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战争研究论坛讨论区[军事装备] → 神臂弓考辨

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 markgraf 男,离线
  
  
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神臂弓射三百四十余步
单兵弩比同期资料中的床弩/八牛弩还远
可能吗





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其实照我说,主要是个箭的重量问题。你要射个20克轻箭,射500米虽然比较困难,但也不是全然不可能。那个宋代床弩射460米的数据,射的是矛矢,而神臂弓射程数据,用的是轻箭,这样就解释得通了。
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 markgraf 男,离线
  
  
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箭当然要以实战用箭来考虑 宋时的弩箭制型是可以确定的

不过500米射程也不算什么 15-16世纪1000磅级的欧洲钢弩射程也能超过400米 问题是在这个距离上几乎什么都打不中 
弩类的有效射程大约在100米左右






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这个自然。其实我国的战国秦汉之弩,宋明之弩,要么有丰富的出土遗存,要么有丰富的文字记载和图片,要复制一点不难。只不过现在还没有着手进行而已。
   一来是缺乏资金,二来是。。。有个牛b的说法,复原古代武器就要复原完,从铁的冶炼到木材选择加工,样样要100%!如果不能。。。那么我还是继续炒古书。
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Numenor:
1. 宋史当然是出自元代,可你指的是弩向‘厚身’发展的所谓历程,那当然时间就反了!
2. 拿外国的弩套中国的弩,真有你的!神臂弓的写意图样,史料上不是没有,看见这样的图,你要还是认为‘拉距’20cm竟然合理,我也只能干瞪眼了!中国的踏张弩,脚蹬和弩弓是紧挨着的。张弩结束,你好歹要让弩兵把腰直起来吧!那就得拉到65cm以上,且不说这高度还太小,并不合理。脚蹬纵向尺寸不过十几cm,那么Brace height就有近30cm!我的乖乖!中国的复合弓,什么时候有过这么大的Brace height?按你说的,弓身长度才3尺2寸,100cm!这么畸形的设计,你觉得合理?如果是木弩,那就更可笑了。拉力不能大,那160kg怎么样?做功距离才20cm,神臂弓原来是个废物!做功还不抵60kg拉力/55cm做功距离的弓呢!我说你怎么这么不靠谱啊?
3. 2.5比4.5,就是5比9,看清楚了,弓身比弓弦几乎长一倍!如果你认为整个弓弦的长度就是2尺5寸,弩弓长度有4尺5寸,那我只能认为你没长眼睛。即使对你贴的这些图,也完全不可能达到这样的弓/弦比,2比3都达不到。
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 涡轮机 男,离线
  
