第三章
鱼枪设计制造工艺
[当代渔猎技术和鱼枪工艺发展日新月异,20年来不断有根深蒂固的理论被否定,也不断有新的技术诞生,此书仅介绍当代部分较新的理论,相信不久的将来书中的很多理论见解会被更新和淘汰。]仅供参考,切勿盲信
枪身工艺
岸潜鱼枪通常使用碳素和铝合金作为枪身材质。
而蓝水枪大多使用粗大厚重的木质材质。
[碳素材质]
[铝合金材质]
[木质]
碳素
碳素具有极高的硬度,和超轻的重量,非常适合岸潜使用。
cm以上可用于蓝水。
价格略贵。
适合90cm-cm弹道。
铝合金
铝合金具有超高的性价比,重量较碳素重,非常适合岸潜。
设计合理的铝管可用于入门级蓝水渔猎。
适合50cm-cm弹道。
木质
通常木质鱼枪具有很高的重量,和超强的硬度,易于加工。
(即使轻量级蓝水鱼枪的代表:阿比伦-,也仍然大约具有4-5kg的重量)
木质是蓝水鱼枪的首选材质。
但不适合岸潜,因为在同等直径下,比如28mm管径下,木质的硬度远远不如碳素和铝管。
适合cm-cm弹道。
为何柚木是首选
木质鱼枪的历史非常悠久,而木头用于武器可追溯至弓弩。
随着橡胶技术的开发,皮筋用于鱼枪得到很大的发展。而近代乳胶工艺的突飞猛进,更使鱼枪技术达到巅峰。
二三十年前,人类用极大的热情开发新的材料用于鱼枪,而最近这些年,随着蓝水渔猎的逐渐流行和普及,木头重新变得流行,并掀起鱼枪的革命。
木头适用于鱼枪,有以下因素:
良好的浮力,坚固,易于加工,足够的重量。
木枪有各种各样的形状和结构,而木枪有一个很大的优势,你可以在任何时候进行方便的修改和加强。木头的共振频率和金属不同,这使得木枪不易将共振传导给箭。
一把优良的木枪,通常拥有令人赞叹的外观,完美的曲线。而木枪的缺点是,制作时间太长,而又昂贵的成本。
所以,市面上木枪的价格通常很贵。
混合其它材质的解决方案是不错的选择,比如用塑料的把手替代木头可以降低成本。我们可以把木枪简单分类为,纯手工制作的纯木质枪,和工厂量产的有其它材质的木枪。一般枪头和把手可以换成其他材料,这样制作简单许多。
但并不是用了木料就是“木枪”。
结构设计,重量分布和细节的处理,正确的搭配,精确的调教才能确保木枪的性能,市面上很多所谓的“木枪”,其实只是用了木料而已,经过测试,性能远远达不到木枪应有的指标。
什么木头可以用于鱼枪?
我们需要考虑木头的密度,这决定了浮力。而木头的硬度决定是否可以确保弹道在拉力下的笔直和较小的抖动幅度。木头的重量决定后坐力是否足以抵消。
而木头的硬度也影响加工木头的难度。每种树木的生长率决定生长年轮的结构和密度,而它决定木头的抗拉伸性能。木头的变形可由湿度,紫外线,海水的腐蚀引起。
能够符合所有要求的木料非柚木莫属。柚木中等密度,他的出色性能决定他是木枪的首选。
柚木有油性,这一点使他可以抵抗海水。它含有硅酸盐,有利于防蛀。
尽管含有硅酸盐,柚木还是非常容易加工成型,边缘锋利,木工都非常喜欢柚木,因为加工过程简单,不会劈裂,碎末少。相比较的patak檀木,更坚硬,更沉,但加工成品率低,极易劈裂。
柚木唯一的缺点是昂贵的价格,比其他木头贵几倍。有的木枪工厂用其他木头代替,比如红木,桃木,花梨木,鸡翅木,伊洛科木,非洲崖豆木,落叶松,橄榄木。
其实桃木和红木等,具有比柚木更高的硬度。但缺少硅酸盐的防腐蚀功效。这使得必须使用多层环氧树脂渗透工艺,形成坚固厚重的保护层才能长久使用。但制作考究的环氧树脂涂层也同时增加了强烈的美感。
工艺精湛,漆面考究的海狙
制作木枪时,用不同的木料做夹木非常有趣。但有两个问题,浮力会有变化,两种木头的变形不同。湿气会侵蚀某种木头,造成寿命缩短。
选择最高质量的木料非常关键,选择尽量纹理直的,纹理很密的木料。
粘和的时候,对齐纹理很重要,应注意是反向。
有经验的工厂不会在切割后马上粘和,通常要放置2-3周。
