких конструкций – добиться номинального хода тетивы при минимальном растяжении пружины 16, что повышает стабильность выстрела и его «резкость», т.к., чем меньше растяжение пружины, тем меньше скорость ее деформации, меньше ускорение и ниже силы инерции, препятствующие, началу движения тетивы при выстреле.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
L
На фиг. 37-39 показано устройство и работа лука с Г-образными рычагами. При вытяжении тетивы 5 пружины 16 растягиваются, усилие на тетиве растет. Одновременно, чем на больший угол поворачиваются рычаги 73, тем меньше длина рычага , создающая крутящий момент, от которого зависит сила, с которой происходит вытяжение тетивы 5. Таким образом, рост усилия на тетиве 5 растет медленнее, чем растягиваются пружины 16. Это позволяет сделать зависимость усилия на тетиве 5 от величины ее вытяжения более пологой при большом усилии предварительного натяжения тетивы 5. Такая характеристика увеличивает работу, которая может быть выполнена тетивой 5 при выстреле при меньшем конечном усилии ее натяжения, что повышает мощность выстрела.
Аналогично работает лук, изображенный на фиг. 40, в котором использован двойной полиспаст.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
На фиг. 41-43 показано устройство и работа лука с двуплечими рычагами 80 и вспомогательными рычагами 84.
А
А
В
В
1
2
1
2
В исходном состоянии пружины 16 и 87 через рычаги 80 и 84 осуществляют предварительное натяжение тетивы 5. При этом их действие зависит от силы пружин и их предварительного натяжения при сборке и регулировке лука, а также от расстояния от места крепления пружин к рукояти 14 до осей рычагов, к которым они прикреплены. Для пружин 87 – это расстояние  на фиг.41 и 42 и расстояние  на фиг. 43, а для пружин 16 – это расстояние  на фиг. 42 и  на фиг.43.
В
В
1
2
При вытяжении тетивы 5 от исходного состояния до конечного, рычаги 80 поворачиваются на небольшой угол, и поэтому расстояния  и тпрактически равны, рост усилия на тетиве 5 из-за работы пружины 16 представляет собой обычное явление для рычажных луков.
R
r
А
А
2
1
В связи с тем, что радиус  окружности, по которой происходит поворот впадины 90 кратно больше, чем радиус  поворота находящегося в зацеплении с ней выступа 89, поворот рычага 84 происходит на гораздо больший угол, в связи с чем расстояние становится намного меньше, чем . Поэтому, несмотря на то, что пружина 87 удлиняется, и ее усилие растяжения растет, воздействие этой пружины через рычаг 84 на рычаг 80, и, следовательно, на силу вытяжения тетивы 5 снижается.
Таким образом, в начале вытяжения тетивы 5 сила пружин 16 и 87 оказывают прямое совместное действие, и в этот период выстрела сила этого вытяжения максимально возможная. В процессе вытяжения тетивы пружина 16 продолжает оказывать прямое воздействие, а воздействие пружины 87 снижается.
Это обстоятельство позволяет в начале процесса вытяжения (и, соответственно, в конце процесса спуска, когда тетива 5 заканчивает разгонять стрелу 2) иметь на тетиве 5 максимально возможное усилие, а зависимость силы натяжения от длины растяжения сделать более пологой. Это снижает конечную силу вытяжения тетивы при сохранении мощности лука, что положительно сказывается на точности стрельбы. Либо, если это необходимо, можно сохранить большое усилие вытяжения тетивы, и при этом получить гораздо более мощный выстрел.
Данное техническое решение может быть использовано и при создании арбалетов.
На фиг. 44 и 45. показано простейшее устройство для стабилизации лука во время выстрела. Стабилизация производится за счет крепления на рукояти 1 лука в то место, где обычно крепится инерционный стабилизатор в виде различной формы и конструкции штырей, массивного тела 92, например, диска 95, который вращается с большой частотой электродвигателем 93.
В данной конструкции используется Кориолисово ускорение, то есть «эффект волчка», или «гироскопический эффект».
