制弓大赛

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弓箭是复合型远射武器，由相互独立的两大部分即弓和箭构成，箭又叫做矢或链。

“射者，弓弦发矢也” “射者，弓弦发矢也”弓箭是利用材料弹性势能的原理，通过把人类自身的力量和物体的弹力结合起来，使箭镞射向远方，从而达到射杀目标物的目的。

反曲弓
反曲弓与其他弓的分别在于上弦的反曲弓的弓弦与其弓臂有所接触。

传统较直身的长弓会引起「层递」的效应——即弓拉得愈开，拉弓所需的力会增加得非常显著。

相比同等拥有直臂的弓，反曲弓可储存更多能量，使得射出的箭有更高的动能。

因此，反曲弓可以比普通的弓造得更短，却可保持其威力。

直拉弓的弓片则是顺着弓片自然弯曲的方向拉紧弓弦，反曲弓是弓片是向其自然弯曲的反方向上紧弓弦。

反曲弓弓片较长，弓片相对变形很小，其拉力变化比较规律，在实用拉距内，其拉力是均匀变化的，长弓片也决定了其开弓后，弓弦夹角很小，这样搭箭点在运动过程中上下波动很少，而且反曲弓弓片长而且较软，对于弓震的吸收也很有利。

因此箭经由反曲弓发射时相对平稳。

当然，因为木材所能应用的弹性范围的限制，现代反曲弓的磅数一般较低，大约20-50磅。

这些因素都决定了反曲弓的发射比较柔和。

层压技术
弓主要涉及木材选择的问题，把木材当作一个弹簧来用，所以一把弓要好，更多的是考虑到木材的形变回复速度，形变回复速度越快的木材，就能给射出去的箭提供越大的动能，在相同的拉力下的箭速会越快，射得也越远。

层压弓的物理力学原理是外敷材料（玻璃钢片）对核心材料（木、竹片）的挤压进行蓄能储存，真正起主要储能作用的是上下最外层的玻璃纤维层。

中间的木（竹）层本质上是填充作用，保证两个玻璃纤维层的间距，以使其充分受拉受压。

完成力量的储能和释放。

弓片就在如上图所示的模具中压制成型
反曲层压弓的知识就介绍到这里，了解更多，请访问论坛——中华联合工会、射箭沙龙。

弓的最主要的两个部分就是弓片（弓臂或者弓身）和弓把（握把或把手）了，反曲层压弓可以有分体弓和一体弓，即弓把两侧的弓臂是否为一体，在这里我们主要针对的是一体弓的弓片。

层压弓片材料应用最为广泛的是玻片和枫木片，本次大赛提供的材料是黑玻片和硬枫木片，在第一弹中我们也提到过：真正起主要储能作用的是上下最外层的玻璃纤维层即这里的玻片。

中间的木（竹）层本质上是填充作用，保证两个玻璃纤维层的间距，以使其充分受拉受压。

完成力量的储能和释放。

附表中给出了常见制弓材料的弹性模量、变形率、密度以及其储能密度
（注：最大变形率可以体现材料的韧性，最大变形率高的材料韧性高；
经过大赛组委会的讨论，本次参赛队伍将采用的是表1中红色标记的材料。

）
假如进行有限元分析层压弓弯曲的模型，其实就是一个简单的梁的模型，形变主要发生在弯曲的外侧和内侧，外侧是承受拉力，内侧是承受压力，这两种力就是弓储存能量的来源。

而越靠近层压的中间层，形变越小，产生的应力越小，所以中心可以是质量比较轻的物质，以避免在反弹过程中因质量过大而拖后腿。

所以层压从中心向两侧的材料，最理想的情况是密度依次上升，弹性模量（单位形变产生的应力比）上升。

再来回顾常用的材料，枫木，毛竹，玻片，其中枫木和毛竹密度接近而毛竹略高一些，但毛竹弹性模量比枫木高，玻片最高，玻+竹+木+竹+玻的组合实现了这种递变，比较符合受力的原理。