木枪的巅峰之作:阿比伦denton
鱼枪的物理特性
鱼枪可以无限加长么?不行。增加弹道必须同时进行结构优化。
[阿比伦为了在denton的基础上增加10cm弹道,进行了长达1年的设计和调试,无数次的试验和慢镜头研究,最终才推出Albacore。]
木料在一定长度内,具有很好的硬度,但实际上木头(包括柚木)在拉力下都会变形。而很多人并不知道的是,相对于碳素和铝合金,木料的单位重量的硬度其实是最差的。
在皮筋的拉力下,木枪会发生形变,枪头会上扬,越长的枪,枪头上扬的越多。增加10cm的弹道,枪身变形可能是数倍。
在皮管释放的瞬间,木头会恢复原装,但不会马上停止,他会像跳水踏板一样往复摆动,甚至左右摆动。
这种摆动会极大影响箭的轨迹,消耗掉很大一部分动能。
每只枪出厂的时候,厂家都会告诉你他能用到多少根,多长的皮管。
这就是他的额定最大承受拉力。超过则会overpower(动力超载)。
overpower的结果就是,这种瞬间的剧烈抖动(WOBBLE)变得不可控制,即使是最顶级的高手也无法预知和控制。所以真正的高手往往会在使用新枪之前进行测试,确保不会overpower和抖动。
overpower会损耗箭的速度,并且严重影响准确度。
也就是说,无限加长枪长而不调整结构,或者无限增加皮管,结果可能适得其反,你只能使箭不可控制,而不会增加速度。
额定拉力由木头的硬度(硬度越高,额定拉力越高),枪身的结构(厚度约厚,额定拉力越高),枪身重量(枪重越重,额定拉力越高),重量的分布(重心应略微靠后),箭的直径和硬度,重量,滑轨,是否封闭式(封闭式,额定拉力越高),扳机组位置(中置握把,额定拉力越高)等等因素综合决定。
永远不要overpower。这是国内玩家最常犯的错误。
但是好枪始终要在足够的拉力,高准确性和好的灵活性之间取得平衡。
欧系枪(如riffeeuro系列,cressi,omer)偏重灵活性而牺牲拉力(通常1-2根皮管),美系枪(如riffestandard系列,JBL)较为中性(通常2-3根皮管),而wongs和seasniper则偏重拉力和准确性,牺牲了一部分灵活性(额定拉力可达8-10根皮管),也有改进的欧系枪(如roballen)可在欧系枪的基础上,增加一定拉力,提高射程,而不损失灵活性。
视频:《阿比伦的秘密》
箭的物理特性
箭在水中只有达到完美的力学平衡时才能准确的命中目标,和空气中不同,水里的阻力很大,而箭的重量也非常重,不像空气中射箭,可以忽略。所以需要精确地力学分析和多次的测试,才能得到正确的箭长,重量等数据。
箭的受力包括:自身重力,皮管的横向拉力,垂直拉力,摩擦力,水阻力,木枪支撑力。这些力形成了微妙的力学平衡。
箭过长,重量过大,力学平衡会被破坏,箭会在射出的瞬间下坠,轻微的下坠即可造成大幅度的偏差。
箭过短,同样会破坏力学平衡,造成箭射出瞬间上扬。
较好地解决办法包括调整箭的长度,减少拉力,采用封闭式槽(封闭弹道目前已逐渐淘汰),增加wings(木枪侧面的小翅膀)以改变皮管的方向(但会极大地增加水阻),使皮管拉力与箭平行,等办法。
箭的硬度对整体性能有决定性的影响,绝不止是容不容易打弯那么简单。
不够硬度的箭,射出瞬间无法抵抗剧烈抖动,造成抖动过大,极大的损耗动能。
所以目前性能优异的鱼枪,尤其是蓝水枪,普遍采用的方案是:
1??:7mm-7.5mmrockwell(如roballentunarail),因为rockwell目前具有最高硬度,而7-7.5mm的箭具有极高的初速度。
2??:7mm-7.5mmsandvic(如pathos)
3??:8mm以上马氏铁(如阿比伦),因为马氏铁硬度最低,只有8mm以上才能达到足够硬度。同时,阿比伦认为越重的箭,穿透力越强。虽然7mm箭具有极高的初速度,但衰减过快,无法在7-8米之外保持终端动能。对于真正的蓝水枪,只有8mm以上的箭才可以胜任超远距离射杀任务。
