Теория о луках

Или пособие начинающему лукостоителю

"Кто не знает теории, тот слаб!"

А.Энштейн

Сегодня меня посетила смутная мысль. Я, когда пишу статьи про луки, то использую множество терминов, причем не только общеизвестных и принятых, но и введенных лично мной. В этой статье я хотел рассказать и о тех и о других.

Вроде маленького пособия для тех, кто решил стать лучником. Может для половины что-то будет аксиомой. Но все же я напишу про все, даже про самое понятное. Это поможет лучше разбираться в дальнейших моих статьях.

Физический смысл лука

Лук запасает энергию упругости своей дуги при сравнительно медленном оттягивании тетивы и затем быстро освобождает ее. Тетива же передает эту энергию стреле. В результате чего та полетит быстрей и дальше, чем, если бы ее бросили рукой. Лук по дальности действия и по точности поражения превосходит даже первое ручное огнестрельное оружие.

Части лука

Рукоять (она же кибит, она же ручка) - то, за что держится лучник, в составных (см. далее) луках этим элементом является центральное звено лука. К которому крепятся плечи (см.) лука.
Плечи (они же крылья, они же дуги) - рабочий элемент лука, предназначены для накопления энергии в луки с последующей, быстрой ее передачей стреле.
Тетива - элемент лука (прошу отметить, что это далеко не веревка с петельками, а именно элемент, причем один из основных)

Части плечей:
Живот - сторона плеча, обращенная к лучнику во время выстрела
Спинка - сторона плеча, обращенная от лучника (короче все наоборот)
Боковые поверхности - собственно это те стороны, что остаются помимо живота и спинки, если упрощенно считать сечение плеча прямоугольником.
Начало плеча - сторона ближе к рукояти.
Конец плеча - соответственно к креплению тетивы.
"Рожки" - этот термин я ввел самостоятельно, но я думаю, что он не далек от истины это криволинейный элемент на конце плеча, как правило, у азиатских луков (характерно для бурятского лука)

Цель этого приспособления:
Создавать некоторое подобие рекурведа (см. далее), а значит увеличивать дальность полета стрелы, не увеличивая при этом силу натяга лука. Вторая цель - создать рывок при сбросе стрелы с тетивы, тем самым, выписав ей дополнительное ускорение.
Пропил под тетиву - канавка, проходящая на конце плеча на спинке и боковых поверхностях.
Элемент крепления на рукоять - приспособление, за счет которого плечо в составном луке держится на рукояти. Бывает нескольких типов - отверстия бод болты, заострение клином или трубка - для вставления в трубку рукояти и пр.

Части рукояти составного лука:
Ручка (рукоять) собственно то за что мы держимся при выстреле
Полочка для стрелы: Бывает нескольких типов: простая - плоскость, на которой лежит стрела; гибкая - гибкий пластиковый Г-образный элемент, на который ложится стрела и который складывается при прохождении по этой полочке оперения стрелы, что позволяет меньше отклонять стрелу при прохождении оперения через полочку. Сложная полочка - как правило, используется в спортивных и охотничьих луках. Представляет собой конструкцию с пазом для нижнего пера, на края образующих этот паз кладется стрела, при этом стрела при прохождении через полочку совершенно не отклоняется.
Прицельные приспособления - элементы рукояти могущие включать в себя пузырьковый уровень, визирную линейку поправок на расстояние, визирную линейку поправок на скорость и направление ветра, сложную оптико-электрическую систему наведения на основе лазера или простой шпенек целик :).
Прицельная рамка (окно для стрелы) - Выпил с левой стороны рукояти, если смотреть глазами лучника во время выстрела, для того чтобы стрела проходила четко по центру лука. По ширине равно половине рукояти (+ полстрелы) и по высоте от верха ручки (простой полочки) и до крепления верхнего плеча.
Элементы крепления плечей - приспособления представляющие собой различные конструкции для удержания плечей на рукояти и предотвращения их самопроизвольного переселения в различные части организма стрелка, или просто на пол (землю).