  
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斯多克芒:
      主题先行?这本来就是个大胆假设,小心求证的过程嘛!这都奇怪?原贴中对史料那么多梳理、筛选,你为什么视而不见?
     还复制不难?还什么神臂弓是‘木弩’?还‘典型’!你可真是个牛人!作出一把弩是不难啊,但作出来那性能恐怕不能见人哪!象numenor 建议的那样,做功距离才20cm,拉力又不能大,那还不如弓呢!
      刑天是谁?又是某个论坛上的什么人?你经常花很多时间泡网?
      罗马弩炮?我不了解,也从未感兴趣过。这两年根本没有时间泡网,兴趣也没有那么广泛。不过西方文化我还是很喜欢的,难得有空听听古典音乐,玩玩摄影,欣赏一些名家的艺术作品,那是享受。
      ‘本尊’?稍微懂一点技术的人,或者稍微认真一点,就可以轻易看出我和Laminin的许多不同。(有一点倒是可以说的,我很尊重他,过去讨论的时候曾经得到他很多帮助,虽然并不同意他的一些观点)Newavatar就比你聪明,很快就确定我是机械行业的,嘿嘿,就算是吧,好歹沾点边了。我原来也还挺尊重你的,起码你看上去是一个实实在在做学问的人。可竟然心理如此阴暗!你怎么会有这种爱好?
      不过,也就是你认为那拉力范围还能接受,这一点上,你还比较客观,这就很不错了。
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坦能堡:
        神臂弓的标准使用距离是120步(早期),100步(后期),难道只有90米(早期)75米(后期)?!你以为那‘步’是什么?
       射程远、穿甲能力强、精度高本来就是神臂弓的主要特点,它要对付骑兵,要能在远距离上穿甲,这有什么奇怪的?
      2个锤比10个、8个同样不可信?你这不狡辩嘛?这有意义吗?踏张弩的拉力限于90kg?!这是强弩,不是弓!要是弓的拉力达到90kg,我还不同意呢,太大了!你为什么不到健身房去一趟?看看自己能提多重?没准还能提高一点自信心呢!但是,记住了,先把杠铃放在至少40cm高的台子上再提,这样类比才合理。张弩的时候,拉力是从0开始逐渐增加的,提重可不同!弯着腰也使不出力气。你还可以看看你能开多大拉力的弓,看看提重和开弓的力量差几倍?难道你认为宋代的强弓,拉力才30kg不到?
      弩强了,战场情形就完全不同?这思维还真是简单!除了金以外,有几个游牧民族的的骑兵喜欢正面硬冲?你当人家骑兵都是傻子?宋朝除了岳飞那几万人外,可有一只值得说的骑兵?步兵即使赢了,也不过击溃,怎么追击?怎么全歼?骑兵机动性强,善长突袭,步兵怎么应付?弩的作用是很大,但光靠弩就够了?强弩一分钟不过3、4发,你会不知道?
      还“通篇没有依据“?你说你提的这都叫什么问题啊!
      关于拉力,我再不想说什么了,踏张强弩拉力才90kg?断不可能。
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Hhssldx:
     你也没看仔细。改动很大,观点都变了。嘿嘿,可就是拉力没变!我曾经说过,原来写的那个,自己很不满意。现在也还是不太满意。马甲?过于相似?差别多了!这年头怎么有很多人爱好这个?还爱好查这个!时间多得花不掉了?
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 涡轮机 男,离线
  
  
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伟大光荣正确:

      我原来一直认为宋史是对的,射程是340步,并设想240步是后期拉力降低后的射程。因为我们知道,长弓大仰角射击,飞行200多米后,动能不过50J的级别,如果射程是340步,那么末动能有100J级别,箭又比较细,穿甲能力还是很强的。不过现在看来,这样的动能还是偏小,要340步后‘入榆木半杆’,300步后‘能洞重札’,动能恐怕不够。另外,用弦推动垂直尾翼,也确实有点勉强,无论文献和文物中,都找不到这样做的依据。但是,如果射程是240步的话,那么箭比较重,弩的效率高,箭的初动能大;飞行距离短,动能损失也小,末动能有200多J,300步后还有接近200J,那一切就都顺理成章了。

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 伟大光荣正确 男,离线
  
  
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说实在的,我看了涡轮机的发言也感觉laminin味儿很重,到天涯去搜索了一下,貌似最近没有什么发言,应该就是马甲。。。。
    根据涡轮机提供的古文和配图,神臂弓那玩意儿分明就是木弩么。要抠字眼说它是复合弩弓,证据不足。英格兰长弓也有角端,难道这玩意儿也是复合弓。。。。
    另外,关于土耳其弓和钢弩、长弓,目前的复原研究很透。而我国的古弓还谈不上严格意义的复原研究。就现有的弓铺资料看,性能普遍很平庸,离涡轮机所称的性能,差得很远。从这个意义上说,但就实物研究而论,说明清弓有何优势,没有根据。
    从英文论坛的评论看,基本认为土耳其弓是复合弓的顶峰之作。要说它综合性能优于英格兰长弓这个应该没有什么疑问。毕竟它本身也吸收了长弓的若干优点。不过如果抠字眼,说神臂弓240步外还有较大威力,那么就不得不解释一个问题:它的威力与燧发枪,至低限度是相当的,这可能吗?
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 坦能堡 男,离线
  
