第十一节 弩啊,真麻烦
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:7059

还是井反应快:“公子,看来这个弩机的扳机力连2斤都不到。”

我靠,蠢!刚才不是明明都知道了,传到扳机头上的力只剩下1/18,那就已经是2斤不到了,还在这头挂2斤的托盘,除了蠢,还能是什么?姜海涛这次不好意思再糊弄过去,只能不好意思地笑了笑:“唉呀,不好意思,刚才忘了先算算扳机力大概是多少,再放砝码。都是我的错。现在看来,还得造些更小的砝码。或者,再造些更大的砝码,在这边多挂些。”

豫在一旁说:“公子,我看还是干脆找些石头,称好重量,吊在这一边。普通的弓力都是一石六钧,咱们就按这个重量准备这一头吊的重量。”“好,有道理。都怪我想多了,反倒把事情弄麻烦。那咱们赶紧准备石头吧,是不是还得弄块布,包这些石头。”豫和轸老头都点点头,然后大家分工去准备。

趁这工夫,姜海涛把丝绳勾在食指上,通过滑轮拉托盘和砝码,体会了一下3斤的扳机力,感觉已经挺小了。他最后干脆叫来轸老头、井、豫,让大家分别用食指勾绳,其他人在滑轮另一边调整砝码。试了几次,大家都认为扳机力最好能在2~4斤;超过10斤就有点重了,有可能影响瞄准;小于2斤又没必要,而且有可能因为紧张而错误击发。[注021101]

十多分钟后,一袋160斤的石头准备好了。这次姜海涛先进行了一点理论计算:弓弦拉力传到扳机头上,压力为1/18;摩擦系数应该小于1,暂时先按1考虑;扳机头长度和下面扳机上挂丝绳的位置,是1/3,因此扳机力应该不超过1/54。160斤,就是2.96斤。

于是姜海涛让大家去掉托盘,又在四个1斤的木砝码上分别绑上细丝绳。这时他突然想到一个把砝码挂起来的办法。他在丝绳上打了一个小圆扣,然后在砝码的丝绳上绑一小段竹棍。把竹棍穿到丝绳的圆扣中,就可以挂上了。姜海涛一边挂上第一个砝码,一边想:这好像就是纽扣耶,自己现在穿的衣服没准能用这改进一下,那可比系带子方便。工匠们看到这个办法,也觉得有趣。

第二个砝码挂上后,还没击发。第三个挂上后,扳机立刻后移,挂在牙上的石头砸落到地面。井首先叫起来:“成了!公子!这个扳机力不到3斤,可真小啊。”设计它的三名工匠也很高兴。昨天的争论中,其他小组都对他们的弩机提出了同一个意见,太大。他们则说自己的弩机肯定是扳机力最小的,这么大也值了。但是究竟有多小,他们也说不出准数。今天这个结果,可比他们预料的似乎还小点。

姜海涛则对这个结果还不太满意。难道扳机头那,木头和木头的摩擦系数能有1?它们可是打磨过的呀?扳机力也许是2.1斤?豫看他皱着眉头,于是问他:“公子,是不是还想测得更准点?”“对。可惜没有更小的砝码。”“公子,咱们在这边挂上3斤砝码,那边挂200多斤石头,然后一点点减重量,是不是也行啊?”“对啊!我怎么光盯着这头?好主意!2斤对160没有动,那就先在这边挂3斤,石头用240,然后一斤一斤地减。”

井和几个小工匠立刻就明白了他俩的用意。其他人随后问了问周围的人,也想明白了,于是大家又去找石头。

随后的试验非常顺利,丝绳这边的重量减轻到200斤后,扳机就能扣动了。姜海涛带着大家继续试验,把得出的结果平均后得出一个重量,194斤。这么一算,传动比为64.67,比理论计算得出的54还高。不过在这期间,大家也发现了一个问题,那就是挂弦时,弩机里面的各个转动机构不是每次都能正确回到合适位置,十次中总有一次需要用手指头去帮一下。姜海涛在竹简上写下“可靠性约0.9”这几个字。