Части тетивы:
Основа - нити представляющие собой несущую часть тетивы (Кевлар. Дакрон, Лавсан, Капрон; для исторических луков Волос, Растительные волокна, Сухожилия, Кожаная полоса)
Оплетка - нити, навиваемые на тетиву, для предотвращения быстрого износа основы.
Ушки - элемент тетивы, который собственно и надевается на лук. Представляет собой в охотничьих и спортивных аналогах петлю как бы составляющую единое целое с основой и оплетенную на два слоя. В исторических аналогах - кожаное кольцо (Япония) петля (Монголия) и пр. В ролевых аналогах встречается от бельевой веревки и до узорной тесьмы (и то и другое неприемлемо для хороших луков).
Седло - элемент тетивы, в который упирается стрела, бывает изготовлен из пластика, или быть стальными кольцами, элементами оплетки или попросту отсутствует.

Геометрия лука

Прежде всего, у лука существует две оси: продольная и поперечная:
Продольной осью лука называют воображаемую линию, проходящую вдоль лука в плоскости перпендикулярной взгляду лучника при выстреле, как правило, делит лук на почти симметричные части), разница может быть в рукояти)
Поперечной осью лука называют воображаемую линию, проходящую поперек лука через точку середины отрезка соединяющего концы плечей и перпендикулярную продольной оси лука (как правило, этой осью можно считать стрелу в положении натянутом для выстрела). Я понимаю, что это очень умные фразы, но, тем не менее, они в точности описывают необходимые понятия.

Стрела всегда проходит посередине лука, то есть на равном расстоянии от его плечей, по поперечной оси лука, (исключение - японские луки, там верхнее плечо длиннее нижнего)
Причем она может проходить по левую сторону рукояти - европейский и русский хват, по правую сторону - азиатский хват, или по центру рукояти (лук центрального боя) за счет окна в теле этой рукоятки - для спортивных или охотничьих луков. Как правило, окно с левой стороны, что верно для правшей, но бывает и с правой, для левшей.
Плечи лука имеют одинаковую длину (исключение - японский лук, там верхнее плечо примерно в два раза длиннее нижнего)
Крепления для плечей - тоже.
Рукоять равна по длине прицельной рамке (окну) - тогда стрела идет точно по середине лука.
Рукоять идет от крепления нижнего плеча до поперечной оси лука.
Окно идет от верхнего конца рукояти до крепления верхнего плеча и равно приблизительно расстоянию от низа подбородка до центра глаза или больше - для удобства прицеливания, (больше может быть в тех случаях, когда требуется разместить не простую полочку для стрелы, а гибкую или сложную, но длина, как правило, увеличивается за счет сокращения длины рукояти, так как стрела должна все равно идти по поперечной оси лука, попросту на равном расстоянии от концов).
База - расстояние между тетивой и рукоятью лука в положении, когда тетива натянута (на лук, а не для выстрела) как правило, в хороших луках составляет около 200 мм. Может измеряться расстоянием от конца оттопыренного большого пальца, до противоположной стороны ладони + 3 см. это расстояние важно для того, чтобы тетива во время выстрела не ударяла по запястью лучника.

Историческая форма луков

По форме различают несколько типов луков.

a. простой дугообразный лук (long bow, длинный лук)

b. Лук с S-образными концами (Лук с рожками на концах)

c. Лук с двойным изгибом концов.

d. Ассиметричный лук (Япония, Китай, Америка, Бирма)

e. Лук с двойным изгибом (Эскимосский лук, индейский лук) такие луки часто втречаются на ролевых играх, Рекурвед.

f. Лук с четырьмя изгибами (Турецкий, Скифский, Русский, Китайский)

g. Треугольный лук (Ассирийский)

h. Треугольный лук с рукояткой (короткие и глубокие луки, частично русский лук.)

Немного истории

Долго распространяться не буду, как лук был полезен, или где его применяли, и так все ясно на охоте и войне. Не буду расписывать какую он важную роль сыграл в истории разных государств, я думаю если кому то это вдруг стало интересно, пусть сам ищет и читает, моя цель рассказать откуда все пошло и как развивалось.

Итак история для простоты разделяет луки на 5 видов, или вернее родов откуда пошли те или иные виды луков.