[硬度低于马氏铁的材质,是根本不能用于渔猎用箭的。不仅因为极易打弯,更重要的是剧烈的抖动使其根本无法保持动能。]
皮筋的工艺
皮筋的拉力近似遵循胡可定律,也就是F=k*△x,简单讲就是皮筋拉力等于倔强系数乘以伸长。但在大拉伸率下,拉力可能会急剧增大。直径越大的皮管,越新的皮管,倔强系数越大,但回弹速度慢。直径越小的皮管,回弹力量越小,但回弹速度快。
Epsealon提供的firestorm拉力曲线
用多条皮管的误区:很多人喜欢把任意的皮管增加到枪上,这是不对的,即使你使用的是合适直径的皮管,如果两根或以上的皮管倔强系数不同,或者长度不一致,也是错误的。皮管的拉力有能量效率,也就是说只有部分的能量能转化为我们需要的箭的向前的动能。很多能量亦会转化为上扬,抖动,和多余后坐力。如何尽量多的提高能量效率,减少不应有的负面能量,除了选择正确的皮管和裁量正确的长度以外,还要保证多条皮管尽可能新旧程度相当。
如果两条皮管拉力不一致,则会出现只有一根主皮管发挥作用的情况,也就是说,其他拉力小的皮管其实并未有多少能量传递给箭,而只是跟随箭向前移动而已。但在这些皮管的负面作用下,枪的形变和抖动,后坐力等都增加了,反而降低了箭的准确度。
皮筋的制作和选择通常是制枪的最后环节。有经验的制枪高手通常先选择箭,而不是一般人认为的先选木头。他们会根据箭来选择相应的导槽,再根据导槽来加工木头。最后根据弹道长度和箭来选择皮筋。
连接方式通常选择大力马,也有很多选择金属。金属的连接更稳固,更耐用,但容易割伤到手。连接枪身可以选择一体式,也可以选择分段式。一体式构造简单,用整根皮管,但容易左右滑动,很难保证两侧拉力一致。分段式则保证两侧拉力均匀,而且拉力和枪身平行,但也会浪费不少弹道。比如著名的蓝水枪seasniper定制版(已停产)。
16mm皮管,1米弹道,皮管长度为55cm(相当于每侧27.5cm),也就是说皮管长度约为弹道的1/4多一点,拉伸率约为1:3--1:4,通常我们会使用3.5倍左右拉伸率的14mm-16mm皮筋。
常见的算法是:每增加10cm弹道,增加5cm皮管,皮管每增加2mm直径,增加5cm长度。如果是双条16mm皮管,还要增加10cm。
Roballen的16mm皮筋规格如下:
90cm弹道:皮筋长度为55cm
cm弹道:皮筋长度为60cm
cm弹道:皮筋长度为65cm
cm弹道:皮筋长度为70cm
cm弹道:皮筋长度为75cm
皮筋的性能指标
皮筋的性能很复杂
大致分为如下几种性能指标:
1,直径。直径直接关系皮筋的弹性系数,直径越粗,弹性系数越大,越有爆发力,但缺点是回弹速度也相应降低,回弹速度慢,影响到箭的射程。
2,回弹速度。即使相同直径的皮筋也有不同的回弹速度,通常回弹速度越快,价格越昂贵,部分高速皮筋会标注“highspeed”字样。
3,拉伸率。越好的皮筋,拉伸率越高,最顶级的皮筋拉伸率可达%,普通皮筋一般为%-%,拉伸率越高,行程越长,箭的射程也相应越长。
4,抖动幅度。皮筋释放的瞬间,不可避免会有剧烈的抖动,越好的皮筋,抖动越少,动力输出更平稳,声音更小,后坐力更小。抖动大的皮筋,声音大,后坐力大,箭的准确性和射程相应降低。
5,加速距离。这是最重要的一点,同时也是最容易被忽视的。不要认为任何一根皮筋都可以在整个弹道内为鱼箭加速,实际上,普通的皮筋,只能在弹道的50-60%的长度内提供动能。而更劣质的橡胶皮筋则更短。原因是,箭在弹道内速度越来越快,而皮筋则越来越慢,最终箭的速度会大于皮筋的速度。越好的皮筋,有效的加速距离越长,几乎可以在整个弹道内加速。比如primeline的液态乳胶皮筋。
