Испытание модели требушета.
При постройке и испытании цельнометаллического маломерного требушета (длина мачты 2,2 м, масса балласта 500 кг, масса ядра 1,2 кг, разборной, приспособлен для транспортировки в прицепе легкового автомобиля) у меня возникли некоторые вопросы и сомнения.
В частности, насколько оправдано исторически сложившееся «идеальное» соотношение длин рычагов 5,5:1 (и на чём оно основано) и действительно ли гибкий подвес балласта резко повышает кпд требушета (внятного и аргументированного объяснения я так и не нашёл)?
Чтобы раз и навсегда разрешить возникшие вопросы и не экспериментировать на большом рабочем требушете, мною была создана модульная стальная модель требушета в пропорции 1:10. При этом производилось сравнение друг с другом трёх конфигураций модели:
1. Короткий балластный рычаг (L=40 мм) с жёстким креплением груза (5,5:1) – аналог большого требушета.
2. Короткий балластный рычаг (L=40 мм) с гибким подвесом груза (5,5:1). Длина подвеса = 65 мм.
3. Длинный балластный рычаг (L=110 мм) с жёстким креплением груза (2:1).
Исходные параметры модели требушета:
- Высота требушета (по ось вращения мачты) – 150 мм;
- Длина мачты – 220 мм;
- Длина пращи – 140 мм;
- Масса балласта (груза) – 0,270 кг;
- Масса «ядра» (гайка М8) – ок. 0,005 кг.
Были произведены 3 серии стрельб по 5 выстрелов в каждой, которые выявили чёткие закономерности. При этом акцент делался не на максимальной дальности стрельбы, а на выявлении соотношений тех или иных изменённых параметров.
Итак, модель № 1 дала дальность стрельбы 1.200 мм. (Расстояние измерялось от оси вращения мачты требушета до центра эллипса рассеивания, образующегося при падении метаемого «ядра»). При этом эллипс рассеивания составил 70 мм по дальности и 50 мм по фронту.
Модель № 2 дала дальность 1.460 мм. Эллипс рассеивания: 110 х 80 мм.
Модель № 3 – 3.580 мм. Эллипс – 180 х 60 мм.
Т.о. уже с определённой уверенностью можно сказать, что гибкий подвес груза (балласта) помимо резкого гашения вертикальных колебаний мачты требушета после выстрела, даёт увеличение дальности полёта «ядра» на 20 %. Вместе с тем, видимо, из-за наличия гибких связей, значительно растёт и эллипс рассеивания (в 1,5 раза). (Это свойство, кстати, характерно и для огнестрельного стрелкового оружия, если сравнивать высокоточные «болтовые» снайперские винтовки с самозарядными).
И совершенно феноменальный (хотя и предсказуемый) результат был выдан моделью № 3. При тех же массо-габаритных характеристиках только за счёт увеличения длины балластного рычага с 40 до 110 мм (в 2,75 раза), в 3 раза увеличилась энергетика требушета и соответствующая дальность стрельбы. (При этом угол наклона пальца специально не был настроен на максимальную дальность стрельбы ввиду ограниченных размеров помещения, где проходил эксперимент, а также из-за значительного отскока «ядра» даже от мягкой матерчатой подложки.)
Так что можно с уверенностью сказать, что гибкий подвес балласта (корзины с камнями) даёт выигрыш по дальности в 20 %. Но никак не в 2 раза, как просчитывают некоторые модели из Интернета (в Матлабе), которые, к тому же, совершенно не учитывают угол наклона пальца и его длину и поэтому часто выдающие абсурдные решения. Так, введённые в мат. модель данные реального требушета, который я испытывал в карьере и который показал неплохую дальность стрельбы, «по научному» не должен был стрелять вообще! Так что не мешало бы многих «теоретиков» запустить из требушета в качестве ядра…
При целевой стрельбе (н-р, из тяжёлого требушета по крепостной стене с целью проламывания прохода) всё же будет предпочтительней жёсткое крепление балласта, т.к. достигается большая кучностью стрельбы. Разумеется, при решёнии вопроса обеспечения должной прочности деревянной рамы требушета, что по историческим сведениям всегда было большой проблемой.
Вызывает также большое сомнение неоднократные упоминания в исторических источниках использование в качестве балласта на «жёстких» требушетах свинца. При средневековом развитии горнорудной и обрабатывающей промышленности десятки тонн свинца даже для военной техники – это сложно и слишком дорого. Более того, это очень дорого даже сейчас! Думаю, что исторические летописи несколько врут и «свинцовые» требушеты были небольших размеров и в штучном исполнении.
Можно также с уверенностью заявить, что соотношение плеч рычага 5,5:1 не является идеальным с точки зрения энергетики. И практический опыт это наглядно доказал. Видимо, инженеры древности рекомендовали это соотношение, учитывая целый комплекс требований, необходимых при изготовлении и длительной эксплуатации требушета: прочности соединения деревянных элементов конструкции, чудовищных ударных нагрузках (в т.ч. и отдачи), материаловедения, профессионализма плотников и др.
Думаю, что при нынешнем развитии технической мысли и использовании стали для изготовления рамы и наборного балласта можно смело выходить на пропорции 2:1 и наиболее эффективно использовать «брюшное» пространство требушета.
Отличительная особенность классического требушета с гибким подвесом балластной корзины, наполненной землёй и камнями, от «жёсткого» требушета с металлическим балластом и длинным рычагом как раз и заключается в гораздо большей компактности балласта у последнего и максимально эффективного использования всей высоты требушета.
При этом вызывает некоторое опасение устойчивость требушета, перекомпонованного из пропорции 5,5:1 в 2:1. Так, при стрельбе на карьере из описанного вначале требушета даже при частичном балласте (400 кг) отдача была такой, что после 3 выстрелов требушет сместился на 1 м назад. Модернизированный же требушет без дополнительных упоров и подгрузов (из-за сравнительно малой массы рамы относительно подвижной массы балласта) может просто «улететь» или перевернуться. Испытания покажут! :-)
За последние 20 лет требушетостроение переживает настоящий бум. Есть в этом простом механическом изделии что-то притягивающе-завораживающее. Для конструкторов, механиков, теоретиков, да и простых зрителей. Появляются совершенно новые модели (н-р, с вертикально падающим грузом, с нелинейной передачей момента у «Тыквометателей»). Думаю, что требушет ещё не раскрыл до конца всех своих тайн и ещё есть место для массового технического творчества.
Модель № 1:
Модель № 2:
Модель № 3:
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
Если использовать Тег thumbnail как описано здесь: 
Посмотри в предыдущем сообщении- через кнопку "цитата"- возможно "на глаз" будет понятнее, чем текстом 
