第二章 “大发明” 第十八节 神臂弩
目录：初级春秋| 作者：法拉第| 类别：历史军事
//7kankan.com// 这一天就这样过去了，迎来了姜海涛穿越到春秋后的第25天，九月二十四。去看看小说网 www.7kaNKan.com。。
下午来到工场后，姜海涛立刻去查看昨天制造的“煎饼纸”，结果却让他非常失望。那些木浆确实干透了，但轻轻一揭就碎，根本成不了一片。轸老头他们昨天就看到过这盆木浆水，还有这块木板，但不明白姜海涛要干什么。今天看他和木板上结的薄壳较劲，不免感到很奇怪。
轸老头忍不住问：“公子，你这是要干什么？”“我要造纸？”“纸？”“对，一种能用笔在上面写字的东西，代替竹简，很轻。”“就是用这木头渣子做的？”“对。”姜海涛可不需要他们这样一直问下去，而是需要他们帮自己想办法，于是接着说：“我师父告诉我，这样肯定能造出纸，这么大一张，可以卷起来，折起来，在上面写字。你说，现在怎么稍微用点力，就碎呢？”轸老头和大家显然对姜海涛描述的这种好东西不相信，看看姜海涛，又看看木板上结的那层碎薄壳，要么一脸茫然，要么一脸怀疑。
最后在大家的围观和注视下，姜海涛开始感到有些不自在，只好暂时放弃搞“四大发明”的企图，去查看十弓车弩的改装。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
第一种木轮装置的防滑效果很好，但试验中发现了一个问题，就是在需要把绳索松开时，卡在＜形木架中的小木轮很紧，需要很大力气才能拉开，这让它的总体实用效果有些差。姜海涛建议把＜形架和小木轮改成青铜的，并增加一个杠杆来移动小轮。大家讨论之后，认为这种装置虽然只有防滑效果，但比较简单，制造起来用料、用时都比较少，值得保留。
而且通过这一机构的试验，他们决定放弃昨天设计的另外一种机构。它也用木轮防滑，唯一的区别是弩机不再固定在弩臂上，而是在弩臂中间的长槽里滑动。拉弦钩也不需要了，绳索直接拴在弩机上。使用时，把整个弩机向前滑动到弓弦处，照门被弓弦阻挡，结果旋牙旋转，升起的牙挂上弓弦。然后转动绞盘，绳索直接拖着弩机和弓弦一起向后滑动。到达预定位置后，木轮卡住绳索，弩机就被固定住了。扣动扳机射箭后，松开木轮，弩机又可以前后移动，再次挂弦。当然，这套设计上的＜形架和小木轮被固定在弩臂后端，而不是车架上。这样能节省掉挂钩，操作中也能减少摘钩、挂钩等几个步骤，提高点射速。
刚才的试验中，大家发现木轮虽然可以卡住绳索，但位置并不精确，因为绳索需要向前滑动一点，才能带动小木轮卡进去。这就像一个弓手射箭，每次拉开的长度都不是固定的，而是有点波动。这个波动距离虽然只有1寸左右，但已经会对箭的速度产生不小影响，进而影响准确性。因此这种滑动弩机、木轮防滑的结构，弊大于利，只能放弃。
第二种防滑装置取消了绞盘，因此变化很大。(去看看小说网 www.7kankan.com)在车的后部，固定了一个类似弩机的全铜机构，方方的廓很大，中间横插了一根铜轴，轴上固定有一个直径半尺的棘轮，棘轮的圆周上分布了32个棘齿。旁边套着一根摇杆，摇杆上有一个可以摆动的小拨齿。向后转动摇杆，拨齿就能顶住棘轮转动；向前转动，拨齿能沿着棘轮上的斜面滑动，不带动棘轮转动。廓内还有一个可以转动的小齿，被姜海涛称作“限动齿”，顶住棘轮后让它只能朝一个方向转动。转开这两个小齿，棘轮才能反向转动。廓外伸出的轴上，可以卷起拉弦的绳索。
轸老头告诉姜海涛，铸造这套机构消耗了不少青铜，赶上两个车弩弩机了。特别是那个棘轮，直径半尺，一圈32个齿，费了他们不少时间制造木模、打磨、铸造。要是没有那台新磨床，他们今天都不能完成。
