Jousi

[Tell]

Uutta projektia ajattelin pikkuhiljaa aloitella. Löysin isäukon pajalta aarteen, eli ikivanhan peräkärryn jämän, jossa oli kaksi pinkkaa lehtijousia. Allaoleva on 92,5 cm pitkä ja tasan 5 cm leveä.

Ajattelin tehdä samantyylisen kuin aiemmin, eli kivääriperämallilla, mutta entäs liipaisin? Kannattaako edes yrittää vanerista?
Millaista vetopituutta tuohon kannattaisi tavoitella? Onko ok tehdä jänne perinteiseen tyylin daccronista?

[ddog]

Lähtisin liikkeelle teräksisestä virepyörästä ja liipaiimesta ja jänteeksikin valitsisin vaijerin. Kyllä se varmaan dacronistakin onnistuu, mutta tulee todella paksuksi ja lenkkien punokset eli servingit on tehtävä huolella.

[Tell]

[Smirkelimies]

Eikös Limingantullissa, Motormanin lähellä ole se iso metalleja myyvä liike, jossa leikataan metallit asiakkaan haluamaan muotoon. En millään muista firman nimeä vaikka joskus olen siellä käynyt. (Muistaakseni se oli Limingantullissa.) Tai ammattikoululla voinee teettää osat.

[Jukka Koivusaari]

[Juri]

Luuppien teko vaijeriin on myös melko hankala toimenpide, puhumattakaan jännekorkeuden tarkasta säädöstä.

Ohjeita:
http://crossbow.wikia.com/wiki/Plan_for_a_simple_leaf-spring_prod
Osia
http://www.alcheminc.com/crossbow.html

[Tell]

[Tell]

Hevosenluuta saan myös hyvin todennäköisesti. Ehkä siitä saisi hyvän virepyörän?

[Andes]

Itellä on lojunu lipastossa joutavana pitkän aikaa hirven sarvesta tehty virepyörä, siitä voisin luopua pienellä rahalla..

[Jukka Koivusaari]

[Tell]

[Ari Rantala]

[Tell]

Edistystä. Yläpuolista lapaa joudun ehkä vähän vielä kaventamaan.

[Tell]

Edistystä. Kaverini onnistui hankkimaan ammattikoululta palan alumiinia. Tuon mitat ovat 8x5x3. Riittää ehkä jopa kahteen virepyörään.

Jousivakionkin sain lasketuksi. Kaaren vastus 18,5 sentin vedolla oli 74 paunaa (33,52kg), joten...

k = -mg/x

jossa m= massa (=vetovastus?), g=putoamiskiihtyvyys, x=vetopituus

joten...

k=-33,52 kg x 9,81 ms2 / 0,185 m = -1777,47

Meniköhän se nyt oikein? Mites tosta sitten lasketaan vetopituus?

[Tell]

Lukion kakkoskurssin fysiikankirjassa oli näemmä miinukset molempien kohdalla, jolloin tulos ei olekaan negatiivinen (1777,47 N/m).

[Leppis]

Jousivakion laskeminen ei ole välttämätöntä.

Nyt kaarta rasittava energia on

E = 0,5 x F x s

E = 0,5 x (33,52 x 9,81) x 0,185 = 30, 4 J

jossa
s = matka kaaren keskeltä jänteen keskelle vedossa ( m)
F = vetovoima ( N )

Jos esimerkiksi tuplaat vetopituuden tuosta, kaarta rasittava energia nelinkertaistuu eli menee noin 122 jouleen. Vetopituuden kaksinkertaistaminen näet ~kaksinkertaistaa vetovoiman. Samalla kun matka kaksinkertaistuu, energia ~nelinkertaistuu ( 2 x 2 = 4 )


"Tehollisen" kaaren tilavuuden laskisin näin:

V = 0,5 x L x h x s

jossa L = kaaren nokkivälien pituus ( cm)
h = kaaren leveys keskellä kaarta ( cm)
s = kaaren paksuus ( cm)