  
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1.  不然你以为冷兵器时代实战时投射武器使用距离能有多远?后装线膛枪批量装备军队之前的数千年里,低于100码距离的射击才有讨论价值,就算是长弓也不例外,请不要依靠凭空想象来研究历史
PS:很久很久以前,我在这个版的一个回帖里专门讨论过这个问题,有兴趣可以找找

2.  神臂弓的这个“主要特点”是不是有你说的那么强那么远那么高,你没能在你的帖子里证明出来
    或者说,你设想的强远高,过于超前历史时代和超越人类体能极限了

3.  看来你是真的没明白你在两个锤的问题上出了什么差错……我们说的是,你的论证逻辑是完全错误的:你先定了一个合你想法的拉力大小,然后再用这个数值去推定古人用了几个锤,显然是不成立的论证过程;你必须能拿出文物或者至少是文字的依据,证实确实使用了这样的测量方法,然后根据这个测量方法去计算拉力,而不是反过来,仅仅依靠你自己认为合适的数值和“可能操作比较方便”这种说辞,这样只能说明你完全背离了科学求证所要求的逻辑过程。
    简单一句话,你说有两个锤,那么就拿出证据来,拿不出来依据,两个锤的说法就跟100个锤同样不成立

4.  所以说跟你说起这个就会很长了,自己拍脑门凭空想象一下古代骑兵vs步兵的战斗场面除了一个红脑门以外什么也得不到。
    战场武器系统的技术变革与战略战术之间的互相影响是研究军事史最重要的主题之一,投射火力的增加引起战术变化进而影响军队编组,战术和军队编组的改变又对武器系统提出新的要求,这类事情,呃,琼斯的《西方战争艺术》和杜普伊的《武器和战争的演变》没看过的话就去看看,看过的话就是上次没看懂,去再看一次

5.  看来你心里的强弩可还真强的没边……1分钟3、4发?拿破仑的老兵们也不一定能保持这个射速了,再加上你那个射程……要参加一战有点困难,去把李和格兰特一起灭了应该问题不大

最后我想说,研究谁是谁的马甲似乎对这个主题的讨论没什么意义(话说偶也是个马甲哦^^),我们要的是有依据的资料、严谨的计算、以及符合科学方法的逻辑过程,其他诸如谁是谁的问题并不重要。而且你们用来猜测的线索也太薄弱了吧,对于明确的技术问题,不管持哪种观点,想法近似的人都会有不少的。



铁口直断!!神~算~包~~

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 坦能堡 男,离线
  
  
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然后说说拉力的问题。

如果是立姿踏张的话,拉力恐怕跟弓的区别不是很大,一般来说,拉弓主要做功的是上背部肌群,立姿踏张主要是下背部,就肌肉力量来说区别并不很大,你认为后者会比前者大好几倍,恐怕是姿式不正确导致的。

另一方面,下背部肌肉使用过度,很容易导致腰椎键盘突出,据我所知,并未见到有文献中记载说弩兵有类似半身不遂的职业病;而上背部肌肉使用过度容易导致脊柱侧弯,这个倒是有不少出土实物的佐证。这似乎暗示弓所要求的拉力要比踏张弩的拉力更加靠近人体极限,这样就进一步拉近了由于使用不同肌肉群所可能导致的力量差距。

不过话说回来,要求一个自重70kg的人类每隔15-20s(按你的要求)提供270kg(按你的计算)的拉力,用的哪块肌肉已经不是主要问题了,首先需要质疑一下这个家伙的物种……



铁口直断!!神~算~包~~

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 newavatar 男,离线
  
  
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涡轮机是不是机械专业俺不能肯定,涡轮机的科研水平一塌糊涂是绝对肯定的。军事历史方面知识更是贫乏,最好先系统复习一下战争方式的演变与武器的关系,拍脑门想象战斗场景到是FQ们标准YY程序



