[цЫган]

Основные параметры спиннингового удилища, такие как длина, вес, диаметры, конусность, и диапазон веса забрасываемых приманок могут быть измерены и выражены в физических единицах. А вот для понятия «строй» никаких численных значений пока не существует. Приходится довольствоваться словесным описанием типа «сверх быстрый» или «средне медленный». Какие свойства удилища отражают эти термины, без дополнительных разъяснений понять невозможно. Чтобы разобраться в этом вопросе и не попасть под влияние существующих заблуждений давайте начнем с самых простых рассуждений.

Как работает удилище? Очень просто. Оно сгибается и разгибается. Описанию формы изгиба под действием постоянной силы уделено большое внимание. Если гнется в основном конец удилища, то его называют «быстрым», а если удилище гнется по всей длине, то его называют «медленным». Для промежуточных форм изгиба употребляют термины, которые являются комбинацией указанных, с добавлением слов «сверх» или «средне». Если критерием быстроты удилища является форма изгиба, то из ствола молодой березки можно изготовить более быстрое удилище, чем из высокомодульного углепластика. Мое любимое удилище изгибается почти в кольцо, но на нем стоит обозначение fast, т. е. быстрый строй. Парадокс? Никакого парадокса здесь нет. Форма изгиба является косвенным признаком, по которому мы предугадываем динамические свойства, т. е. скорость разгиба. Но эти свойства иногда связаны между собой, а иногда нет.

Напрашивается следующий вывод: Свойства удилища охарактеризовать одним термином невозможно. Для описания свойств удилища все чаще употребляют одновременно два термина: строй и действие. Под строем подразумевают форму изгиба, а под действием — скорость разгиба. Быстроту удилища определяет скорость разгиба. А скорость разгиба определяет удельная жесткость материала, т. е. отношение модуля упругости к плотности и длина. Увеличить жесткость удилища можно двумя способами. Первый способ — это увеличение толщины стенок или диаметра бланка, т. е. количества материала. Жесткость растет, но одновременно растет и масса. А скорость разгиба удилища практически не изменяется. Второй способ — применение материала с более высоким модулем упругости. Такое удилище становится более жестким при неизменной массе. Скорость разгиба удилища увеличивается. Проблема в том, что одновременно повысить модуль и прочность материала очень трудно. Но это прогрессивный путь повышения качества удилищ.

Как влияет форма изгиба на рабочие свойства удилища? В удилище одновременно сочетаются свойства рычага и лука. Мощность, необходимая для натяжения лука может быть весьма малой. А мощность, которую развивает лук при выстреле, целиком определяется геометрией и свойствами материала плеч. Начальная скорость стрелы не зависит от скорости, с которой лук натягивают. Начальная скорость груза, забрасываемого с помощью рычага, целиком зависит от мощности, развиваемой метателем, и ограничена прочностью рычага.

Требования к материалу лука и рычага весьма сходны: максимальная прочность при минимальном весе. Отличия заключаются в том, что лук должен быть гибким, а рычаг жестким. Влияние гибкости удилища рассмотрено в статье «Длинный спиннинг бросает дальше?». Гибкое удилище за счет накопления и своевременной выдачи энергии позволяет выполнять дальние забросы, без приложения большой мощности. Но именно гибкость не позволит спиннингисту реализовать мощность сверх той, которая изначально заложена в удилище.

Жесткое удилище работает преимущественно как рычаг. Начальная скорость броска в основном определяется мощностью спиннингиста, развиваемой за счет большой скорости движения рук. Количество энергии, отданной приманке, зависит от собственной массы активно изгибающейся части удилища. Чем меньше масса, тем большая часть накопленной энергии будет передана приманке.

Вообще говоря, удилище является устройством преобразования мускульной энергии человека в кинетическую энергию приманки. Конечная цель всегда одинакова — разогнать приманку до наибольшей скорости. А поскольку входные характеристики, т. е. физические параметры спиннингистов сильно различаются, то и свойства преобразователя, которым является удилище, в идеальном случае должны быть разными.

Первоначально углепластик был разработан для нужд авиастроения, но оказался весьма подходящим для изготовления спиннингов. Этот произошло потому, что требования, предъявляемые к удилищам и деталям корпуса самолета, очень похожи. Поэтому кажется целесообразным выразить размытые характеристики, применяемые в рыболовной литературе, терминами, принятыми в механике. Оптимальное удилище — это консоль равного сопротивления изгибу, обладающая при заданной прочности минимальной массой и максимальной частотой собственных колебаний.