1. Простой лук. Известен с древних времен, представлял собой просто палку из дерева, стянутую тетивой из жил, но первые создатели луков быстро поняли, что это не тот максимум, что можно извлечь из палки с веревкой, и быстро сточили палку к концам, чтобы она меньше ломалась в середине, потом еще сточили в области рукояти, причем сточили в плоскости перпендикулярной поперечной оси лука (если смотреть на лук фронтально, как бы спереди) для того чтобы стрела была ближе к центру лука, но зато примотали маленький брусок (кость) к рукояти в плоскости в которой лежат обе оси лука. Собственно в таком виде лук просуществовал очень долго, кстати подобные луки мы и по сей день наблюдаем на играх у некоторых "любителей реконструкции" этим "любителям" невдомек, что такие луки у древних людей (от 10000 до 1500 гг. до н.э.) служили недолго и их часто приходилось переделывать. Также простой лук использовали в средние века Англичане и прочая средневековая Европа, правда там эти луки изготавливали из ядерных пород древесины, у которой разные свойства ядра и заболони. Потом луки выдерживались в специальных условиях и растворах, специально сушились и защищались от влаги. Но наши "горе реконструкторы" почему то забывают все это проделать, но говорят при этом, "да! это Английский Long Bow, полная реконструкция" на что я тихо смеюсь, не в правилах обижать людей. Просто в России не произрастает хороших ядровых пород древесины, а если и есть, то не там где живет большинство мастеров лучников. К простым лукам я отношу также ассиметричные бамбуковые луки Японии, Китая, Бирмы и Африки.

2. Луки с двойным изгибом концов. Некоторые народы постреляв из палок с веревкой, подумали.. хм, а как же усилить наше чудо. Пробовали сгибать палку сильнее, но тогда расстояние для толкания стрелы становилось все меньше, тогда как хитрые Японцы увеличили расстояние разгона стрелы путем отведения руки аж за голову, умные Египтяне заранее при изготовлении отогнули концы лука вперед, и тогда при сгибе лука он уже в начальном состоянии был сильно напряжен, причем расстояние от рукояти до тетивы не уменьшилось. Этому же примеру последовали некоторые из племен индейцев. А также Башкиры, Персы и Индусы, Индусы даже пошли дальше и сделали луки из булатной стали, в других странах сталь почему то пустили на мечи, а жаль, такие хорошие люди луки делают для арбалета из рессоры, получается аж загляденье.

3. Гуннский лук, или лук с костяными накладками. Было в древности такое племя кочевое - Гунны в конце первого тысячелетия до н. э. Этот лук уже обладал четырьмя изгибами, то есть у рукояти плечи были изогнуты вперед, а потом и концы тоже соответственно вперед, в результате чего лук приобрел серьезный натяг, и главное - уменьшился в размерах, некоторые образцы найденных луков доходили до 65 см в длину. Гунны были кочевым народом и очень любили ездить на конях. А посему им и набеги удобнее было делать на вышеуказанных животных. Для них был актуален короткий лук, который не мешал езде на лошади. НО! проигрывать в дальности оттягивания тетивы Гунны не хотели ни под каким видом, но вот беда, дерево, как материал, при такой короткой длине, да еще и при четырех изгибах не выдерживало и ломалось, в чем бы его не выдерживали, как бы не высушивали, какие бы породы не подбирали, оно ломалось. Тогда мудрые Гунны взяли (а может в набегах нашли у кого-нибудь) и приклеили несколько костяных накладок со стороны живота лука и с боковых торцов лука. Добавили Гунны костяные накладки для того чтобы отрегулировать жесткость лука в разных его местах. При этом выяснилось что места в которых наклеены и примотаны костяные накладки стали ломаться меньше. Просто прочность кости на сжатие по отношению к дереву приблизительно равно пропорции 1/6 , соответственно пластины на животе лука принимали на себя всю нагрузку на сжатие. Гунны подивились сему факту, и стали ставить костяные пластины на свои луки.
Теперь настало время вспомнить, что Гунны были кочевым племенем. А значит, это именно они принесли композитные луки в Восточную Европу, Далее эти луки продолжили совершенствоваться у древних тюрок и кочевников Восточной Европы в Х-V веках до н.э. В остальной Европе он остался практически без изменений в своей конструкции.

