Zostało poruszone bardzo wiele tematów na raz, jest ciężko ustosunkować się do wszystkich jednocześnie. Ale na tym właśnie polega piękno łucznictwa, że dotyka wielu działów nauki jednocześnie. Napiszę pokrótce z czym się zgadzam z z czym nie, oczywiście to tylko moje zdanie.
Drewno rezonansowe jest dlatego, że ma wysoką szybkość przewodzenia drgań, i wysokie tłumienie przez promieniowanie, czyli przez przekazywanie drgań do powietrza. Tutaj podam konkretne dane, również przeciętne drewno
- sosnowe - prędkość dźwięku 4760 m/s, tłumienie prze prom. 4.577 * 10-7 cm^4/(s*g) - dla słabego Younga (na zginanie) 12000 MPa. Ale sam posiadam strzałę z sosny o module 18000 MPa i gęstości 620 kg/m3(pomiary własne) co dawałoby prędkość dźwięku w drewnie 5388 m/s, a tłumienie 4,345 *10^-7
(jednostki tłumienia mogłem źle przeliczyć - chodzi mi tylko o porównanie wielkości) - czyli mimo wzrostu sztywności wzrosła też waga i rezonans spadł
- świerk przeciętny - 4790 m/s, tłumienie 5,0957
- przeciętny cis o module przy gięciu 9100 MPa (porównywalny z bielą akacji, pomiar cisu zrobił Rafals, pomiar bieli ja) - prędkość 3600 m/s, tłumienie przez promieniowanie 2,6866
Z tego porównania widać wyraźnie dlaczego cis się nie nadaje na skrzypce, danych dla klonu nie posiadam. Natomiast możliwe ugięcie dla cisu:sosna:świerk jest jak 0,1:0,07:0,06 co pokazuje dlaczego cis się lepiej sprawdza w łukach. Jest miękki a sosna sztywna. Ale takie ugięcie jak cis posiada wiele innych gatunków. Co najciekawsze większe ugięcia mają kasztanowiec i lipa, która przebija wszystko 1,4 !
Kolejność wytrzymałości na rozciąganie (tym razem nie na zginanie) cis/sosna/świerk 108/84/94 MPa, co przy dużej sztywności sosny wobec małej cisu czyni ją kruchą.
Z drugą tezą tym razem nie mogę się zgodzić. Każdy materiał napręża się w sposób liniowy od zera do maks. Jak powiedzieliśmy geometria jest jedna dla wszystkich materiałów. Jeśli zrobimy jednakowe refleksy (długość i kąt odchylenia) to wykres dla każdego materiału będzie miał taki sam kształt, choć wartości siły będą się różnić. Ale niemożliwe jest zrobienie łuku o liniowej sile naciągu bez bloczków, np. 20kg przez cały powerstroke. A i nawet z bloczkiem byłyby trudności. Chyba że źle zrozumiałem wypowiedź o liniowej (stałej ?) sile naciągu.
Ale tak wytrzymałość zmęczeniowa nowoczesnych materiałów jest wyższa, wytrzymają więcej cykli napinania, choć powiadają, że carbon jest kruchy. Tutaj istotna będzie także udarność, niestety dla cisu jej nie znam ani stali, szkła i carbonu.
Udarność hikora 0,154; wenge 0,1175; akacja 0,114; jabłoń 0,112; brzoza 0,1; orzech 0,095; grab/jesion/buk/morwa 0,08; dąb szypułkowy 0,075; sosna/modrzew 0,07; jawor/klon 0,065, wiąz/jodła 0,06; czeremcha ameryk. 0,052; świerk/lipa/olcha/topola 0,05; osika 0,04
Myślę że ta kolejność także wiele nam mówi o przydatności gatunków dla łucznictwa.
Twardości idą następująco
Lignofol równoległy 157, grab 89, akacja 87, hikora 83, jabłoń (dzika) 79, buk 78, jesion 76, klon 75, wiąz 74, orzech 72, jawor 67, dąb szypułkowy 65, Iglaki - modrzew 38, jodła 31, sosna 30, świerk 28. Ale to nie twardość decyduje o sztywności, a jeśli już to raczej tylko na sztywności na ściskanie.