6,内径。PrimeLine新推出的smallID版本性能更优异。
7,耐腐蚀,耐紫外线性能。
8,耐疲劳性。较好的14mm皮筋,在%-%拉伸率范围内,大约可以提供90-磅的拉力。在一个小时后,拉力衰减10-20%。较差的14mm皮筋,不仅初始拉力可能较小,而且一个小时后的衰减可能大于20%。
选择皮筋的时候,除了要考虑枪本身的承受能力(枪身的刚性决定承受多大力量的皮筋)以外,更要考虑所处水域,18mm的皮管通常适用于近距离射击,穿透力强,适合洞穴,夜潜和浑水。但由于速度的限制,射程不足,不适合清水和远距离射击。16mm的皮筋可弥补回弹速度的缺点,速度更快,适合远距离射击,但由于力度不足,通常需要2条皮管。而且由于两条16mm的皮管比单条18mm的皮管更好拉,受到大多数玩家的欢迎。2条16mm的皮管搭配7mm的箭,是最常见的搭配,既有足够的力度,也有足够的射程,穿透力也非常好,同时不影响准确度。如果选择8mm的箭,则需要至少增加一根皮管。虽然可以得到更好的穿透力,但相反的,射速会减慢。8mm的箭最大的好处是,在远距离会比7mm的箭获得更大的终端速度和穿透动能。
根据美国著名皮筋工厂primeline的最新研究报告,14mm皮筋的综合性能优于16mm和18mm。但由于拉力较小,通常需要增加数量,这也导致玩家的成本增加。而且玩家的传统观念难以改变,这也导致工厂仍以16mm和18mm为主流原装配置。但有经验的玩家通常会更换皮筋。
另外值得注意的是,每只箭有自己的最大速度,已接近或达到最大速度,不可以增加皮管,增加皮管只能增加抖动,反而降低速度。这是很多新手忽视的一点。
即使全球动能最大的鱼枪之一:阿比伦denton
也仅仅使用两根15mm皮筋
皮筋的材质
鱼枪普遍使用的皮筋,通常使用天然乳胶,干乳胶,合成橡胶三种材质。天然乳胶性能最好,分子结构均匀稳定,拉力输出性能出色。
对于使用天然乳胶的皮筋来讲,蛋白质含量至关重要,这直接影响皮筋的性能和老化。蛋白质对皮筋的影响,在业内称之为“乳胶过敏反应”。目前全球乳胶制品里,蛋白质含量最低的,是大名鼎鼎的美国primeline公司生产的乳胶,每克乳胶的蛋白质含量低于50毫克。
天然乳胶是一种白色牛奶状植物分泌物,来自很多种不同植物,最常见的工业用乳胶来自heveabrasiliensistree。产自马来西亚,泰国,印尼等。成长快,价格便宜。而较新使用的原料来自guayulebush。产自墨西哥,美国西南部也有部分产量。
最高端的皮筋都会使用天然乳胶,而低配的皮筋往往使用干化乳胶。
最廉价的皮筋来自国产的合成橡胶,非常低端的品牌会使用这类皮筋,这样可以节省几倍的成本。这些国产橡胶皮筋廉价而劣质,性能无法和天然乳胶相比。
在我们做过的对比测试中可以发现,国产橡胶皮筋虽然拉力看起来很大,但实际加速距离非常短,抖动剧烈,有效射程仅有1倍到1.5倍弹道距离,而且严重不准。
“我建议选用最高质量的皮筋,因为皮筋是整个鱼枪的动力部分,相当于“汽车的发动机”。但和昂贵的汽车发动机不同的是,虽然皮筋对性能影响最大,但同时也是价值最低的配件,很小的差价会有巨大的差别。”
美国Primeline皮筋特点
“美国primeline液态工艺乳胶工厂,为全球所有品牌的高端皮筋提供代工,没有之一。”
绝大部分天然乳胶在进行生产之前,会进行干化,以方便运输和储存。加工时,干化乳胶需要添加很多添加剂,如抗氧化剂,硫磺,催化剂。在合成之前,干化的乳胶必须研磨和融化为液态才可以进行合成。这一步会严重破坏乳胶的分子结构,打断至关重要的乳胶分子链,直接造成弹性和拉力的下降,以及寿命的缩短。
干化乳胶颗粒
Primeline则使用完全不同的工艺,该公司直接使用天然液态乳胶,不经干化处理,这样避免了研磨融化过程。在不破坏分子链的情况下直接进行化学添加,最大程度避免了乳胶的破坏。蛋白质的去除工艺也是该公司的专利。