Массу и прочность измерить не сложно. А вот скорость разгиба, или так называемое «действие» это и есть частота собственных колебаний. Частота собственных колебаний удилища медленно растет с повышением удельной жесткости и очень быстро падает с увеличением длины. Именно поэтому при появлении углепластиков длина удилищ сильно возросла. Модуль упругости материала (а не исходных волокон) можно вычислить, измерив скорость звука и плотность. Зная реальный модуль упругости, плотность и частоту собственных колебаний, можно вывести критерий совершенства конструкции.

Рискну сформулировать следующее обобщение: все хорошие спиннинги похожи. Консоль равного сопротивления изгибается по всей длине. Если изгибается только конец удилища, то это означает, что в комле материал недогружен, следовательно, конструкция не оптимальна. Хотя иногда утолщение комля является полезным, например, для выполнения некоторых видов рывковой проводки. Но это экстенсивный способ улучшения. Гибкое удилище с высокой частотой собственных колебаний способно очень быстро сгибаться и разгибаться, парируя рывки рыбы, тем самым уменьшая количество сходов.

Наконец выводы, полезные для практики:

1. Форма изгиба удилища не отражает его динамических свойств.
2. Динамические свойства удилища определяются удельной жесткостью и удельной прочностью материала.
3. Дальнобойность удилища не связана с формой изгиба. Жестким и мягким удилищем можно забрасывать одинаково далеко, но чем жестче удилище, тем прочнее должна быть леска и тем большую мощность необходимо развивать.
4. Независимо от формы изгиба, любое удилище должно обладать быстрым действием, т. е. максимальной частотой собственных колебаний.
5. Предпочтительная форма изгиба удилища определяется исходя из особенностей физических параметров спиннингиста и способа ловли.
6. Для большинства видов ловли наилучшим является удилище, которое в рамках привычной терминологии будет «медленным» по строю и «сверхбыстрым» по действию.[COLOR="Silver"]

---------- Добавлено в 13:57 ---------- Предыдущее сообщение было написано в 13:48 ----------

Модуль: чем больше, тем лучше, Василий Пилипчук
Прежде, чем рассматривать, как величина модуля волокон влияет на свойства спиннинга необходимо понять, что же собственно представляет собой этот модуль? Определение из учебника по сопротивлению материалов: Коэффициент пропорциональности Е, связывающий нормальное напряжение и относительное удлинение, называется модулем упругости. Другими словами, чем больше модуль, жестче стержень при тех же размерах.

В международной системе единиц модуль Е измеряют в тех же единицах, что и механическое напряжение или давление, т. е. в Па (паскаль). Поскольку численные значения модуля весьма большие, для компактности записи применяют приставку Г (гига), означающую миллиард. Пример модулей упругости материалов: стекловолокно 95—100 ГПа, сталь 195—205 ГПа, углеродное волокно 216—677 ГПа, вольфрамовая проволока 420 ГПа. Модуль упругости материала численно равен механическому напряжению, которое необходимо создать в стержне, чтобы растянуть его в два раза.

А как влияет величина модуля волокон на свойства спиннинга? Если критерием качества спиннинга считать модульность исходного материала, то спиннинги, изготовленные из стали и низкомодульного углеродного волокна будут обладать одинаковыми свойствами. Очевидно, что это не так. Критерием качества материала для спиннинга является не величина модуля упругости и прочность, а отношение этих величин к массе, т. е. удельная прочность и удельная жесткость. По указанным параметрам углеродные волокна превосходят лучшие стали и титановые сплавы в несколько раз.

Чтобы наглядно представить, как влияет модуль на свойства бланка, проведем мысленный эксперимент. Представим себе некоторый бланк, изготовленный из материала модулем, равным скажем Е некоторых единиц. Предположим, что мы приложили к нему максимально допустимую нагрузку, и он получил некую деформацию. Если модуль материала спиннинга увеличить в два раза, то под воздействием той же нагрузки он деформируется в два раза меньше, а накопленная потенциальная энергия уменьшится в четыре раза. Если попытаться деформировать спиннинг до прежней величины, то он сломается. В конечном результате мы получим спиннинг с более узким тестовым диапазоном, поскольку верхняя граница теста не изменится, а нижняя сильно возрастет. Если одновременно с модулем увеличить вдвое прочность материала, то увеличится верхняя граница теста, и мы получим более совершенный спиннинг, но в другом весовом классе.

Чтобы вернутся к исходному весовому классу, мы можем уменьшить диаметр бланка или толщину стенок. При тех же упругих и прочностных свойствах мы получим боле легкий и, следовательно, более быстрый бланк.Отсюда вывод: увеличение модуля упругости материала бланка оправдано только при одновременном увеличении прочности.

Структура углеродного волокна зависит от исходного сырья, состава макромолекул, степени вытяжки волокон, технологии их получения и многих других параметров. В связи с этим углеродные волокна, получаемые из разных синтетических волокон, имеют разное соотношение модуля упругости и прочности. Величина модуля упругости никак не связана с прочностью волокна.

