Требушет с плавающей ручкой - Floating arm trebuchet

В требушет с плавающей рукой это противовес осадное орудие что является современной вариацией[1] средневековья требушет. Их отличительная особенность - свободное перемещение оси на метательной руке,[2] и линейный спускной канал для противовеса. Проектирование и изготовление таких машин - популярное задание в высших учебных заведениях инженерного факультета.[3][4]

Основной дизайн

Традиционный требушет, который легко спроектировать, состоит из руки, смещенной от центра на ось с навесным противовес на коротком конце руки.[2] Разница в длине двух концов руки обеспечивает механическое преимущество.

Напротив, требушет с плавающей рукояткой имеет ось на рукоятке, свободно перемещающуюся по горизонтальной дорожке скольжения.[2] Это позволяет увеличить высоту падения противовеса,[2] который может упасть в прочный линейный вертикальный «канал падения». Рука находится на подвижной оси, а крутящий момент действует на всю конструкцию, предотвращая срыв.[5] Поступательное движение оси при вращении рычага увеличивает скорость метательного конца рычага. Эта линейный падение противовеса более эффективно переносит потенциальная энергия к кинетическая энергия чем маятник противовес традиционного требушета.[4] Чем выше капельный канал, тем больше выделяется энергии, но это увеличивает нагрузку на механизм.[6]

Падение противовеса вынуждает стрелу отклониться в сторону от глиссады и быстро дернуться в противоположном направлении, чтобы запустить снаряд.[2] Это немного потянет противовес вверх после запуска.[2] Снаряд может запускаться с большой скоростью.[7]

Операция

Требушет с плавающей ручкой использует противовес, удерживаемый на вершине высокого капельного канала, для преобразования потенциальной энергии в кинетическую.[5] Снаряд загружается в слинг в конце метательной руки. При отпускании спускового крючка противовес может упасть через канал.[2] Это приводит к тому, что колесо на оси рычага ударяется о скользящую дорожку,[2][8] который обычно удерживается прочными опорными балками. При этом колесо движется назад под действием крутящего момента, действующего на рычаг от противовеса.[2] Затем рука дернется вперед и выпустит снаряд из ремня. Для сброса устройства противовес необходимо поднять на исходную высоту и зафиксировать спусковым механизмом.

Хотя конструкция плавающего рычага может иметь более легкую раму, чем традиционный требушет, потому что общие силы, создаваемые ею, меньше,[5] удар рукоятки о скользящую дорожку может привести к повреждению и может потребовать технического обслуживания. Уменьшение расстояния падения оси колеса до глиссады уменьшило бы повреждение, но также уменьшило бы дальность действия требушета.

Спусковой механизм

Наиболее распространенным из нескольких спусковых механизмов является два рым-болты и штифт через оба болта.[2] Рым-болты обычно размещаются в нижней части рамы и фиксируются над рычагом для предотвращения случайного высвобождения. В более крупных конструкциях триггерная система применяется в верхней части отводного канала. Для крупномасштабных конструкций требуются специальные спусковые механизмы, способные выдержать вес метательной руки.

Ремень / сумка

Ремень или мешочек, который способствует ускорению снаряда и затем выпускает его под желаемым углом запуска, часто изготавливается с использованием полиэстер веревка или другой прочный тонкий материал. Механизм спуска представляет собой крюк с особым изгибом на конце, чтобы определить, когда центростремительная сила освободит один конец ремня, позволяя снаряду продолжить свой путь.[6]

Снижение трения

Требушет с плавающим рычагом имеет три точки соприкосновения, в которых трение может снизить эффективность. Трение при опускании противовеса до глиссады можно уменьшить, используя силиконовая смазка или тонкая пленка пластика на капельном канале.[6] Аналогичным образом следует регулировать трение колеса на оси рычага о скользящую дорожку. Чтобы уменьшить трение стропы о стартовую дорожку, дорожка должна иметь гладкую поверхность.[6]

Возможное использование

Требушет с плавающим рычагом теряет преимущество по дальности действия по сравнению с обычным требушетом при очень больших масштабах, потому что сложность конструкции опускного канала и оси увеличивается с размером. Обычный требушет - более реалистичная боевая машина.

Однако требушет с плавающей рукой более эффективен, если его размер составляет от одного до пяти метров.[6] что делает его подходящим для любителей и моделистов.[9] Эти машины и их конструкторы часто участвуют в различных развлекательных мероприятиях, например, в соревнованиях по выбрасыванию тыквы.[10][11][12]

использованная литература

  1. ^ Марк Денни (4 мая 2007 г.). Ingenium: пять машин, изменивших мир. JHU Press. С. 162–. ISBN  978-0-8018-9846-4.
  2. ^ а б c d е ж г час я j "Оригинальный требушет с плавающей рукой". RLT Industries. Архивировано из оригинал 3 мая 2010 г.. Получено 13 ноября, 2012.>
  3. ^ «Наука отбрасывания тыквы». Откройте для себя Миссури S&T, 12 февраля 2013 г., Мэри Хелен Штольц
  4. ^ а б Король катапульты. Популярная наука. Bonnier Corporation. Июнь 2002. С. 86–. ISSN  0161-7370.
  5. ^ а б c Денни, Марк (апрель 2005 г.). "Динамика осадной машины". Институт Физики. 26 (4): 17. Bibcode:2005EJPh ... 26..561D. Дои:10.1088/0143-0807/26/4/002.
  6. ^ а б c d е > "Отчет F.A.T". Получено 29 ноября, 2020.
  7. ^ Курт Габриельсон (17 сентября 2013 г.). Занятие ремеслом: дети учатся, создавая вещи. Maker Media, Incorporated. С. 99–. ISBN  978-1-4493-6097-9.
  8. ^ O'Reilly & Associates Inc. (2005 г.). Марка: Технологии в удобное время. "O'Reilly Media, Inc.". С. 17–. ISBN  978-0-596-00922-9.
  9. ^ Дэвид Дж. Пердью (15 ноября 2010 г.). Неофициальное руководство изобретателя LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. Пресс без крахмала. С. 5–. ISBN  978-1-59327-215-9.
  10. ^ «Студенты Иллинойского технологического института строят катапульты, чтобы бросать тыквы». 12 октября 2013 г. | Александра Чачкевич | Чикаго Трибьюн
  11. ^ «Тыквенный фестиваль стремится быть больше и лучше» Кеноша Таймс, 9 октября 2014 г. Автор: Джон Рассол
  12. ^ "Тыквы летают на фестивале чакин". Стоу сегодня.

внешние ссылки