液态合成工艺对原料和运输,储存的要求很高,加上原料产量较低,成本高于干化乳胶。但性能大大优于干化乳胶。所以一些要求较高的乳胶,如医用乳胶,通常会使用这种工艺。
Primeline为eps,roballen,riffe,omer,salvimar,cressi,pathos等品牌的高端皮筋提供代工。如备受好评的eps红色风暴(firestorm),技术上的拉伸率甚至达到%,但需要kg的拉力才可以拉动。实际推荐拉伸率为%。%具有33kg拉力,%具有40kg拉力。
握把的设计
根据最近majdq8最新的测试和分析发现,目前几乎所有的握把(除了abellan)都存在一个严重的错误:握把水平方向的角度与枪身是平行的,而手臂与握把的角度有15度左右的角度差。这导致手臂与弹道存在15度左右的角度差。通过改变握把的水平角度,可以将后坐力更好的传递给手掌。但如果手掌要承受全部后坐力,则必须增大握把与手掌的接触面。通过重新制作握把,准度和射程均得到大幅提升。
这种方法的理论,是用身体的重量来抵消后坐力,而不是像以往,更多依靠枪的重量。如果依靠枪的重量抵消后坐力,是不现实的,因为每一根皮筋的拉力,需要大约7kg的重量来抵消后座力,如果你使用三根皮筋,则需要21kg的枪身重量。虽然美国人的确开发了这种重型武器:canongun。但除了美国人,恐怕没有人真的会使用这种枪。如何既能减轻重量,保证摆动灵活性,又能最大程度抵消后坐力,最好的办法是把后坐力传递给身体。
但你需要3个条件:
握把尽量靠上,不要和弹道存在过度的高度差
握把扭转10-15度,使手臂与弹道平行
增大握把与手掌接触面。
以此为标准,几乎所有量产枪都是错误的设计,尤其是riffe,abbiller,jbl等传统美国枪,还有ulusub,andrygun,甚至包括wongs,hatch。这也是为什么这些枪射出后箭严重下坠,而且相对不准的原因。
典型错误的riffe超低位握把
比较成功的是pathos,sporasub,abellan,c4,eps,roballen等的握把
位置很高,控制后坐力非常容易。
握把的设计需要遵循如下原则:
1,减少后坐力
2,控制箭的轨迹,能使箭以最快和最平滑的方式射出。
3,最大程度改善准度
4,减少箭的抖动,尤其是细箭
5,发挥杠杆作用,并提供最好的摆动
6,能够快速摆动射击,并且不损失准度
较为成功的pathos高位握把
陆地上的子弹的射速可以达到0m/s,而鱼枪的射速最多30m/s。子弹在后坐力产生和发生作用之前,已经脱离弹道。而鱼枪完全不同,由于射速慢,后坐力将持续的作用在鱼箭上,而且是水平方向和垂直方向两个方向。
握把是控制后坐力的关键,正确的握把可以极大程度影响后坐力,进而改善准度和射程。
减少后坐力主要有两个途径:
增加重量。重心越靠前,箭在射出的瞬间,枪身上扬也越小,箭的下坠也越小。
尽可能握把靠上,越接近弹道越好,让后坐力尽可能传递给手掌。
弹道越长,握把和箭高度差越大,皮筋拉力越大,后坐力越大。为抵消后坐力,通常需要增加重量,甚至有些枪重超过10kg,这使得灵活性极差。
最简单而最有效的办法,是尽量使握把靠近弹道,而不需要增加枪身重量,用更多的手臂和身体的重量来抵消后坐力。越多的后坐力被身体吸收,枪头受后坐力影响就越小,抖动和上扬就越少。
现在来说水平方向。水平方向的偏离主要来自你是左手还是右手持枪。右手持枪,枪身向左方回弹,箭偏右;左手持枪反之。对于左右手不同习惯的人,握把相应应该不同。通过重塑握把,纠正15度角,可以最大程度改善后坐力。
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