随后的试验效果还不错。这套装置虽然比较重，但总体上还是比绞盘系统轻。而且青铜轴比原来绞盘的木轴还细，摇杆则有5尺多长，一个人就可以摇动它来拉弦。不过把弓弦拉到位后，先松开摇杆上的拨齿，再松开限动齿时有点费劲。姜海涛仔细一看，发现这是因为限动齿和棘轮接触面的角度有点不理想，造成压力指向限动齿下方，把它压得更紧。
姜海涛立刻让工匠们拆开这套棘轮装置，把棘轮、限动齿、摇杆、拨齿按照位置摆放在地上，确定了新的齿面接触角度。然后他们用磨床，把限动齿的下端磨去一点，棘轮齿的上端也磨去一些，改变它们俩的齿面角度。再次试验，松开限动齿的力就小多了。井利用滑轮测量后，发现它只有1.5石，基本上只有弓弦拉力的十分之一。井问姜海涛能不能再修一修齿面，进一步降低这个力。姜海涛只好给他和其他人讲了讲力的方向性、稳定性，告诉他们如果齿面再斜，就超过了平衡点的位置，限动齿就有可能被棘轮齿顶得自己打开，失去作用。讲解这点知识，虽然最后还是有几个人没明白，也已经耗费了他们一个多钟头。
姜海涛最后告诉工匠们，要把这套棘轮装置设计得更精致、更小巧，要求尺寸缩小到和踏张弩上的弩机差不多。大家一听他这要求，都有点惊讶。轸老头忍不住问：“公子，造那么小干什么？”
“我要造一把神臂弩。”
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“神……什么？”“神臂弩？”周围的人骚动起来。
“不错。豫，你能造出的最大拉力的弓，有多少石？”姜海涛转头问。豫回答说：“大概5石弓。不过这么强的弓，只有养敖将军能拉开。而且它很粗的，普通人的手根本握不住。”井插话说：“哎呀，这是准备用到弩上的，不怕粗。不过会不会太重？”“当然也挺重的。难道公子你想用这个棘轮，拉开这么强的弓？”
姜海涛指着十弓车弩上那个棘轮装置问：“现在这里绕绳的轴，有多粗？”一个金匠回答说2寸。(去看看小说网 www.7kankan.com)姜海涛蹲在地上算起来。其实这套计算过程很简单，可他需要向工匠们讲解一下。尽量抓住机会让这些工匠理解、巩固一些物理、数学知识，可以让姜海涛自己在今后少操点心，也能让工匠们想出更多的好点子。
简单计算就可以知道，如果摇杆长2尺，那姜海涛只需要有50斤的力气（这只相当于现在的9.9公斤），就能搬动这根摇杆，转动铜轴，拉动弓弦。算上绳索缠绕后变粗，还有阻力，他最多只需要100斤的力，单手也可以完成。这和现在他用的2石踏张弩相比，可省不少劲。当然，上一次弦，他得让铜轴至少转5圈多，扳动摇杆20来次。
这么一算一讲解，大家立刻明白了姜海涛的“强悍”企图：他想一个人拉开一把5石的强弩！
豫张嘴啊了几声后，突然兴奋地说：“公子，要是用10石的弓呢？”这次反过来是姜海涛睁大眼睛看着他。“公子，你不是问过能不能把十弓车弩上那么多弓，换成一张弓吗？15石的太大了，不过10石的弓，没准可以。我听说过去楚国有人造过。”养敖就算神力了，再高一倍到10石，那绝对的神臂啊！姜海涛立刻问他：“那需要多少时间？”“哎呀！”豫突然皱起眉头：“这弓干、角、胶，恐怕都得准备特殊的，正常下来得四年了。用现在这些材料……”他停了停：“恐怕也得一年。”
姜海涛一听，那还是算了吧。然后他立刻问：“你刚才说5石弓，不会也要这么长时间吧？”豫已经明白他的要求：“嘿嘿，我刚才没想到你这么着急要。至少也需要半年。不过既然您是在弩上用，我可以先用三张弓改一改。”简单算了算后，姜海涛让他干脆用四张弓，豫估计能达到6石的拉力。随后他询问金匠，棘轮装置中间的铜轴到底能做多细。三个人讨论一会后，说1寸大概可以了。姜海涛从理论分析上认为，这个轴越细，自己就越省力，因此让他们先铸造几个1寸以下的铜轴，挂上8石重物试验一下，看铜轴会不会被压断或者压弯。
可是刚刚布置完，姜海涛就感觉似乎有点不对。