Tuo laskutapa edellyttää, että kaari on tilleröity oikein. Nyt kaaresi rasittuu keskeltä edelleen enemmän kuin kärjistä, joten en käyttäisi ihan noin suurta tilavuuslukemaa kaaren tilavuusenergian ( J / cm^3) laskennassa. Tulee liian optimistinen tulos. Hyvälle jousiteräkselle voidaan käyttää likimain arvoa 1 J/cm3, kun lasketaan kaaren suurinta varastoitavissa olevaa energiaa. Varmuuden vuoksi ei kannata jättää turhaa terästä, koska ennalta määrättyyn vetopituuteen vedettäessä, jäykkä kohta siirtää taipumaa vähemmän jäykkään kohtaan ja kaari hajoaa pienemmällä vetopituudella, kuin, että kaari olisi tilleröity=muotoiltu oikein.

Kaari olisi syytä saada balanssiin ennen koeponnistusta, kun näyttää toinen lapa olevan toista selvästi leveämpi. Jänne pitää olla melko lujaa, jottei veny/poksahda. Itsel olen vedellyt 80 kg voimaista varsijousta vireeseen paksuilla rukkasilla. Tauluammunnassa tuo käy pitkän päälle raskaaksi ja menee ainakin mulla jo enemmän voimaharjoittelun puolelle kuin tarkkuusammunnan.

Viritykseen voi tehdä esim tällaisen härvelin:
Wippe (eng.)

Voiman puolittava väkipyörä saattaa olla myös hyvä. Pitkävetoisessa varsijousessa ei mulla tuo väkipyörä toimi, kun saa kiskoa melkein korviin saakka, jolloin kehon voimantuotto alkaa olla kovin huono. Mieluummin vetää tuplavoimalla puolet lyhyemmän matkan rukkaset kädessä.

[Tell]

Kiitos.
Entä se vetopituus? Miten saan laskettua sen sitten kun tuo tehollisen kaaren tilavuus on selvillä?

[Leppis]

0,185 m vetopituudella kaaren energia on noin 30, 4 J mittauksesi perusteella.

Jos kaaren energia olisi täydessä vedossa esimerkiksi 150 J, saataisiin vetopituudeksi ja vetovoimaksi:

vetopituus = [neliöjuuri ( 150 J / 30,4 J )] x 0,185 m = 0,41 m

vetovoima = [neliöjuuri ( 150 J / 30,4 J )] x 33,52 kg = 74,4 kg

Laske kaaren "tehollinen" tilavuus aiemmassa viestissäni esittämällä tavalla (cm^3) ja kerro tilavuus kertoimella 1 J / cm^3, niin saat energian (J), jonka kaari pystyy hyvällä tuurilla varastoimaan. Laske sen jälkeen vetopituus ja vetovoima yllä olevilla kaavoilla, sijoittamalla energia tuohon 150 Joulen paikalle yllä olevissa kaavoissa. Sinuna kuitenkin käyttäisin 1 J / cm^3 tilalla arvoa 0,8 J / cm^3 eli pelaisin enemmän varman päälle, koska tilleröinti ei ole niin justiinsa kohdallaan. Kääri kaari johonkin paksuun kankaaseen, kun koeponnistelet, niin ei käy pahempia vahinkoja. Valmiissa teräskaarisissa jalkajousissa käytetään monesti nahkasuojia kaaren suojana ( hidastaa lenteleviä jousen kappaleita ylikuormitustilanteessa)

Huom! Vetopituutta, voimia ja energioita suhteuttaessa toisiinsa pitää lähteä aina jännittämättömästä kaaresta liikkeelle. Kun kaari on kiristetty jänteelle on kaaressa jo jännitystä eli kaarta rasittavaa energiaa varastoituneena.

ps. Minulla ei ole kokemusta teräskaaren valmistuksesta eli kaikki mitä tässä kertoilen pohjautuu vain yleiseen tietoon jousista sekä lujuusopin ja dynamiikan tiedoista(20 vuoden takaa).