4. Скифский лук. Незадолго до Гуннов в степях причерноморья жило племя Скифов. Эти гаврики в свою очередь придумали предотвращать излом дерева в коротких и 4 раза изогнутых луках методом склеивания дуги из разных пород дерева. К тому же выводу пришли и некоторые племена североамериканских индейцев в последствии. Скифы подметили, что некоторые породы деревьев из которых сделаны луки ломаются на спине, а некоторые на животе лука, и в результате сделали вывод, что на спину лука лучше пускать более мягкую и гибкую древесину, тогда как на живот относительно твердую. Также скифы придумали, что изогнутые концы лучше всего не выгибать над паром или во время роста живого дерева, как это делали индейцы, а лучше их делать из цельных рогов или костей животных, которые попросту приклеивали и приматывали к концам лука. Так появились первые сложнокомпозитные луки. В последствии Скифские луки стали встречаться и у Греков, Персов, Парфян... и у наших Славян. Причем в различных странах скифский лук развивался сообразно традициям и материалам конкретного региона. Так например русский лук клеился из двух планок: березовой на спинке и можжевеловой на животе лука, на внешнюю планку наклеивались сухожилия животных, а от влаги лук предохранялся берестяной полосой, намотанной по спирали на лук. В Персии и индии Лук обматывали кожей, покрывали разными красками, лакировали.

5. Турецкий лук. Турки решили смешать оба типа лука, и взять самое лучшее от Скифского и от Гуннского лука. Они на рукоять, под сильным наклоном вперед наклеивали тонкие планки плечей лука. на концы плечей наклеивали рога лука, изготовленные из дерева, кости или рога. После этого конструкция сильно выгибалась вперед, так чтобы концы лука замыкались в кольцо и на живот лука в таком положении на рыбий клей наклеивали пластины из рога на живот лука, потом разбитые и высушенные сухожилия животных наклеивали на спину лука, после этого лук оборачивался серебряной фольгой или обтягивался кожей для защиты сухожилий и прочих элементов лука от влаги, покрывался рисунком и лаком. Турецкие луки максимально эффективно использовали доступные в древности материалы. Сделать лук лучше, чем это делали турки просто было невозможно, именно по этому эти ретрофлексные луки считаются самыми мощными луками, среди всех несовременных луков. Сейчас прообраз этих луков по крайней мере по форме можно встретить в стеклотекстолитовых луках Типа рекурвед, с наклеенными рожками. Луки турецкого типа были известны в Китае, Японии, и используются по сей день малыми северными народами в Сибири.

Можно еще упомянуть о плоских луках индейцев, они были характерны тем, что обладали постоянной толщиной и у них изменялась только ширина, но такие луки не получили развития из за широкой центральной части и как следствие сильном отклонении стрелы при выстреле, а так же сильному сопротивлению воздуха, преодолеваемого быстрораспрямляющимися широкими плечами лука.

Современный же лук с появлением новых технологий стал блочным, а с появлением новых материалов композитным пластиковым.

Тетиву в древности как правило изготавливали либо из сухожилий животных, либо из плетеной шелковой или льняной нити, либо из конских волос, либо из скрученой и специально обработанной полоски кожи, Встречались даже тетивы сплетенные из волокон крапивы!

Стрелы делались в основном с костяным наконечником, позднее их стали делать из бронзы, а затем стали.

Расположение и геометрия плечей лука относительно рукояти

Прямой лук - представляет собой палку в состоянии без тетивы ну или палку с рукоятью.
(пример - длинный английский лук)

Глубокий лук - Плечи в состоянии без тетивы отклонены в сторону стрелка, и при натягивании тетивы база получается очень большой, расстояние разгона стрелы уменьшается, соответственно дальность стрельбы падает, но плечи у лука становятся более стабильными и меньше вибрируют при выстреле, а соответственно стрела летит ровнее.

Рекурвед - лук, у которого плечи в состоянии без тетивы отклонены в сторону противоположную стрелку. Стрелы летят из такого лука дальше, чем из прямого при одинаковой у них силе натяжения, ну и соответственно пробивают более мощные доспехи.