是材料配比吗？他已经从金匠们那里知道，现在铸造弩机、棘轮装置的青铜，成分和铸造箭头时不一样。铸造箭头的青铜中锡比较多，因此很硬，但容易断裂；铸造弩机、棘轮时，锡中等，因此柔韧性好一些，应该没有什么大问题。当然，要想得到最好的铜、锡配比，他得花一些时间试验，现在这几天来不及。那到底是哪的问题呢？
别费脑筋了。姜海涛让金匠们立刻开始工作。反正干到半截发现问题，也不是一次两次了，几乎每次都会这样，不在乎多一次。
井这时又提出了一个疑问：“公子，你准备用这把6石弩，射硬木重箭吗？”姜海涛看了看他：“当然不是。试完这根铜轴需要多粗，我再告诉你。说不定整个弩臂都要改一改。”
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晚饭前，铜轴造好了，1寸、0.75寸、0.5寸、0.25寸各一根。姜海涛让工匠们把铜轴架在两个木支架上，中间吊上重物。这时候他发现了自己先前感觉不对的地方：没有考虑铜轴的长度。0.25寸的铜轴，如果两个木支架的间隔只有1寸多，那没任何问题；但是支架间隔增大到2寸多以后，就可以看出铜轴有一点点弯曲了。虽然弯的程度很小，但姜海涛意识到这已经会影响铜轴和两旁轴孔的配合，大大增加旋转阻力。
0.5寸的铜轴没有问题。姜海涛不放心，还特意把重物从8石增加到10石。所有人都认为铜轴没有任何弯曲，姜海涛才放下心。随后在晚饭中，他和井、豫等人讨论起这把单臂强弩的具体结构。他首先告诉大家，自己设想了三种结构。
第一种和现在的踏张弩结构基本一样，但是弩臂后的青铜廓被加长，分为前后两部分：前面是弩机的各个零件，后面是棘轮、摇杆、限动齿等零件。这套结构最简单，可是挂弦射箭一整套循环下来，要进行不少动作：松开限动齿和拨齿；拉住挂钩向前拽，挂到弓弦上；扳回限动齿和拨齿；反复扳动摇杆，拉开弓弦；弓弦碰到照门，牙伸出后，先后松开拨齿、限动齿，让弓弦挂到牙上；摘下挂钩；放箭，瞄准射击。然后再如此循环。
第二种是采用活动弩机。弩臂由两片形的木条对拼而成，弩机可以在中间前后滑动，扳机从下面的窄缝中伸下去。弩臂上方开口较大，但是由弩机前端固定的一长条竹片盖住。这条竹片，也是弓弦和箭滑动的平面。弩臂后端穿孔，固定棘轮、摇杆装置。弩机后端有环，直接拴在绳索上。这种结构要比第一种宽不少，但取消了挂钩，因此使用过程中减少很多动作。用它，只需要松开限动齿、拨齿；把弩机推向前，让照门顶上弓弦，牙自动升起挂弦；扳回限动齿、拨齿；反复扳动摇杆，向后拉动弩机和弓弦；弩机到达一定位置后，放箭，瞄准射击。
第三种则是在第二种的基础上变了一点：弩臂上刻出棘齿，代替后面的限动齿；弩机靠两侧的凸起卡在棘齿条上。而且在这种结构上，姜海涛计划采用青铜铸造弩臂。不过他感觉这个结构消耗青铜太多，自重也比较大，除非第二种结构的木弩臂太宽大，否则换成青铜的意义不大。
针对他的设想，豫和井等人提出了很多意见。首先就是这个绳索，不能再用麻绳，必须是细的丝绳。这几乎相当于增加了一条弓弦，不这并不算困难。工匠们提出的一个困难是：如果采用活动弩机，那铜轴的中间就得空出来绕丝绳，棘轮、摇杆、限动齿得安到廓的外面。最大的困难是棘轮要做小，上面的棘齿就难点了。讨论中井还提出，这个棘齿似乎不能太低、太薄，否则很容易顶弯，或者磨损。
随着这些提醒和建议，姜海涛想明白了晚饭前试验铜轴时的“问题”：当时他只考虑了铜轴在拉力下是否会断、会弯，没有考虑它在强大扭矩的作用下，是否会像麻花那样拧转、变形。想到这点，他差点惊出一身冷汗：0.5寸的铜轴在弓弦、丝绳的拉力下，确实不会断；但摇杆一转一拧，它会不会扭转变形，甚至被拧断，那可不一定。
