양궁 컴파운드보우 원리 설계 만드는법

싱기버스에서 다운받은 컴파운드 보우에 대한 고찰이다.

먼저 해당 디자인의 많은 부분의 출처는 아래와 같다.

Miniature Compound Bow by DonStick3l on Thingiverse: https://www.thingiverse.com/thing:2764962

Miniature Compound Bow by DonStick3l

그리고 내가 실제 컴파운드보우 경험을 토대로 디자인 수정한 버전은 아래와 같다.

디자인 개선 및 수정한 내역은 구체적으로

• 1. 캠 스트링을 잡아주는 홈을 보다 깊게 하여 공격발시 스트링 탈락을 방지하고자 하였으나 의도대로 되지는 않았다. 이유는 하술한다.
• 2. 릴리즈 사용 및  손으로 격발할때도 편하게 스트링을 잡을 수 있도록 D루프를 만들었다.
• 3. 기본 애로우레스트는 화살에 날개를 사용하기 어렵고 그다지 효율적이지 않아 재디자인하였다.
• 4. 조준경은 원래 없었지만 새로 만들었다. 상하조절이 가능하며 십자선을 넣었다.
• 5. 실제 컴파운드에서 활을 쏠때 주먹을 쥐지 않고 밀기만 하기 때문에 비슷한 사법을 사용 시 활이 바닥으로 떨어질 우려가 있다. 따라서 빨간색 끈을 감고 손가락을 걸어 쏠수 있게 만들었다.
• 6. 프론트 스테빌라이저의 원래 디자인은 출력시 서포트 제거가 어렵고 잘 사용하지 않는 너트인 M6 규격으로 디자인되어 있었다. 이것을 너트를 사용하지 않고 M6나사산을 가진 무게추로 수정하였다.
• 7. 캠이 회전하다보면 렛오프가 걸리는 구간이 있다. 이때 드로우 스톱이 될 수 있도록 케이블 타이를 사용하여 보정하였다.
• 8. 캠 출력 시 한쪽 돌기의 서포트 제거 난이도가 너무 높다. 대부분 서포트를 제거하다가 돌기가 꺾어지고 이러면 캠 사용이 어려워진다. 나의 경우는 3mm 드릴구멍을 내고 아일렛리벳 3mm짜리를 삽입하여 제작하였다.
• 9. 원래 컴파운드보우에는 핍사이트라고 하는 조준 구멍이 있는데 이를 똑같이 만들기에는 보우 사이즈가 작으므로(원래 의도가 미니어쳐이고 실제 사용을 위한 설계가 아니라고 판단됨) 줄을 묶어 조준점을 만들어두었다.
• 10. 비공개지만 화살을 맞춤설계하였다. 화살은 3D프린팅에 수월하도록 최소한의 재료, 작업의 용이성, 스트링에 딱 끼워질 만큼의 정밀성, 공기역학 및 탄도계산, 스파인이라고 하는 화살 탄성등을 고려하여야 한다.

제작한 재료는 모두 레인보우사의 폴리카보네이트 필라멘트를 사용하였다.

PLA를 사용해 본 적이 있으나 내부채움을 거의 다 주었음에도 불구하고 내구성이 부족하였다.

수십번의 격발 결과 개선되지 않거나 개선하기 힘든 문제점이 많이 발견되었다.

이를 해결하려면 라이저부터 시작해서 림까지 모든 설계를 다시 해야할 것 같다.

원 설계자는 미니어쳐 장난감으로 그냥 전시용이 대부분의 목적이었던 것 같다.

그럼에도 불구하고 겉보기에는 상당히 그럴듯하고 무료 공개 디자인이니까 교육적으로 나쁘지는 않은 것 같다.

위 사진에도 일부 보이지만 나타나는 문제점과 해결책은 다음과 같다.

1. 캠에 걸리는 장력으로 인해 라이저가 휘어지고 이는 캠이 뒤틀리는 현상을 일으켜 결국 격발시 스트링 탈락이나 힘의 손실을 발생시킨다. 조준성도 나빠진다. (해결책) 위 라이저를 좌우대칭형으로 설계할 경우 어느정도 해결될 것으로 예상이 된다. 이는 실제 컴파운드보우에서도 많이 보이는 디자인으로 O자형 속으로 화살이 통과하는 구조이다. 처음에 이런 컴파운드보우를 보았을때 화살 넣기 힘들게 왜 저렇게 설계했지 하는 생각이 있었는데 이러한 문제를 겪어보니 이해가 된다.
2. 역시 비슷한 문제인데 화살 발사를 위해 줄을 억지로 옆으로 제끼는 바람에 (위 사진에서 오른쪽으로 제끼고 있음) 캠이 휘어진다. 이는 실제 컴파운드에서 보면 링은 통과시키면서 줄을 두줄로 나누어 해결하는 것을 본적 있다. 역시 1번과 비슷한 해결책이다. 이쯤되면 오히려 나는 내 실제 컴파운드 보우가 어떻게 이 문제를 해결했는지 궁금해진다. 내 호이트 활은 위와 같이 해결하지 않았기 때문이다. 나중에 천천히 뜯어보아야 겠다.
3. 이것은 원 설계의 중요한 오류 중 하나라고 생각이 드는데 라이저의 애로우레스트 부착면은 곡면으로 만들어서 부착물을 설계하기가 까다롭다. 아니 뭐 거의 수평이 안맞는다고 봐야지. 어떻게 원 설계자도 아닌데 곡면을 똑같이 따서 만들겠는가. 할수 있어도 번거롭지. 곡면 설계는 아름답다. 하지만 어태치먼트가 접속하는 부위는 수평을 잡을 필요가 있다. 일부적으로라도.
4. 만약 위와 같은 설계수정을 한다고 치면 캠에는 베어링을 썼으면 좋겠다. 그러한 경우 림에 캠을 강력하게 결속 할 수 있고 캠 뒤틀림은 림에서 흡수하고 다시 라이저로 전달된다. 즉 라이저만 튼튼하다면 캠 뒤틀림을 방지할 수 있다.

어찌되었든 이 활의 정밀성은 그다지 좋지 못하다.

아직 개선중이긴 하지만 3미터의 사거리에서 20센티 직경 안에 적중하는 정도인 것 같다.

미니어쳐를 통해 실제 활의 원리와 설계의 원리를 파악해보았다.

재밌는 시간이었다.