Ретрофлексный лук - лук, плечи которого в состоянии без тетивы замыкаются в кольцо с противоположной стрелку стороны. Лук такого типа обладает максимальной дальностью полета стрелы.

Блочный лук - лук обладающий сложной системой ацентричных блоков позволяющий стрелку натягивать луки силой натяга в 40-100 кг. При этом имеющие силу натяга в состоянии тетивы натянутой для выстрела около 10 кг. Что позволяет без усилий целиться.

Композитный лук:

Все мы знаем, что тело, подвергнутое изгибающей силе испытывает на внешней стороне изгиба растягивающие силы, а на внутренней, сжимающие. Так и плечо лука, при изгибе оно на спине испытывает растяжение, а на животе сжатие. При изгибе плечо до какой то степени будет пружинить, а после преодоления порога будет ломаться, в некоторых луках, для того чтобы повысить гибкость плеча используют несколько материалов, на живот плеча идет материал, который хорошо сопротивляется сжатию, например: Роговые пластины, твердые породы дерва (дуб, ясень). А на спину лука идут материалы, сопротивляющиеся растяжению: Сухожилия, гибкие породы дерева (клен, бук) синтетические волокна (стекловолокно, полипропилен). Такие луки, у которых плечо состоит из нескольких слоев называют композитными.

Составной лук:

лук составляющийся из нескольких частей, например из рукояти и плечей, или из двух плечей, при этом рукоять делится на две части, или в простых вариантах отсутствует.

Остальные типы луков являются так или иначе модификациями вышеперечисленных, и рассказ о них выходит за рамки этой статьи.

Основные характеристики лука

Отмечу сразу, что "убойная сила" характеристикой лука не является :)
Характеристики "броскость" и "натяг" о луке сильно много не расскажут, дальность стрельбы вообще зависит от веса стрелы, высоты лучника, и величины вертикального угла выстрела (навес) так что тоже субъективное понятие.

Итак, как же измерить лук, да так, чтоб сказать о нем достаточно точно и в тоже время, чтоб эти слова несли какую-то значимую информацию о луке?

Для этого существует всего две характеристики, по простому - мощность лука и его точность, а по умному, динамическая кривая и кучность стрельбы.

Что же означают эти умные слова?

Динамическая кривая - это график зависимости усилия натяга, на протяжении оттягивания тетивы: то есть, например: У нас есть лук, и когда мы только наложили на него стрелу и начали тянуть, мы уже встретили сопротивление тетивы это сопротивление можно измерить динамометром или пружинными весами - безразлично, но можно. Итак, записываем что при 0 оттяге у нас например 4 кг. Натягиваем до половины - опять меряем и записываем при оттяге к примеру 30 см - натяг - 6 кг. Ну и при максимальном оттяге тоже соответственно меряем 70 см и 12 кг соответственно. Для чего это все нужно? Все очень просто если измерить только силу натяга на максимально оттянутой тетиве - мы получим неполную картину, так как стрела тетивой толкается пока она на ней лежит, то есть на всем протяжении выстрела и передает стреле в этом процессе энергию, причем количество этой энергии будет зависеть, не только от того какова будет сила натяга в оттянутом положении, но и расстояние толкания стрелы тетивой с определенным натягом, а так же скорость этого толкания, немаловажное значение имеет так же сила натяга при сбросе стрелы с тетивы.
Выражаясь просто, что чем больше площадь под динамической кривой, тем больше мощность лука. Причем площадь меряется от натяга 5 см, до полного натяга конкретного человека (в среднем 70 см) так как дальше натяг возрастает экспоненциально, идеальной кривой является прямая, почти горизонтальная линия (я говорю про неблочные луки).

Вот пример некоторых кривых:

Прямого лука

на ней хорошо видно, что сила лука тем сильнее возрастает, чем дальше мы тянем. и наконец она доходит до какого то предела, когда тянуть либо мы не можем либо лук ломается. Но площадь под кривой маленькая правда она сильно растет в "больших руках" но при сильном конечном натяге стрела полетит относительно недалеко.