姜海涛立刻把金匠们叫过来，告诉他们明天上午需要重新试验：在铜轴两侧套上铜杆，分别挂上重物拧它。为了更加保险，他还让井到时候把重物提起再松手，模拟扳动摇杆时的冲击力，做个至少上百次，再仔细观察铜轴是否有变形、裂纹。
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第二天的试验证明了姜海涛的担心。0.5寸的铜轴在重物的多次扭转、冲击下，果然有了点问题。铜轴本身的变化还不算厉害，上百次冲击后只有一点扭转变形。最大的问题是铜轴两侧套摇杆的四边形部分。这里相当于一个直径0.5寸圆的内接正方形，因此比0.5寸还细。摇杆多次经受重物的冲力后，四个角首先开始有明显变形。
下午姜海涛来到工场，井向他汇报了这些现象，并告诉他工匠们已经讨论出解决方法，设计了一个比较紧凑的棘轮装置。它的廓比较宽，中间有3寸的空间，一个一体化的轴穿在里面。它的两侧是插在廓中的短轴，仔细磨光，相当于两个滑动轴承。这部分直径0.5寸，可以尽量降低摩擦阻力的力矩。轴承和廓壁的厚度，他们认为0.5寸就够了。中间3寸宽的一段分成三个部分。左边是绕丝绳的部分，宽度近2寸，直径0.75寸，可以保证扭转强度。中间是一个铸造在一起的棘轮，宽度0.5寸，直径3寸，一圈24个齿。右边0.5寸宽也是磨光的轴，直径0.75寸，外面套着摇杆。这样，承受扭矩最大的绕绳轴和棘轮两部分，紧紧挨在一起，而且比较粗；最外侧的轴只需承担弓弦的拉力，直径小也能满足强度要求，而且降低了转动时的阻力力矩。金匠们还告诉他，这东西应该还能再细、再小点，但铸出的青铜件质量不稳定，尺寸变小后废品率可能会提高。
姜海涛对这个设计非常满意。特别是通过这个设计，他发现井他们已经比较熟练地理解了力的大小和方向、力臂、力矩、力的平衡、摩擦系数、强度等概念。这样今后自己再有什么想法，就更容易和他们交流，也更容易让他们帮助自己完成细节设计和制造。
他又询问这东西的重量大概多少，金匠们在地上算了一会告诉他，大概10斤多点。姜海涛心里一算：一把踏张弩的重量将近25斤，现在多加两张弓，还有这个棘轮装置，增加15斤左右，总重量达到40斤，应该还可以接受。实在不行，他可以架在战车栏杆上射。
这时姜海涛告诉他们，自己要在弩机前面做点小改动。他首先把牙从两个齿改成一个齿。豫立刻提醒他：“公子，这样箭尾就不能挨着弓弦了。”“我不需要它们挨着。这个牙，不是挂弓弦，而是挂一个铜环。”
下午来到工场后，姜海涛立刻去查看昨天制造的“煎饼纸”，结果却让他非常失望。那些木浆确实干透了，但轻轻一揭就碎，根本成不了一片。轸老头他们昨天就看到过这盆木浆水，还有这块木板，但不明白姜海涛要干什么。今天看他和木板上结的薄壳较劲，不免感到很奇怪。
轸老头忍不住问：“公子，你这是要干什么？”“我要造纸？”“纸？”“对，一种能用笔在上面写字的东西，代替竹简，很轻。”“就是用这木头渣子做的？”“对。”姜海涛可不需要他们这样一直问下去，而是需要他们帮自己想办法，于是接着说：“我师父告诉我，这样肯定能造出纸，这么大一张，可以卷起来，折起来，在上面写字。你说，现在怎么稍微用点力，就碎呢？”轸老头和大家显然对姜海涛描述的这种好东西不相信，看看姜海涛，又看看木板上结的那层碎薄壳，要么一脸茫然，要么一脸怀疑。
最后在大家的围观和注视下，姜海涛开始感到有些不自在，只好暂时放弃搞“四大发明”的企图，去查看十弓车弩的改装。
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第一种木轮装置的防滑效果很好，但试验中发现了一个问题，就是在需要把绳索松开时，卡在＜形木架中的小木轮很紧，需要很大力气才能拉开，这让它的总体实用效果有些差。姜海涛建议把＜形架和小木轮改成青铜的，并增加一个杠杆来移动小轮。大家讨论之后，认为这种装置虽然只有防滑效果，但比较简单，制造起来用料、用时都比较少，值得保留。