欢迎大家拜访俺的博客
http://blog.sina.com.cn/u/2266584963

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 numenor 男,离线
  
  
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以下是引用涡轮机在2007-8-19 1:34:31的发言:
Numenor:
 1. 宋史当然是出自元代,可你指的是弩向‘厚身’发展的所谓历程,那当然时间就反了!
 2. 拿外国的弩套中国的弩,真有你的!神臂弓的写意图样,史料上不是没有,看见这样的图,你要还是认为‘拉距’20cm竟然合理,我也只能干瞪眼了!中国的踏张弩,脚蹬和弩弓是紧挨着的。张弩结束,你好歹要让弩兵把腰直起来吧!那就得拉到65cm以上,且不说这高度还太小,并不合理。脚蹬纵向尺寸不过十几cm,那么Brace height就有近30cm!我的乖乖!中国的复合弓,什么时候有过这么大的Brace height?按你说的,弓身长度才3尺2寸,100cm!这么畸形的设计,你觉得合理?如果是木弩,那就更可笑了。拉力不能大,那160kg怎么样?做功距离才20cm,神臂弓原来是个废物!做功还不抵60kg拉力/55cm做功距离的弓呢!我说你怎么这么不靠谱啊?
 3. 2.5比4.5,就是5比9,看清楚了,弓身比弓弦几乎长一倍!如果你认为整个弓弦的长度就是2尺5寸,弩弓长度有4尺5寸,那我只能认为你没长眼睛。即使对你贴的这些图,也完全不可能达到这样的弓/弦比,2比3都达不到。
 

1 南宋-元,时间反了?什么逻辑?

2 外国又如何?这些外国人和中国人早期都使用过大拉距的弩,后来为什么改短了?
写意图样?我怎么看着弓长不超过80厘米呢?这种东西也能做证据?反证还差不多。 
谁告诉你Brace height就一定有30厘米?内陷式握把设计是干什么用的(也会增加弓长量值)?谁告诉你做功距离20cm就是废物?

3 对着古书抠数字来算精确比例?你清楚当时具体测算方法?是沿外侧还是内侧量弓(两种数值可差10CM以上)?梢末端到弦口的距离又是多少?5CM?10CM?有无内陷式握把设计?弦长是弦口间的直线距离还是将弦取下后的量值?.......我贴的图就是告诉你,这种大弓弦比的存在,至于古书数字,根本没法较真,只要大约接近就暗示其存在的可能性。

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 伟大光荣正确 男,离线
  
  
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弩从长而相对薄的弩弓向短而厚进化貌似是个趋势。无论是欧洲的腹弓到手弩到中世纪十字弓的演变,还是中国战国秦汉弩向宋明弩的转变都是如此。也许其中有一个技术流动的过程,拜占庭人就认为弩是法兰克人发明的产物,也许在此之后存在一个继续向东的流动?不过目前只能说,设想在中世纪以后,保持较长的弩弓并不是一个合理的说法。
   顺便说一下,楼主提到的“角檐”可能跟长弓的角端类似。
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 numenor 男,离线
  
  
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以下是引用涡轮机在2007-8-19 1:40:54的发言:
       我原来一直认为宋史是对的,射程是340步,并设想240步是后期拉力降低后的射程。因为我们知道,长弓大仰角射击,飞行200多米后,动能不过50j的级别,如果射程是340步,那么末动能有100j级别,箭又比较细,穿甲能力还是很强的。不过现在看来,这样的动能还是偏小,要340步后‘入榆木半杆’,300步后‘能洞重札’,动能恐怕不够。另外,用弦推动垂直尾翼,也确实有点勉强,无论文献和文物中,都找不到这样做的依据。但是,如果射程是240步的话,那么箭比较重,弩的效率高,箭的初动能大;飞行距离短,动能损失也小,末动能有200多j,300步后还有接近200j,那一切就都顺理成章了。
 

天哪.........先前竟然没看见这么精彩的一段!应该不是拉大师,拉大师还更靠谱点。

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坦能堡:

