Спиралевидное или прямое оперение: скорость и торможение

В этой статье пойдет речь об энергии, которую доносят до мишени стрелы с прямым и спиралевидным оперением. Я хочу показать, что происходит между тем моментом, когда стрела покидает лук, и моментом ее попадания в цель. За использование прямого оперения говорит то, что, с точки зрения теории, стрелы с таким оперением летят более быстро. Рекомендую прочесть данную статью, чтобы увидеть, насколько теория совпадает с реальностью.

Что говорит теория о разности скорости стрел с прямым и спиралевидным оперением

В этом мире мы все подчиняемся законам физики. Они правят ходом вещей. По большей части эти законы интуитивно понятны и результат их действия легко предсказуем. Один из таких законов – закон сохранения энергии. В базовом варианте он утверждает, что общее количество энергии в системе остается постоянным. В данном эксперименте наша система состоит из стрелы, которая в данный момент времени покидает тетиву лука, и воздуха, окружающего ее в этом полете.
Согласно закону сохранения энергии, энергия в системе стрела-окружающее ее пространство должна оставаться постоянной. Как только стрела покидает тетиву, ее скорость начинает падать, потому что она летит, преодолевая сопротивление воздуха и сообщая ему часть своей энергии. Энергия теряется и потому, что стрела покидает лук не идеально прямой, а изгибаясь и вибрируя, и это неизбежно.
А если оперение стрелы наклеено под углом и со смещением или же спиралевидно, то стрела начинает вращаться. То же самое произойдет, если подуть на воздушное колесо. В силу того, что оперение наклеено под углом, сила, воздействующая на него, сообщает стреле круговое движение. Конечно, это тоже отнимает определенную долю энергии. Единственный источник энергии – это та, что была сообщена стреле тетивой, поэтому, когда стрела начинает вращаться, энергия на это вращение потребляется из общего энергетического запаса стрелы. Соответственно, будет уменьшаться доля энергии, идущей на поддержание скорости снаряда.
Один важный момент: чтобы придать ускорение более тяжелому объекту, требуется больше энергии, чем для придания ускорения более легкому. Попробуйте подтолкнуть машину и велосипед, чтобы придать им одинаковое ускорение, и вы увидите, какое усилие придется приложить для обоих этих действий. То же верно и для стрел: более тяжелая стрела потребует больше энергии для вращения, чем более легкая.
Подводя итог теоретическим рассуждениям, скажу, с чем большим смещением наклеено оперенье, тем быстрее будет вращаться стрела и тем круче будет падение ее скорости.

Определение разницы падения скорости у стрел с прямым и спиралевидным оперением

В этом испытании я использовал лук «Elite Envy» и четыре стрелы различного веса и с разным опереньем. Те же самые стрелы – с трубками «Carbon Revolution Speed Pro Max» и опереньем «Blazer», прямым и спиралевидным, – я использовал в испытаниях на точность. Кроме того, в карбоновые трубки двух из них, чтобы увеличить вес стрел, были вставлены алюминиевые трубки размером 1516 и наконечники. Вес стрел двух различных вариантов оказался 269 и 508 гран соответственно при почти одинаковом межцентровом расстоянии.
Всеми четырьмя стрелами я стрелял с дистанций в 10, 20 и 30 ярдов, и, как минимум, по девять раз каждой, замеряя скорость при помощи хронографа «Easton Pro». Предельные (минимальные и максимальные) показания были отброшены, остальные результаты усреднены.

Первый вывод, который несложно было предугадать, состоял в том, что более тяжелые стрелы, хотя и имеют более низкую начальную скорость, меньше тормозятся в полете. Это согласуется с результатами тестирования, проведенного ранее. На 30 ярдах дистанции более легкие стрелы теряют примерно 11% начальной скорости, а тяжелые – примерно 6,5%.
Во-вторых, падение скорости у стрел со спиралевидным оперением действительно более заметно, причем, оно возрастает с увеличением расстояния до мишени. На 30 ярдах стрела весом в 269 гран с прямым опереньем теряет 10,8% скорости, а со спиралевидным – 11,8%. Разница составляет 3,7 фт/с (1,1 м/с). У стрел весом в 508 гран потеря скорости составляла 6,2% против 6,9% и равнялась 1,7 фт/с (0,5 м/с).
На коротких дистанциях начальные скорости у стрел были почти одинаковы, возможно, только с небольшой разницей в пользу прямого оперенья. Этого и следовало ожидать, потому что время было слишком мало, чтобы характер наклейки оперенья смог оказать сколь-нибудь значительное воздействие на скорость. По мере того как дистанция возрастала, эффект от вращения стрелы на потерю энергии становился все более очевидным.
Интересно, что спиралевидное оперение меньше влияет на потерю энергии у более тяжелых стрел. Я считаю, что это происходит вследствие двух причин: у более тяжелых стрел уходит больше энергии на вращение, но спираль может отдать только то количество энергии, которое нужно для придания стреле вращения, а также вследствие того, что у более тяжелых стрел более низкая скорость, соответственно, меньше будет сопротивление воздуха, приходящееся на оперенье.

Заключение

Я подозревал, что стрелы с прямым опереньем будут более быстрыми, но мне никогда прежде не приводилось совершать столь дорогостоящего исследования. Было здорово увидеть, каковы действительные значения разницы в скорости, и лучше понять, как воздействуют особенности наклейки оперенья на скорость стрелы. Конечно, разница в скорости будет зависеть еще и от угла спирали, и от типа используемого оперенья, но я считаю, что мои испытания могут дать большинству стрелков общее понимание влияния характера наклейки оперенья на скорость стрелы.
Как это повлияет на меня и каким образом я буду клеить теперь оперенье? Учитывая результаты предыдущего тестирования на точность, я склоняюсь к тому, чтобы выбрать точность и буду в дальнейшем клеить оперенье спирально. Конечно, здорово, когда у стрелы имеется больший запас кинетической энергии, но я не хочу жертвовать точностью ради небольшого увеличения скорости.

Перевод Т. Н. Карасова
© 2012 Все права защищены.
Любое копирование материалов сайта только с разрешения администрации arbalest.ru

Версия для печати