Ale trzeba także zauważyć, że wytrzymałość dobrze zaprojektowanego i nieprzeciążonego łuku także jest znaczna. Jeśli nie strzelać suchaczami (bez strzały, lub z uszkodzoną osadą) z cięciwy ze Spectry (co zrobiłem z zeszłą niedzielę) to łuk może służyć wiele lat. A przy suchaczu najpierw pęka klej niż drewno. Wbrew twierdzeniom producentów, i ostatnimi pogłoskami wśród stolarzy żaden klej nie jest mocniejszy niż lite drewno. Oczywiście mogę przytoczyć tutaj parametry niektórych klejów (choć producenci skrzętnie je ukrywają - podając wytrzymałości na inne sprawy np. odrywanie) , ale są one na poziomie naturalnej ligniny. Nawet epoksydy są słabsze niż drewno łucznicze. Powiem że u mnie ile razy pękł łuk to najpierw puścił klej z wikolowatych (również najdroższej marki), równo na spoinie bez żadnych zadr drewna (akurat to była akacja).
Z inercją uderzenia stali raczej się zgadzam, nawet byłbym w stanie w przyszłości ją jakoś policzyć, ale tylko jeśli miałbym konkretne dane, rzeczywistego łuku, oczywiście bez uwzględnienia rozciągliwości cięciwy. Co do wrażliwości ciężkiego układu na masę strzały to mam mieszane uczucia. Ale na pewno łuk który ma dużą sprawność na lekkich strzałach tym bardziej będzie sprawniejszy na cięższych. A ci do wzrostu masy na efektywność w ciężkim bojowym longbow ze ścięgnami to też jest granica. Tu link do efektywności na ciężkich strzałach z ciężkimi grotami i z lżejszymi.
http://kusznictwo.org/forum/viewtopic.p ... 0&start=20Jest to dziwne ale w tym przypadku strzały lżejsze odbierają równie wiele energii co cięższe.
"W przypadku stali pustej w środku rurki a litego pręta, pozwolę sobie nie zgodzić z tezą jakby rurka była lepsza. Odwrotnie pełny pręt mógłby mieć mniejszą masę przy zachowaniu tej samej sztywności, co rurka. Wynika to z momentów bezwładności poszczególnych figur, po prostu trzeba by było go ścieniować. Efekt - byłby lepszy i lżejszy" -
odwołuję tą tezę. Szwedzi ośmielę się to powiedzieć, nie znali się na wytrzymałości materiałów, a przekrój V jest zupełnie błędny nie tylko ze względu na wytrzymałość, co więcej de facto zamiast być lżejszy to jest cięższy. Ja to mogę konkretnie obliczyć ile to będzie miało spinu a ile wagi, a ile miałby wagi pręt okrągły lub kwadratowy o jednakowym spinie. To są rzeczy dawno opisane, lecz trudne bez znajomości zaawansowanej inżynierii.
Reasumując jeśli będę znał parametry dwóch konkretnych istniejących łuków ze szkła i stali 50HS to jestem w stanie podać prędkości wylotowe i sprawności obu łuków, dla dowolnej wagi strzały. Pod warunkiem że będą to płaskie, proste ramiona (lub od biedy w przekroju D). Potrzebuję znać długość od gryfu do majdanu (majdan sztywny oczywiście tak jak w kuszy), grubość szerokość przy majdanie i przy gryfie oraz długość naciągu strzały i BH cięciwy. Muszą to być rzeczywiste, istniejące łuki aby uniknąć problemów z wytrzymałością, czy to możliwe do wykonania czy raczej złamane będzie. Gęstości i moduły Younga mogę zaczerpnąć z tabel i przeliczyć na siły ale rzeczywiste ich wartości siły naciągu byłyby bardziej wiarygodne. No oczywiście pomijając histerezę bo tej nie znamy.
Na pytanie jaką siłę można zrobić z laminatu a jaką ze stali odpowiedzi nie znam bo nie dysponuję wytrzymałościami na zginanie laminatu szkło epoksyd.