当然，有条件的话可以使用7层材料，递变会更缓和，效率会更高。

本次大赛建议采用的方案是玻+木+木+玻四层层压，符合力学要求并较为容易实现。

再来说说具体的材料，一般材料密度越低也越软，但并非中心层一定要软，而是要求有一定的硬度，在弓弯曲的过程中不会发生明显的压缩变形甚至塌陷，这样首先会减少弓壁的厚度使得内外侧的储能减少，而塌陷更是会改变弓的形状，影响使用。

这就是为什么轻木（芭莎木）和白木（椴木）——这两者密度只有0.2~0.45——并不适合做中心层，因为容易塌陷和分层，更多的人使用的是枫木（0.7~0.8，毛竹也在这个范围），为的就是能够充分迫使内外层达到最大形变。

上图是个梁模型受向下的力时的有限元分析，蓝色是应力最低，而红色是应力最高，可以看到梁模型的中心层应力是极低的，在这一层使用弹性模量大的材料完全是浪费和降低效率。

如果使用木+玻+木的组合，还不如使用同样厚度的纯玻片效率高。

弓把是弓身中央手握的部位构件，一般硬度较大，方便手握即可，一体层压弓的弓把可以是多层压成的，也可以是整木消磨而成，下图是一种压制方案：
当然为了手握时的方便以及美观问题，弓把的形状可以有很多变化，这种大多是整木消磨而成：
现在的反曲弓把，一般分为两种，一种叫长把：25英寸，（一英寸等于2.54厘米）。

一种叫短把：23英寸。

弓臂一般分为三种：长: 45英寸。

中：43英寸。

短：41英寸。

不同的组合，基本上给出射手们64英寸，66英寸，68英寸，70英寸，这4种长度上的选择。

每种组合适应一个拉距，但是要注意的是，臂展虽然和拉距有一定意义上的联系，即臂展越长，拉距越长。

但是这个关系并不是绝对的，因此建议每个射手都自己测量自己的拉距，而不是靠身高或臂展推算。

具体的测量方法如下：
（算出来的拉距是提供大概的认识，并不保证准确。

）简单的测量方法是，自己做一个尺子，最好用旧的箭杆，很长的那种，在上面标上刻度。

身体站直后，双臂自然向身体两侧举起，与肩同高，掌心向下。

持弓手臂保持不动，拉弓手臂从肘关节向胸前对折，停在自己下巴的靠位上。

这时用刚才的尺子量，有经验的爱好者量从持弓手的拇指到拉弓手食指第一个指关节的距离。

要是新加入的爱好者，量持弓手食指指尖到拉弓手食指第一个指关节的距离。

目的是多出一段安全长度，保护自己。

之下来要注意的是，由于弓长的不同，同一幅弓臂在长弓把上拉力相对较小。

以上面的例子为准，当拉距同为28英寸时，长弓把的拉力是30磅，短弓把的拉力则是32磅。

这是由于拉短弓把时，弓臂的形变更剧烈，从而产生了额外的阻力，或储存了额外的势能。

由于以上原因，各位在制作反曲弓时，一定要注意自己弓把的长度，否则会高于或低于你自己想要的拉力。

如果有人问到：如果在同等拉力下，长弓把和短弓把，哪种发挥好。

或者说长弓臂，短弓臂在最后拉力相同的情况下哪种发挥更好。

但是这个问题不能够简单回答，射箭教练们一般分为对立的两种看法。

认为长弓把配短工臂好，是因为短弓臂由于材料短小，出现额外形变（即弓臂出现了左右转动，而非前后移动）的可能性相对较小，对每次形变的稳定性有帮助。

认为短弓把配长弓臂好的，是因为长弓臂每次形变的距离小（即弓臂前后运动的距离），还原快，故传输给箭势能的速度就更快，有助于提高箭的速度。

至于到底各位适合什么长度的弓，还是需要各位自己去体验。

推荐个子越高的，越要用长弓把，个子越矮的，越要用短弓把。

臂展越长的越要用短弓臂，臂展越短的越要用长弓臂。

在拉力上，臂展越长，越选择小拉力的弓臂，臂展越短越选择大拉力的弓臂。

（转自豆瓣小组《弓长--弓把和弓片长度关系》）
弓把和弓片的长度规格并不是没有限制的，弓把过长会导致应力过度集中，可能会出现爆弓情形；弓片过长则可能导致回复速度过慢，射程较短，威力较弱。

【附表：】
表1。