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一号弩机的试验,因为折腾石头而花费了近两个钟头。

二号弩机也采用了两级杠杆,但是短了一些,可靠性也比一号高,达到了0.95。它的传动比为54。在这期间,两名甲士奉命送来10张弓。姜海涛估摸着今天都未必能造出青铜弩机,于是打发他们回去告诉养敖,说弓暂时够用了。

三号弩机是姜海涛最看好的一种,因为它和印象中的战国弩机很像,结构最简单,尺寸最小。这个弩机是井带着三个小工匠设计的。它只采用了一级杠杆,而且这个杠杆是U字形的,向后伸。扳机被安排在旋牙的下面,和它共用一个轴,因此整套弩机只需要两个轴。可靠性也非常高:悬臂顶端上不是齿,而是一个横向的凸轴;上弦时向后转动旋牙时,凸轴伸到前面那个U形杆的中间,带动它也向上转;转到一定程度,U形杆的下臂端头卡入扳机中部的一个小坑槽里;扳机杆的旋转点在上方,它会由于自重而自然下垂,正好卡住U形杆的下臂。[注021102]

按照姜海涛的理论计算,它的传动比只有18。试验完毕后,大家都对它的可靠性深表佩服。20多次试验后,大家才碰到一次故障,弩机稍微有点卡住,但是松开后再次挂弦,就顺利通过了。姜海涛在可靠性上写下个“高于0.96”。美中不足的是传动比经过试验为25,扳机力需要6斤多,感觉和缴获的那个楚国弩差不多。可是这里多了一个杠杆,扳机力应该只有楚国弩的1/3。姜海涛有点想不明白。

四号弩机和三号一样只用了一级杠杆,但尺寸稍大,也没有采用它那么巧妙的共轴设计。它可靠性也很高,传动比达到33,但操作起来不如三号方便。这是豫带人设计的。

这时准备用来测量摩擦系数的木砝码和木板早准备好了,姜海涛立刻进行了测量,发现两块木头之间的静摩擦系数不超过0.5。这下他有点困惑了。按这计算,一号、三号的传动比应该是108、36,可实际只有64、25,低了不少。他忍不住拿起三号弩机自己观看。井看到他写在竹简上的结果后,也明白了这一点,但没敢打扰他的思考。轸老头询问后,哈哈一笑:“公子,这些弩机上都有轴,旋牙、扳机这些东西都要转动。这和车轮一样,转起来当然要费一些力气呀。”

姜海涛一听恍然大悟:“对呀!怎么忘了轴也是有摩擦的。那有什么办法呢?”他既是问大家,也是问自己。有的工匠说加油脂,还有一个说把轴做细些。姜海涛听后回忆起在蓼城修理战车时,自己和轸老头讨论过的有关车轮阻力的问题,那时就发现车轮的转动阻力和车轮、轴的尺寸有关。

有了这个提醒,他立刻想到后面用青铜造弩机后,这些轴可以更细,那转动摩擦的影响就能小点了。但传动比肯定大不过理论值。姜海涛一边想,一边愣愣地看着眼前的试验台。一个小工匠对前面姜海涛测量摩擦系数的过程很感兴趣,忍不住抓住木滑块,在木板上来回滑动,还和另外一人低声讨论几句。想着看着,姜海涛突然想到:现在测量的是木头与木头的摩擦系数,如果换成青铜轴,就变成了青铜和木头的摩擦。特别是在扳机头上,那应该是两块青铜之间的摩擦。如果没记错,后世还有专门的青铜滑动轴承,不用钢珠的,这说明青铜和青铜之间的摩擦系数比较小。那换成青铜后,这几种弩机的扳机力都能再小不少。

想到这几点,他对三号弩机现在不高的传动比不再失望了。把想法和大家说出来后,他提出先铸造一号、三号弩机。对于三号,大家都比较看好,因此它的结构确实最精巧,用起来最方便。可是对于一号,有些人表示不太理解,觉得它太复杂了,扳机力似乎也不需要那么小。姜海涛解释说,十弓车弩上弓弦的拉力比现在大得多,有1500斤之多,这时要想用手指头扣动,就很需要这种传动比高的结构。即使现在这样用木结构,它还需要20多斤力。他还说,这个传动比恐怕还需要增加,因此没准还得增加机构。