Раскрученный до начала выстрела массивный диск 95, оказывает сопротивление колебаниям лука в вертикальной и горизонтальной плоскости.
Конструкция очень компактна, особенно по сравнению с традиционными штырями, размер которых доходит до метра в длину и более, что позволяет упростить процесс выстрела, снизить влияние на него бокового ветра, и использовать стабилизатор в условиях спортивной охоты.
В конструкции, изображенной на фиг. 46, в качестве массивного диска используется ротор 101 электродвигателя, основную массу которого составляют электрические обмотки 102. Такое исполнение дополнительно повышает компактность стабилизатора.
На фиг. 47-49 показан стабилизатор инерционного типа с механическим приводом, который осуществляется путем вращения рукоятки 111 (фиг. 48) или путем тянущего рывка троса 119, который обмотан вокруг шкива 118 (фиг. 49).
Перед производством выстрела стрелок вращает рукоятку 111, раскручивая через систему шестерен (мультипликатор) 110 массивный диск 93, после чего производит прицеливание и выстрел. Диск 93 при этом вращается по инерции, выполняя свою функцию.
Аналогично производится выстрел с использованием стабилизатора, показанного на фиг. 49. Здесь раскручивание диска 93 производится путем тянущего движения, при котором трос 119 вращает шкив 118.
На фиг. 50-54 показана конструкция рычажного лука, в котором к усилию пружины растяжения добавляется сила тянущего электромагнита, причем включение питание электромагнита осуществляется вручную нажатием выключателя 129, а его срабатывание происходит, когда стрела 2 выходит из под кликера 130, что обеспечивает постоянную силу воздействия на стрелу 2 в момент выстрела.
Стрелок при производстве выстрела вставляет стрелу под кликер 130, отсоединяя его от наковальни 131, прицеливается, включает выключатель 129 и начинает вытягивать тетиву 5. При этом (см. фиг. 52 и 53) тетива 5 через рычаги 120 и тросы 128 натягивает пружины 16, закрепленные через корпусы электромагнитов 126 на плечах 14. Замыкание выключателя 129 не приводит к включению обмоток 125 электромагнитов, т.к. второй выключатель 132 (см. фиг.54) еще разомкнут, и поэтому усилие на тетиве определяется только параметрами пружин 16.
После того, как тетива полностью вытянута, стрела 5 выскальзывает из под кликера 130, и он под действием своих упругих свойств соединяется с наковальней 131, подключая, таким образом, электромагниты 125 к источнику питания 126.
В это же момент стрелок, услышав щелчок кликера 130 по наковальне 131, отпускает стрелу 5.
Включение электромагнитов 125 приводит к резкому повышению усилия, действующему на тетиву 5, т.к. на якорь 127 при включении обмоток 125 начинает действовать магнитное поле, втягивающее якорь в направлении обмоток 125, т.е. в направлении действия пружин 16.
Таким образом, в момент отпускания стрелком тетивы 5 ее усилие возрастает на величину тянущей силы электромагнитов 126, которая усиливается по мере вхождения якоря 127 в сердечник 133, т.к. «полка» якоря приближается к сердечнику 133. Данное обстоятельство компенсирует ослабление воздействия тетивы 5 на стрелу 2 при использовании только пружин 16 по мере движения тетивы 5 при выталкивании стрелы 2.
В данной конструкции возможно снижение усилия вытяжения тетивы 5 до минимального, необходимого для удержания лука в устойчивом состоянии во время выстрела - это примерно 8-10 килограмм силы. Но в то же время обеспечить высокую мощность лука за счет силы электромагнитов, которой достаточно с избытком для стрельбы на максимальную спортивную дистанцию (90 метров) и для спортивной охоты на крупного зверя. Снижение же усилия стрелка при натяжении тетивы существенно повышает точность выстрела.