Но даже лучшее углеродное волокно — это просто пучок ломких нитей. Чтобы получить из отдельных нитей высокопрочный материал, их необходимо соединить в одно целое посредством связующего вещества. Свойства конечного материала будут очень сильно зависеть от технологии укладки, уплотнения степени ориентированности и еще многих других параметров, определяемых технологией изготовления. Причем модуль упругости получаемого углепластика практически не изменится, а вот прочность, особенно удельная, целиком определяется технологией изготовления бланка.

В предыдущей статье мы выяснили, что удельная жесткость определяет мощность, развиваемую удилищем при разгибе. А высокая удельная прочность материала позволяет накапливать энергию при забросе, и в прямом смысле получать легкое и прочное удилище. Очень важно понимать тот факт, что жесткость удилища определяется не только модулем упругости материала, но и наружным диаметром, толщиной стенок и длиной. Т. е. жесткость удилища определяется как модулем материала, так и геометрией бланка.

Важнейшее прочностное свойство углепластика — ударная вязкость, т. е. способность противостоять ударам целиком определяется технологией изготовления бланка и никак не зависит от изначальных свойств волокон.

Выводы:

1. Жесткость бланка, модуль упругости материала бланка и модуль упругости исходных углеродных волокон — это совершено разные характеристики.
2. Высокий модуль материала без высокой прочности бесполезен.
3. Увеличение модуля упругости материала бланка имеет смысл при одновременном увеличении прочности.
4. Высокая удельная прочность важнее, чем высокий модуль.
5. Величина модуля и прочность материала никак не связаны между собой.
6. Величину удельной прочности производители указывают.
7. Свойства бланка гораздо больше зависят от технологии изготовления и конструкции, чем от изначальных свойств углеволокна.
8. Для спиннингистов — практиков знание этих параметров не обязательно, и даже вредно, поскольку затуманивает объективное восприятие качества бланка.

Окончательный вывод: величина изначального модуля упругости углеродных волокон, без указания других параметров не дает никакой информации о свойствах бланка.

И, наконец, информация для размышления: материалы, из которых изготовлены консервная банка и лезвие хорошего ножа, имеют одинаковый модуль упругости.

Шутливый (но абсолютно правдивый) пример рекламного слогана: «Графит наших удилищ и природные алмазы состоят из одинаковых атомов».

---------- Добавлено в 14:00 ---------- Предыдущее сообщение было написано в 13:57 ----------

Длинный спиннинг бросает дальше?, Василий Пилипчук
Для того чтобы понять, как именно длина спиннинга влияет на дальность, необходимо детально рассмотреть процесс заброса и выделить главные факторы. Так от чего же зависит дальность? В безвоздушном пространстве все просто. Дальность полета (при фиксированном угле) определятся только начальной скоростью, и не зависит от массы и формы тела. Причем, если в два раза увеличить начальную скорость, то дальность заброса увеличится в четыре раза. В терминах механики это выражается так: Дальность заброса пропорциональна квадрату начальной скорости. Следовательно, для увеличения дальности заброса необходимо увеличивать начальную скорость.Но так происходит только в вакууме. Наличие сопротивления воздуха и влияние лески изменяют картину до неузнаваемости.

Общеизвестно, что при выстреле из ружья пыж улетает на пару десятков метров, мелкая дробь на сотню — полторы, а картечь или пуля — на сотни метров. Начальные скорости пыжа и пули равны, а дальность полета различается в десятки раз. Почему же так происходит? Рассмотрим важный пример с шарами разного диаметра. Если диаметр шара увеличить в два раза, то его масса увеличится в восемь раз, а сопротивление воздуха только в четыре раза. Соотношение масса / сопротивление увеличится в два раза, и при одинаковой начальной скорости шар большей массы улетит дальше.

Упомянутый пример с ружьем здесь вовсе не случаен. Дело в том, что мощность спиннингиста и параметры удилища определяют начальную скорость приманки, но не дальность заброса. Дальность заброса определяется массой, аэродинамическими свойствами приманки и сопротивлением лески. Это важный для практики вывод. Поэтому вопрос «Какой спиннинг бросает дальше?» абсолютно не верен. Правильно поставленный вопрос звучит так: «Каким спиннингом данный человек может придать приманке данной массы наибольшую начальную скорость?».

Чтобы разогнать приманку до необходимой скорости, мы должны сообщить ей определенную энергию за некоторый промежуток времени, т. е. развить мощность. Именно мощность, развиваемая человеком с помощью спиннинга, и определяет начальную скорость приманки. Полезно вспомнить, что мощность равна произведению силы на скорость. Одну и ту же мощность можно развить, прикладывая большую силу с малой скоростью и наоборот. Но приложение большой силы или скорости быстро утомляют. Наиболее комфортным для человека является развитие постоянной мощности в неком среднем диапазоне сил и скоростей. Величина и составляющие мощности, развиваемой человеком (сила, скорость), весьма индивидуальны, и это стоит учитывать при подборе удилища.