      到健身房试试吧,很容易。另外,找一把30或40kg拉力的弓试试,一切就都清楚了。 
      至于1分钟3到4发,那倒确实是我不严谨。你不是说那样就强得没边了嘛,我是说,即使能达到象160kg拉力的弩那样射击频率,也不可能从根本上改变双方的实力对比。
      最后,感谢你对‘马甲’问题的态度。这实在太无聊了。

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numenor:

     你自己列出宋史的神臂弓长3尺2寸,翠微北征录中4尺5寸,还作为向厚身发展的依据,那时间不是倒了吗?都是宋朝的东西,和元朝有什么关系?和‘总的发展趋势’又有多大关系?我要说的是宋朝的神臂弓,弩弓长度就没有变化过,都是4尺5寸,后期拉力减小,更单薄了,而不是更厚了。

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numenor:

这一段嘛,凭你的基础,要脑子多转2倍的弯才能理解。

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你拿神臂弓当做复合弓,威力当做土耳其弓的加强版。让我想起LA在SB那个鳞甲的帖子,里面他就把现代防弹衣说成是什么鳞甲结构,能做出那么离谱类比的人还真找不出几个。如果真是他的马甲,也没必要藏头露尾的...

说说主题,2石3斗也就是128KG,都很让人怀疑这个是不是单兵弩。还有那个步的换算有问题,370米的有效射程都远超滑膛枪了……






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newavatar:

      是是,你批评得是。不过,对你这样一个没毕业的学生,我斗胆建议先肯定一下自己如何?至于我自己嘛,确实很惨,无官无爵无后台无地位,整天累得要死,不过好歹拿着两份技术津贴,怎敢劳您大驾关心、肯定?

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hhssldx:

      不,实际使用一般不是那么远。宋史里说得很清楚,120步的距离上,四石的强弩对人形大小的靶子,十发三中就不错,十发五中就很好了。拿真枪射击过的话,这一点是很清楚的。弩怎么能和现代的枪比?
      神臂弓不是什么加强版,它的储能利用率更高。

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接着贴。

九.计算结果评估
      上面的计算在几个方面都是有些保守的,最重要的,除了k取0.05更合理外,是自由落体的分解过程中没有考虑任何空气阻力,飞行时间结果偏短。以射程240步,k = 0.06,箭重60g为例,则飞行时间3.74秒,箭杆直径结果7.8mm;但是,如果飞行时间增加0.1秒,结果就变成8.6mm,差别较大。可以计算,仍旧是k为0.05,箭重60g,如果飞行时间增加0.2秒,那么,箭杆直径达到10mm,而且,弩弓可以略重,900g,或者做功距离略微减少,44cm。末速度有所降低,从86.3m/s变为79m/s;120步后速度大约96m/s。这应该更接近实际情况。
      因此,如果射程是240余步,则可以设想,实际箭杆直径大约10mm,和弓箭相当,重量大约60g左右。