豫随后提出,如果想把一号弩机用到十弓车弩上,那就得提高它的方便性,至少要把它的方向掉过来--旋牙在前,扳机在后。姜海涛听后觉得很有道理。随后大家七嘴八舌地提出各种修改意见,比如说像三号弩机那样,采用凸轴和U形杆配合,这样能上能下。姜海涛立刻让三名金匠制作三号弩机的零件,木匠们完善一号弩机,再造一个木制模型。

不过这时候天色已晚。到晚饭时,金匠们只完成了陶范的制作,准备明天再浇铸。姜海涛吸收今天的经验,顺便画出砝码的样子,让他们明天用青铜铸几个。这些砝码基本还是方块,但他要求在上下各弄出一个小蘑菇头,说今后用来绑挂绳。金匠们也都看过刚才的测试,结果有一人提出:多了这个蘑菇头后砝码不再容易摆放,不如在砝码的两个边上铸出一个孔,在那里穿绳。姜海涛问那是不是麻烦,结果金匠告诉他,只要造出一个方形陶范后,搓一个小泥棍放到边上,就能铸出一个孔,非常容易。这办法显然比姜海涛的设想简单方便多了,他狠狠表扬了一下那名工匠。最后姜海涛要求铸造、打磨两块铜板,明天用来测量摩擦系数。

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晚饭前,养敖照例来询问情况。他本以为青铜弩机已经造成了,应该能有一把弩的样品。听说了一天的工作结果后,他对姜海涛一下午都忙着测量什么扳机力感到不解,但听过姜海涛解释后也就理解了。归豹那边则没什么新消息。为了给姜海涛多争取时间学车、造弩,他在分赃大会后就借口不高兴,不再和归章他们议事。归章他们也挺识趣地没来打扰。现在归豹正在和薳书他们商量怎么安排工匠,特别是工匠们的家眷。

养敖告诉姜海涛,如果急需人手,可以派人出去再挑选几个。姜海涛说那就干脆等归豹他们商量出办法再说吧,反正现在只是试造和试验,人手基本可以应付。他最后向养敖提出,自己今后还是在工场吃晚饭,这样能和工匠们有更多的讨论时间。养敖同意了,说他去向奴隶、甲士们交待。

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第二天上午练完车,姜海涛来到工场后,三号弩机已经完成。青铜的旋牙、U形杆、扳机杆和两根轴,都已经安装在一个木框里。青铜砝码也早就准备好了。在豫、井、轸老头的主持下,他们刚刚完成五次测试,结果传动比达到了60多!姜海涛听后非常高兴,立刻让他们接着试验。他本来还担心豫他们是不是在试验中有什么不对的地方,结果发现没有任何错误。连带试验弩机的操作性,他们一共试了30次,得出62.47的平均传动比,而且每次上弦都顺利。

难道它的可靠性能有百分之百?姜海涛表示怀疑,于是干脆让三名工匠找了一个木架,把弩机竖在上面,用丝绳挂着重物模拟挂弦,然后手扣扳机,反复试验。他自己,则在桌面上试验铜板的摩擦系数。打磨后的两块铜板确实很光滑,测量下来的静摩擦系数只有0.2。用摩擦系数0.5的木扳机,传动比25,现在换成摩擦系数0.2的铜扳机,传动比62.47,数据还挺相符。他接着想,要是把外面的框也换成青铜,是不是能更低呢?不过现在扳机力已经只有2.56斤,足够小了,再小有必要吗?

