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认识“扭力弹簧”

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扭力弹簧是一种机械蓄力结构,主要用于古代弩炮和其他弩类远射武器。 扭力弹簧通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转进行蓄力,利用杠杆原理释放,使被发射物具有一定的机械能。


结构原理:

  随着甲胄的发展和工事筑垒的出现,东方发展出了以兽角、筋、角、硬木、丝等材料制作的复合弓,这是一种片簧结构,综合了多种生物材料的优点,使复合弓威力很大,国外的实验表明,拉力小十几倍的复合弓射出箭的能量比740磅拉力的钢弩威力高出一倍多(这是因为钢的蓄能率很差,不到筋角材料的十几分之一,钢弓本身很重,大量的能量被消耗在弓身而不是被传递到箭上)。不像东方,希腊缺少单兵弓弩,所谓的希腊腹弓除了历史上一个人的口述外,没有任何证据印证存在,而且腹弓根据Hero的描述,是羊角做的弓身,威力和东方弩不可同日而语,狄俄尼索斯的工匠们发明的弩炮首次采用扭力弹簧,即利用两束张紧的马鬃、皮绳或动物肌腱产生的扭力做为动力,驱动弩臂带动弓弦抛射弹丸或箭石。

  希腊人设计的弩炮带有坚固的支架,主梁置于支架之上,其前端两侧装有两具扭力弹簧组,每个弹簧组带动一只弩臂,弩臂末端连接弓弦,弓弦正中是容纳抛射物的编制网袋。


历史:  

  扭力弹簧的出现是从依靠弩臂弹性形变演变为利用杠杆原理的扭力弹簧产生发射力量,使得弩的威力大大增加,但是无法和复合弓弩比,因为结构过于复杂和笨重,即使是野战用的轻型弩炮,要要两三个人操作,如一个罗马军团5000人左右,装备弩炮只有40-50门,比例不到1%,弩炮的发射速度很慢,在野战中并不会有太大作用,在卡莱之战中,罗马人对波斯人密集的弓箭束手无策,弩炮根本没有起到任何作用。发射石弹的重型弩炮,也在由东方传入杠杆式投石机后被迅速淘汰了。在弓材料的问题上,欧洲一直没有解决,后来的西方的十字弓使用蓄力能力很差的钢材,740磅拉力下却连拉力小了十几倍的复合弓威力的一半都达不到。所以中国弩曾经领先世界2000年,最终欧洲的钢弩连中国弓的水平都赶不上。


罗马的弩炮国外有人做过实验:

 “普鲁士将军Schramm在1916年复原后的希腊式巨弩。这台第二次布匿战争时期的巨弩和公元一世纪使用的车弩相比在机构上没有什么不同。后者中的一部分开始使用了铁弩架。这样在寿命上要长很多。这台巨弩在1979年的一次试验中将一支箭射出了285米远”。

“Schramm用他的复原品取得了很不错的成绩。他的一种三倍宽巨弩可以将27英寸(70CM)的箭射出370米。他的最大的投石车可以将1.8kg的石块抛射到300米开外。可惜的是这两件复原品都毁于二战。”

  可见,射70厘米的普通箭,其射程甚至无法达到东方单兵弩的水平。


应用:

  现代的扭力弹簧扭力杆多用弹性极好的钢材制造,形式也有很大变化,有机械表里面的游丝,有玩具陀螺枪里的动力弹簧,也有坦克、汽车里的扭力杆。扭力杆体积小扭力大,作为交通运输工具的避震工具再好不过了。


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