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十.设计评价 
      神臂弓非常紧凑,不仅弓长较短,从弓/弦比看,弓的弯曲程度比较大,不可能是非常粗壮的,弓的断面尺寸应该不大,前面从性能分析也得到了同样的结论,虽极为强劲,但弩弓并不重,完全可以使用较轻的箭而不至于效率下降过多,如果用50~70g左右的重箭,则效率就能达到较好的水平。除了杀伤力很大,它的主要设计目的是对付快速移动的骑兵,因此,箭的速度很重要,在120步(早期)和100步(后期)的射击距离上,神臂弓的箭可以在2秒以内击中目标;很快的飞行速度,使轨迹更平直,对射击精度也非常有利,在效率和箭的速度、动能之间达到了良好的平衡。60g左右的箭重,也是很合理的选择,并没有因为拉力很大而一味增加箭的重量。后期的神臂弓,降低拉力后,性能依然强劲,却可以大量装备,成为抵御游牧民族的真正利器。
      复合弓与单体弓的拉力-拉距曲线不同,在最大拉力和做功距离都相同的条件下,复合弓的做功更大,这也是复合弓的重要优势之一。从储能的角度看,4.6石/0.45米做功距离的复合弓,和700N/0.58米做功距离的单体木弓相比,做功增加2倍以上,但由于弓的储能密度差距很大,材料的使用方式更合理,神臂弓的弩弓还要略轻一些。那只长弓1000g,最大储能1100J,实际使用不足20%;神臂弓的弩弓大约900g,其最大储能超过1800J,实际使用近40%(这里的使用率都未计算原来就储存在弓内的势能),这是相当高的水平,对材料的使用非常充分,最大限度地降低了弩弓质量,提高了效率。这么紧凑轻巧的弓,却有如此巨大的实际储能,确实是个奇迹。
      我们可以看到,由于神臂弓太强,因此,既要达到预定的射程,又不能超过筋角复合材料的能力,对于一些重要参数,我们的选择范围很小。弩弓如果达到1000g,效率降低,性能将难以达到古籍记载的水平;如果小于800g,则材料利用率太高,不够安全,可能超过材料的能力,因为弩弓外侧(牛筋)受拉,内侧(牛角面)受压,中间的干材承受的应力较小,应力分布很不均匀,材料的储能能力仍不可能得到完全发挥,而且还要考虑必要的安全余量。因此,在确定340(240)步射程的同时,可以大致确定这些参数,另一方面,也说明神臂弓的设计制作水平极其高超。但还是需要指出,早期的神臂弓,拉力太大,实用性并不好。
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十。最后的谜
     神臂弓的弩弓,到底是什么样子的?现在人们依然能看到聚元号制作的传统复合弓,但为追求射击的稳定性,弓长1.77米,尺寸较大,是竹片作胎,拉力一般不超过50kg。神臂弓的弓长才1.40米(4尺5寸),以其强劲而论,极为紧凑、轻巧。但愿在不久的将来,我们能看到复制的、参数和性能符合史料记载的神臂弓。
     神臂弓的复制一定是非常艰难的,一把复合弓的制作工期至少1年以上,关键是,弩弓和弩箭都要尝试大量不同的参数组合,远不是一次就能成功的,虽然这些参数的范围已经大大缩小。但不管复制有多难,起码这里已经证明,按传统筋角复合材料的性能,神臂弓完全可能达到有关古籍中描述的水平,从技术上说,用重箭,以直接瞄准的方式,可以达到240步的射程。

十一。结论
     神臂弓的主要参数:弩弓为传统的复合弓,弩弓长140cm,质量约900g,做功距离约45cm,望山大约支持10~11度的最大初仰角,拉力:早期4石6斗,后期2石8斗。箭有两种可能:箭重而粗,60g左右,箭杆直径接近10mm,早期射程240步,后期射程约270米,这种可能性较大;或者,轻而细,25g左右,箭杆直径大约6mm,早期射程340步,可能性较小。
      这些就是笔者对神臂弓的主要结论。


参考文献
[1] 《宋史》卷一百九十七,志一百五十,兵(十一),《器甲之制》
[2] 《宋史》一百九十五,志一百四十八,兵(九),《训练之制》
[3] 沈括(北宋),《梦溪笔谈》卷三,《辨证一》
[4] 沈括(北宋),《梦溪笔谈》卷十九,《器用》
[5] 宏迈(南宋),《容斋三笔》卷十六之《神臂弓》
[6] 华岳(南宋),《翠微先生北征录》,卷八《器用小节》
[7] 宋应星(明),卷十五,《佳兵》之《弩》
[8] 王曾瑜,《宋朝兵制初探》之七,《军事装备和通信》,中华书局,1983年
[9] An Approach to the Study of Ancient Archery using Mathematical Modeling. B.W.Kooi and C.A.bergman. Antiquity,71:(271)124-134(1997)。或网页:http://www.bio.vu.nl/thb/users/kooi/kobe97.pdf
[10] THE PHYSICS OF MEDIEVAL ARCHERY,Gareth Rees ,Physics Review, January 1995。或网页:http://www.stortford-archers.org.uk/medieval.htm

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