而且通过这一机构的试验，他们决定放弃昨天设计的另外一种机构。它也用木轮防滑，唯一的区别是弩机不再固定在弩臂上，而是在弩臂中间的长槽里滑动。拉弦钩也不需要了，绳索直接拴在弩机上。使用时，把整个弩机向前滑动到弓弦处，照门被弓弦阻挡，结果旋牙旋转，升起的牙挂上弓弦。然后转动绞盘，绳索直接拖着弩机和弓弦一起向后滑动。到达预定位置后，木轮卡住绳索，弩机就被固定住了。扣动扳机射箭后，松开木轮，弩机又可以前后移动，再次挂弦。当然，这套设计上的＜形架和小木轮被固定在弩臂后端，而不是车架上。这样能节省掉挂钩，操作中也能减少摘钩、挂钩等几个步骤，提高点射速。
刚才的试验中，大家发现木轮虽然可以卡住绳索，但位置并不精确，因为绳索需要向前滑动一点，才能带动小木轮卡进去。这就像一个弓手射箭，每次拉开的长度都不是固定的，而是有点波动。这个波动距离虽然只有1寸左右，但已经会对箭的速度产生不小影响，进而影响准确性。因此这种滑动弩机、木轮防滑的结构，弊大于利，只能放弃。
第二种防滑装置取消了绞盘，因此变化很大。(去看看小说网 www.7kankan.com)在车的后部，固定了一个类似弩机的全铜机构，方方的廓很大，中间横插了一根铜轴，轴上固定有一个直径半尺的棘轮，棘轮的圆周上分布了32个棘齿。旁边套着一根摇杆，摇杆上有一个可以摆动的小拨齿。向后转动摇杆，拨齿就能顶住棘轮转动；向前转动，拨齿能沿着棘轮上的斜面滑动，不带动棘轮转动。廓内还有一个可以转动的小齿，被姜海涛称作“限动齿”，顶住棘轮后让它只能朝一个方向转动。转开这两个小齿，棘轮才能反向转动。廓外伸出的轴上，可以卷起拉弦的绳索。
轸老头告诉姜海涛，铸造这套机构消耗了不少青铜，赶上两个车弩弩机了。特别是那个棘轮，直径半尺，一圈32个齿，费了他们不少时间制造木模、打磨、铸造。要是没有那台新磨床，他们今天都不能完成。
随后的试验效果还不错。这套装置虽然比较重，但总体上还是比绞盘系统轻。而且青铜轴比原来绞盘的木轴还细，摇杆则有5尺多长，一个人就可以摇动它来拉弦。不过把弓弦拉到位后，先松开摇杆上的拨齿，再松开限动齿时有点费劲。姜海涛仔细一看，发现这是因为限动齿和棘轮接触面的角度有点不理想，造成压力指向限动齿下方，把它压得更紧。
姜海涛立刻让工匠们拆开这套棘轮装置，把棘轮、限动齿、摇杆、拨齿按照位置摆放在地上，确定了新的齿面接触角度。然后他们用磨床，把限动齿的下端磨去一点，棘轮齿的上端也磨去一些，改变它们俩的齿面角度。再次试验，松开限动齿的力就小多了。井利用滑轮测量后，发现它只有1.5石，基本上只有弓弦拉力的十分之一。井问姜海涛能不能再修一修齿面，进一步降低这个力。姜海涛只好给他和其他人讲了讲力的方向性、稳定性，告诉他们如果齿面再斜，就超过了平衡点的位置，限动齿就有可能被棘轮齿顶得自己打开，失去作用。讲解这点知识，虽然最后还是有几个人没明白，也已经耗费了他们一个多钟头。
姜海涛最后告诉工匠们，要把这套棘轮装置设计得更精致、更小巧，要求尺寸缩小到和踏张弩上的弩机差不多。大家一听他这要求，都有点惊讶。轸老头忍不住问：“公子，造那么小干什么？”
“我要造一把神臂弩。”
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“神……什么？”“神臂弩？”周围的人骚动起来。
“不错。豫，你能造出的最大拉力的弓，有多少石？”姜海涛转头问。豫回答说：“大概5石弓。不过这么强的弓，只有养敖将军能拉开。而且它很粗的，普通人的手根本握不住。”井插话说：“哎呀，这是准备用到弩上的，不怕粗。不过会不会太重？”“当然也挺重的。难道公子你想用这个棘轮，拉开这么强的弓？”