Лук рекурвед

На кривой видно, что когда мы тянем лук, то усилие сначала быстро доходит до расчетного, а потом повышается лишь чуть чуть. причем чем сильнее отклонены плечи лука, тем положе будет кривая. ну а потом опять насигает предел лука, при котором чем дальше тянешь, тем сильнее и сильнее, причем экспоненциально, но этот момент настигает уже после расстояния для нормального оттяга. замечу что площадь под кривой сравнительно больше чем у прямого лука, а значит и мощьность, дальность и пр.

Ретрофлексный лук

Тут совсем забавная ситуация, мало отго что кривая очень пологая, так она и начинается полого, это за счет того что плечи лука уже очень сильно напряжены в момент начала оттягивания (разогнуты из кольца) и поэтому сила лука почти не растет с расстоянием, что очень удобно и если лук 12 кг натяга, то у него уже 8 кг на начале, и площадь при этом натяге будет почти максимальной. То есть у остальных типов луков с натягом 12 кг. площадь будет значительно меньше, а значит и мощность

Для сравнения - Блочный лук

Забавно но кривая идет в другую сторону, это потому что когда мы начинаем тянуть мы тянем полную нагрузку лука, иможем выложиться, а когда дотянули до расстояния для выстрела, сила резко упала и можно долго держать, чтоб рука не уставала и не дрожжала при прицеливании. это позволяет сделать луки до 100 и даже до 150 кг. натяга а значит повысить дальность полета и пр. характеристики.

Кучность стрельбы: это характеристика лука, в которой собраны все погрешности в его изготовлении, различные сучки, несбалансированность, растягивающаяся тетива, вибрация после выстрела, и пр. она характеризует радиус мишени, в который при определенном расстоянии (как правило, 50 метров) будут стабильно попадать абсолютно одинаковые стрелы. Испытания проводятся в помещении без движений воздуха с жестко закрепленного станка, фиксирующего натянутую тетиву в одном и том же положении и на одном и том же расстоянии.
Хорошим параметром для спортивных луков - является 0,5 см на 50 метров. Для охотничьих там натяг больше и стабильность немного хуже - 2 см на 50 метров. Для хороших игровых луков центрального боя - 6 см на 50 м. Для сравнения, у палки с веревкой этот параметр составит около 30-40 см на 50 м.

Геометрия и классификация стрел

Стрелы вообще состоят из трех частей:

Древко: основа стрелы изготавливается из дерева, кости, армированного пластика, Дюралевой трубки. Может иметь цилиндрическую и веретенообразную форму. В древке могут быть или есть всегда: Хвостовик - задняя часть стрелы, вставляемая в тетиву. Крепление для оперения, желобки, канавки, клейкие места.
Наконечник: необходим для совершения стрелой предназначенных ей функций, нанесение тяжких телесных повреждений или втыкание в мишень (острый). Мягкого удара (гуманизированный)
Острые наконечники бывают в свою очередь втулочные и черешковые. Втулочные надеваются как колпачок на ручку. Черешковые вставляются в пропил или расщепленный конец стрелы и туго заматываются. В спортивном и охотничьем варианте наконечники запрессовываются в дюралевую трубку и представляют собой цельноточеный конус или сфероконус.
Гуманные наконечники (гуманизаторы) предназначены для ролевых игр или прочих около мероприятий. Представляют собой упругий элемент для гашения силы удара.

Оперение: Элемент стрелы, предназначенный для стабилизации стрелы в полете различают оперение, как правило, по материалу и количеству перьев.
По материалам: перо птицы, тонкая резина, различные пластики (скотч), волос, мех, спиральная щеточка.
По количеству перьев - одно, двух, трех и четырех перьевые, а так же в форме кусочков меха или лент, по типу как у воздушного змея, встречал даже приклееный на скотч кусок полиэтилена. Задача оперения за счет сопротивления воздуха оттягивать заднюю часть стрелы назад.

Баланс стрелы, это центр тяжести, находится он, как правило, в одной трети длины от наконечника. Это необходимо для того, чтобы стрела после выстрела стабилизировалась и летела по прямой лини, а не вихляя, собственно для того же, для чего и служит оперение.

Способы натяжения Лука

Если про что то еще неясно, пишите мне, я вставлю сюда еще немного текста.