Чтобы наиболее эффективно разогнать приманку, на нее необходимо воздействовать с постоянной силой, не превышающей прочности лески. Поскольку скорость движения приманки возрастает, то увеличивается и мощность, необходимая для продолжения разгона. В начале заброса мощность, необходимая для разгона, намного меньше мощности, развиваемой человеком. Избыточная мощность человека расходуется на изгиб удилища, т. е. накопление потенциальной энергии. После приобретения приманкой некоторой скорости, мощность человека является уже недостаточной для разгона и удилище, разгибаясь, отдает часть ранее накопленной потенциальной энергии. Вот здесь мы подошли к важнейшему вопросу. А какую часть энергии разгиба удилище отдаст приманке? Величина отданной энергии в первом приближении зависит от соотношения массы приманки и массы активно изгибающейся части спиннинга. Отношение массы к жесткости и определяет бросковые свойства удилища. Как оценить эту величину для конкретного спиннинга? Скорость свободного разгиба «броскового» спиннинга должна быть наибольшей. Именно в этом смысле любой спиннинг должен быть быстрым. Во время разгиба удилище отдает накопленную энергию за определенное время, т. е. развивает определенную мощность. Именно мощность является важнейшим критерием качества спиннингового удилища. Удельная мощность связана с частотой собственных колебаний, которая поддается непосредственному измерению. Если сравнить два удилища одинаковой длины и прочности, лучшим будет то, у которого частота собственных колебаний выше.

К сожалению, в современной рыболовной терминологии понятие «мощность» используется не всегда правильно, что является причиной заблуждений и споров. Увеличивая массу приманки, мы снижаем мощность разгиба и начальную скорость. Наступает момент, когда мощность разгиба становиться меньше, чем мощность, развиваемая человеком, и гибкость удилища становится отрицательным фактором. Говорят, что удилище «проседает». Полезно рассмотреть, как изменялась бы дальность заброса в зависимости от веса приманки в безвоздушном пространстве и без влияния лески. Поскольку при увеличении массы приманки начальная скорость снижается, дальность полета приманки тоже резко падает. В безвоздушном пространстве с помощью карпового удилища приманку массой в грамм можно было бы забросить дальше, чем стограммовый груз.

Почему же на практике мы наблюдаем совершенно другую картину? При увеличении массы приманки дальность сначала возрастает, а потом снижается. Так происходит потому, что уменьшение начальной скорости до какого-то момента компенсируется увеличением «лётных» свойств. Но уменьшение начальной скорости происходит по другому закону, чем увеличение «летных» свойств и дальность стремительно падает. В совокупности упомянутым «проседанием» это явление определяет верхнюю границу теста спиннинга.

А почему существует нижняя граница теста? Если последовательно уменьшать вес приманки, то начальная скорость возрастает, медленно стремясь к скорости разгиба ненагруженного удилища, а «лётные» свойства приманки очень быстро и неограниченно уменьшаются (см. пример с шарами.). Когда вес приманки будет соизмеримым с некой инерционной массой спиннинга, выигрыш от увеличения скорости становится намного меньше, чем проигрыш от ухудшения «летных» свойств.

Еще один важный фактор связан с гибкостью удилища. Изгибаясь при забросе, удилище накапливает потенциальную энергию, но при этом его эффективная длина уменьшается. Наступает такой момент, когда выигрыш от увеличения изгиба становится меньше, чем проигрыш от уменьшения длины, и начальная скорость приманки уменьшается. Чрезмерная жесткость спиннинга не позволяет накапливать необходимую потенциальную энергию. Теперь мы готовы ответить на поставленный вопрос о влиянии длины спиннинга на дальность заброса. Поскольку заброс тяжелых приманок происходит с небольшой начальной скоростью, но с большой силой, важным является свойство рычага, т. е. длина спиннинга.

При забросе легких, и в особенности сверхлегких приманок, главное значение имеет удельная мощность спиннинга, которая определяется удельной жесткостью и удельной прочностью используемого материала. Именно поэтому разработка легких и сверхлегких спиннингов является передним краем научно — технического состязания производителей. Наличие в ассортименте фирмы качественных спиннингов легкого и сверхлегкого классов является свидетельством владения высокими технологиями.

Существует еще много факторов, влияющих на дальность заброса, они будут рассмотрены отдельно.[COLOR="Silver"]

---------- Добавлено в 14:03 ---------- Предыдущее сообщение было написано в 14:00 ----------