В конструкции, изображенной на фиг. 55 и 56 использован тот же принцип, и ее работа пояснений не требует. Разница с предыдущей конструкцией состоит в использовании пружин сжатия 133 и использования части плеч 14 для конструкции электромагнитов.
На фиг. 57 и 58 показано применение постоянных магнитов в конструкции луков с упругими плечами.
В исходном состоянии постоянные магниты 153, установленные на кронштейнах 151, контактируют со стальными пластинами 154, установленными на плечах 4. При вытяжении тетивы 5 плечи 4 прогибаются и с большим усилием «отрываются» от магнитов 153. Это усилие сопоставимо по величине с усилием полного вытяжения тетивы 5. Затем производится обычное вытяжение тетивы 5 и ее отпускание при производстве выстрела.
Когда плечи 4 распрямляются, подходя к исходному состоянию, пластины 154 попадают в магнитное поле магнитов 153 и снова ускоряются, «подталкивая» стрелу 2 в конце выстрела. Это позволяет придать стреле 2 большую скорость, а луку – большую мощность, потому что тетива 5 не отстает от стрелы в конце своего рабочего движения. Данная конструкция либо увеличивает мощность лука, либо оставляет ее прежней, снижая конечное усилие вытяжения, что положительно сказывается на точности выстрела.
Применение электромагнитов и постоянных магнитов аналогично вышеописанным конструкциям может быть использовано и при создании арбалетов.
Аналогично работает и лук, изображенный на фиг. 59.
На фиг. 60-66 показан лук с фиксацией стрелы 2 при вытянутой полностью тетиве 5.
Стрелок сначала «заряжает» лук, нажав на спусковой крючок 163, который поворачивает валик 164, что приводит к повороту рычага 162. Этот рычаг, в свою очередь, давит на подпружиненный пружиной 168 фиксатор 165 и поднимает его вместе с захватами 166. Под этими захватами образуется место, в которое вставляется стрела 2, после чего стрелок производит вытяжение стрелы 2 до упора ее наконечника 160 в рукоять 1 и отпускает рычаг 163. Под действием пружины 168 фиксатор 165 опускается, и захваты 166 входят выемки 167, фиксируя стрелу 2. Лук оказывается «заряженным», и выстрел производится в нужный момент путем нажатия на спусковой крючок 163. Такая конструкция позволяет стрелку неопределенно долго передвигаться с луком, готовым к выстрелу, что очень важно для спортсменов-охотников, и повышает точность стрельбы.
На фиг. 67-71 показана конструкция лука, в которой отсутствует кликер, и которая может использоваться преимущественно при спортивной стрельбе по мишени, когда нужно с высокой точностью вытянуть стрелу на одну и ту же величину при каждом выстреле, чтобы сделать выстрел стабильным. В этом случае стабильность вытяжении тетивы 5 достигается за счет срабатывания светового или звуковоспроизводящего устройства-сигнализатора 178, установленного на кронштейне 176, положение которого может регулироваться путем поворота относительно плеч 4. При вытяжении тетивы на нужное расстояние плечо 4 давит на сигнализатор 178, и он издает звуковой или световой сигнал, по которому стрелок отпускает тетиву.
На фиг. 72 показано применение такого сигнализатора в блочном луке, на фиг. 73 и 74 – в рычажном луке.
Преимущество такой конструкции состоит в следующем:
1. Нет никаких ограничений на длину стрелы, которые имеются в конструкциях с сигнализатором в виде кликера.
2. Можно использовать простейшие полочки для укладки стрелы, и нет необходимости в использовании плунжера для стабильного положения стрелы относительно рукояти.
3. Повышается скорость заряжания лука, что очень важно на соревнованиях, когда время выпуска серии стрел ограничено временем.
На фиг. 75-79 показаны некоторые конструкции сигнализаторов.
На фиг. 75 показан сигнализатор в виде эластичной емкости 200 со свистками 201. При нажатии упругого плеча 4 лука на емкость 200, она деформируется, ее объем уменьшается, и находящийся в ней воздух выходит через свистки, издавая звук.