这时那边试验可靠性的三名工匠,终于碰到故障了:一次挂弦不畅。问问挂了多少次,结果居然是106次!姜海涛高兴地在竹简上记下“一型弩机,木廓铜芯,传动比62.47,可靠性超过0.99。”

随后,他让金匠们铸造一个青铜的弩机框,以及第二套弩机零件;轸老头带一批木匠们制造一个弩,准备装这个木廓铜弩机;自己和豫、井带一批木匠制造一个能装青铜框弩机的弩。

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虽然青铜框还需要打磨四个轴孔,但也进行得比较快。晚饭前,两把全新的弩造成了。第一把弩的弩臂由两半构成,后面掏出一个框安装弩机,最后还有一个握把。姜海涛把弩顶在肚子上,双手拉弦往怀里一拉,弓弦贴着弩臂滑上来。碰到照门座后,弓弦带着它旋转,姜海涛感觉到弩机里有些轻微的碰撞。照门座上插的那根当表尺的竹片也高高翘起。最后慢慢松开,弦挂好了。放上一支箭,他对着草靶扣动了扳机。效果很不错,扳机力明显小多了。其他人也过来试用,纷纷赞不绝口。

第二把弩用青铜框弩机,效果却没有明显提高。安装到弩臂上之前,他们照例对扳机力进行了测量,发现传动比为72.7。这和前一个的62.47相比,提高了15%,但没有姜海涛预期的高。大家都认为现在扳机力已经足够小了,没必要为此浪费宝贵青铜。一个框消耗的青铜,比里面的旋牙、扳机、轴等加起来,多了两三倍。

大家轮流拿过两把弩试射,对一些细节问题提出修改意见。比如一个工匠提出在后面加一个肩托,这样射击时可以把后端放到肩膀上。但是这个主意立刻遭到大多数人的反对,认为它影响拉弦时顶住肚子,而且弩的重量主要压在前面的左手上,肩托用处不大。姜海涛提出在前面加一个握把,这倒是得到大多数人的赞同。但轸老头等人提出这样反倒麻烦,还不如把弩臂下面修出一个弧形凸起,两边再挖个浅坑,便于手掌握持。这让姜海涛想起了步枪前面的护木。

随着试射,精通造弓术的豫发现了一个问题。在这个弩上,受拉弦时动作的影响,弓弦只拉开了1尺8寸。而弩臂前端绑的那张弓单独使用时,至少可以拉开2尺4寸。碰上个头大的弓手,还可以拉到2尺7寸。最后他断言,现在这把弩射出的箭,不如用弓直接射出的快。

大家一听,都有点傻了。难道自己辛苦半天弄出的这东西,还不如普通的弓?姜海涛也发现自己忽略了这个重要问题--做功距离。在蓼城测量十弓车弩的能量转换效率时,曾经测量过养敖拉开弓弦的长度,2尺6寸。18除以26,只有0.69倍。再根据动能速度的关系,这支弩箭的速度恐怕只有原来的0.8倍。这可是一个比较大的问题。

姜海涛懊恼地坐到椅子上,工匠们也围着桌上的弩交头接耳地讨论。姜海涛心里不断嘀咕:这么造一个弩,还是在自己知道很多后世知识的情况下,居然还这么麻烦?一个问题接一个问题,不是自己没想到,就是解决不了。比如现在这拉长问题,胳膊就那么长,从完全前伸,到缩回肚子前,只能有1尺8寸。难道把弩臂造长些?那弩手还得有身高、臂长要求。哦!如来真主玛利亚,你们怎么那么烦呀!

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[注021101]:一般手枪的扳机力,双动扳机在50牛(5公斤)左右,有些超过55牛;单动在20牛左右,15牛已经算小的了,再小可能容易走火;运动手枪则在0.05~1牛。弩机也要考虑走火问题,但它只在上弦后才有走火危险,而且上箭时不能冲人,因此弩机的扳机力最好比军用手枪再小些。估计10牛左右比较合适,即1公斤,大约合胡国的4斤。这里弓弦拉力一石六钧,160斤,合31.68公斤。

[注021102]:三号弩机的结构,就是咱们在书籍、网络上常见的中国战国、秦汉弩机结构,由两轴、牙、钩心、悬刀组成,不需要弹力元件,尺寸紧凑,操作方便。