На фиг. 76 показан сигнализатор, срабатывающий при нажатии рычага 120 на выключатель 205. При этом происходит подключение источника питания 204 к мультивибратору 203, который генерирует переменный электрический сигнал звуковой частоты, и подключенные к нему генераторы звуковой частоты (динамики) 202 издают звук.
На фиг. 77-79 показана конструкция сигнализатора, в котором звук издают колокольчики 207. При нажатии рычага 120 на штырь 211, он опускается, и своими выступами 212 нажимает на колокольчики 207, упругие пластины 209 прогибаются, запасая потенциальную энергию. При дальнейшем ходе рычага 120 штырь 211 минует колокольчики 207, освобождая их, и упругие пластины 209 начинают колебательное движение, в результате чего закрепленные на них колокольчики 207 издают звук.
На фиг. 80 и 81 показан лук с прицелом. Как и обычный лучный прицел, данная конструкция требует пристрелки по мишени, установленной на дистанциях выстрела. При этом на пластине 211 напротив штыря 225 для каждой дистанции делается отметка, которая соответствует вертикальному отклонению баллистической траектории стрелы.
Мушка 220 при пристрелке выставляется по одному из штырьков 228 путем поворота резьбового стержня 226, ее фиксация производится контргайкой 227.
Например, при пристрелке на дистанцию 60 метров (всего для стрельбы на открытом воздухе используется 5 дистанций – 30, 50, 60, 70 и 90 метров) пристрелка идет по среднему штырьку из трех. Тогда для дистанции 50 метров линии прицеливания соответствует промежуток между средним и первым (слева) штырьком, для дистанции 30 метров – этот первый штырек, для дистанции 70 метров – промежуток между средним и крайним справа штырьком, а для дистанции 90 метров – этот правый крайний штырек. Эта корректировка позволяет учесть угол в горизонтальной плоскости между линией прицеливания «зрачок лучника – мишень» и фактической линией полета стрелы 2.
Такое устройство прицела позволяет оперативно менять его настройку в процессе соревнований, а также, что еще более важно – во время спортивной охоты, когда зачатую на корректировку прицела стрелок имеет не более 1-й, 2-х секунд.
На фиг. 82-85 показан лук со стрелой 2, в хвостовике 224 которой сделан паз 235 для тетивы 5 и двусторонняя выемка 237 для удержания тетивы 5 рукой стрелка 236 между пальцами 238 и 239.  Вытяжение тетивы 5 происходит путем тянущего усилия руки 236, которое передается тетиве 5 через стержень стрелы 2. После полного вытяжения тетивы 5 стрелок расслабляет пальцы руки, стрела 2 «выскальзывает» из пальцев 238 и 239 и под действием тетивы 5 начинает движение в сторону мишени.
Преимущество такой конструкции состоит в том, что как вытяжение, так и выпуск стрелы 2 происходит точно по оси стрелы 2. В то же время в обычной конструкции выпуск стрелы 2 сопровождается скатыванием тетивы 5 с пальцев тянущей руки в сторону тела стрелка. Это приводит к изменению положения стрелы, и это скатывание практически не может быть стабильным, что отрицательно влияет на точность попадания.
На фиг. 86—88 показана стрела 2 с наконечником 250 в виде тела аэродинамической формы типа веретена, центр тяжести 251 которого смещен относительно оси 252 стержня стрелы 2 (для обеспечения устойчивости в вертикальной плоскости), а на противоположной стороне от центра тяжести 251 к стержню жестко прикреплено аэродинамическое крыло 253.
F
G
С
ρ
V
S
V
F
Будучи выпущенной из лука или арбалета, эта стрела летит в течение определенного времени практически не отклоняясь по вертикали от первоначального направления, т.к. несущая способность  крыла 253 примерно равна весу  стрелы в некотором диапазоне ее скорости, от которой и зависит аэродинамическая подъемная сила крыла 253. Эта сила определяется по формуле , где  – постоянный коэффициент подъемной силы (определяется для данного типа крыла и диапазона скоростей экспериментально), - плотность воздуха, – скорость стрелы,  – площадь крыла в плане. Таким образом, в некотором диапазоне скоростей  подъемная сила  будет примерно одинаковой, т.к. остальные члены уравнения являются постоянными величинами.
Это существенно упрощает прицеливание и увеличивает точность выстрела, особенно на небольших дистанциях, примерно 25-50 метров, когда скорость стрелы меняется еще мало.
На фиг. 89 показана стрела 2 с наконечником 260, изготовленным из неэлектропроводного материала, например, стеклотекстолита или жесткой резины, в котором установлено два штыря 261 с острыми концами 262, выступающими перед наконечником 260 в направлении полета стрелы. Два других конца штырей подсоединены к пьезоэлектрическому элементу 263, от которого пружина отжимает ударник 266. При выпуске стрелы под действием сил инерции (стрела ускоряется) и пружины ударник 266 прижимается к стержню 265. При полете стрела замедляется, силы инерции меняют направление, но ударник 266 продолжает прижиматься к стержню 265 под действием пружины. При достижении цели острые концы 262 штырей 261 «впиваются» в нее, наконечник 260 ударяется о поверхность цели, стрела резко тормозиться, и силы инерции толкают ударник 260 по направлению к пьезоэлектрическому элементу 253. Ударник 260 сжимает пружину и ударяет по этому элементу, в результате чего тот вырабатывает высокое электрическое напряжение – несколько киловольт. Это напряжение вызывает у цели электрический шок и обездвиживает ее на время, необходимое для подхода к ней стрелка. Такая работа стрелы позволяет повысить гуманность охоты на крупных птиц и мелких зверей. Кроме того, ее полезно использовать для работы биологов, проводящих наблюдение за птицами и животными, когда требуется провести с ними какие-то манипуляции научного характера без умерщвления.
На фиг. 90-93 показано натяжное устройство для лука 230 с фиксатором стрелы 2, который действует по оси стрелы во время ее выпуска. Стрелок держит фиксатор в тянущей руке 236, а стрела 2 вставлена в этот фиксатор.
На фиг. 91 и 92 показан процесс установки стрелы 2 в фиксатор. Стрелок, например, левой рукой (не показана), надевает хвостовик 272 стрелы 2 на тетиву 5, затем направляет хвостовик 272  вовнутрь фиксатора (в выемку 271), который он удерживает пальцами правой руки 236, прижав корпус 270 к ладони (фиг. 91). .Затем (фиг. 92) он надевает паз 278 стрелы 2 на штырь 276, и большим пальцем 277 нажимает на этот штырь, отжимая пластину 273 вниз, и давая хвостовику 272 пройти до конца выемки 271. После упора хвостовика 272 стрелы 2 в дно этой выемки, стрелок отпускает штырь 276, и пластина 273, распрямляясь, встает своим выступом 274 в зацеп 275. В результате этих действий стрела 2 оказывается зафиксированной своим хвостовиком 272 в фиксаторе в направлении своей оси. Затем стрелок тянет фиксатор указательным, средним и безымянным пальцами, вытягивая тетиву 5 самой стрелой 2, на нужную величину, после чего нажимает большим пальцем 277 на штырь 276, и этот штырь, уходя вниз, освобождает стрелу 2, происходит выстрел.
Так же как и в конструкции лука, изображенного на фиг. 82-85, вытяжение тетивы и выпуск стрелы 2 происходит точно по оси стрелы без скатывания тетивы в сторону, что так же повышает точность выстрела. Однако, применение изображенного на фиг. 90-93 фиксатора позволяет вытягивать тетиву с большой силой, практически – максимальной силой, доступной для стрелка, и дает возможность стрелять на большие расстояния, в том числе тяжелыми (35 граммов и более) охотничьими стрелами.
Таким образом, следует признать, что техническая задача - повышение основных эксплуатационных свойств метательных устройств – луков и арбалетов – полностью выполнена.