姜海涛指着十弓车弩上那个棘轮装置问：“现在这里绕绳的轴，有多粗？”一个金匠回答说2寸。(去看看小说网 www.7kankan.com)姜海涛蹲在地上算起来。其实这套计算过程很简单，可他需要向工匠们讲解一下。尽量抓住机会让这些工匠理解、巩固一些物理、数学知识，可以让姜海涛自己在今后少操点心，也能让工匠们想出更多的好点子。
简单计算就可以知道，如果摇杆长2尺，那姜海涛只需要有50斤的力气（这只相当于现在的9.9公斤），就能搬动这根摇杆，转动铜轴，拉动弓弦。算上绳索缠绕后变粗，还有阻力，他最多只需要100斤的力，单手也可以完成。这和现在他用的2石踏张弩相比，可省不少劲。当然，上一次弦，他得让铜轴至少转5圈多，扳动摇杆20来次。
这么一算一讲解，大家立刻明白了姜海涛的“强悍”企图：他想一个人拉开一把5石的强弩！
豫张嘴啊了几声后，突然兴奋地说：“公子，要是用10石的弓呢？”这次反过来是姜海涛睁大眼睛看着他。“公子，你不是问过能不能把十弓车弩上那么多弓，换成一张弓吗？15石的太大了，不过10石的弓，没准可以。我听说过去楚国有人造过。”养敖就算神力了，再高一倍到10石，那绝对的神臂啊！姜海涛立刻问他：“那需要多少时间？”“哎呀！”豫突然皱起眉头：“这弓干、角、胶，恐怕都得准备特殊的，正常下来得四年了。用现在这些材料……”他停了停：“恐怕也得一年。”
姜海涛一听，那还是算了吧。然后他立刻问：“你刚才说5石弓，不会也要这么长时间吧？”豫已经明白他的要求：“嘿嘿，我刚才没想到你这么着急要。至少也需要半年。不过既然您是在弩上用，我可以先用三张弓改一改。”简单算了算后，姜海涛让他干脆用四张弓，豫估计能达到6石的拉力。随后他询问金匠，棘轮装置中间的铜轴到底能做多细。三个人讨论一会后，说1寸大概可以了。姜海涛从理论分析上认为，这个轴越细，自己就越省力，因此让他们先铸造几个1寸以下的铜轴，挂上8石重物试验一下，看铜轴会不会被压断或者压弯。
可是刚刚布置完，姜海涛就感觉似乎有点不对。
是材料配比吗？他已经从金匠们那里知道，现在铸造弩机、棘轮装置的青铜，成分和铸造箭头时不一样。铸造箭头的青铜中锡比较多，因此很硬，但容易断裂；铸造弩机、棘轮时，锡中等，因此柔韧性好一些，应该没有什么大问题。当然，要想得到最好的铜、锡配比，他得花一些时间试验，现在这几天来不及。那到底是哪的问题呢？
别费脑筋了。姜海涛让金匠们立刻开始工作。反正干到半截发现问题，也不是一次两次了，几乎每次都会这样，不在乎多一次。
井这时又提出了一个疑问：“公子，你准备用这把6石弩，射硬木重箭吗？”姜海涛看了看他：“当然不是。试完这根铜轴需要多粗，我再告诉你。说不定整个弩臂都要改一改。”
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晚饭前，铜轴造好了，1寸、0.75寸、0.5寸、0.25寸各一根。姜海涛让工匠们把铜轴架在两个木支架上，中间吊上重物。这时候他发现了自己先前感觉不对的地方：没有考虑铜轴的长度。0.25寸的铜轴，如果两个木支架的间隔只有1寸多，那没任何问题；但是支架间隔增大到2寸多以后，就可以看出铜轴有一点点弯曲了。虽然弯的程度很小，但姜海涛意识到这已经会影响铜轴和两旁轴孔的配合，大大增加旋转阻力。
0.5寸的铜轴没有问题。姜海涛不放心，还特意把重物从8石增加到10石。所有人都认为铜轴没有任何弯曲，姜海涛才放下心。随后在晚饭中，他和井、豫等人讨论起这把单臂强弩的具体结构。他首先告诉大家，自己设想了三种结构。
第一种和现在的踏张弩结构基本一样，但是弩臂后的青铜廓被加长，分为前后两部分：前面是弩机的各个零件，后面是棘轮、摇杆、限动齿等零件。这套结构最简单，可是挂弦射箭一整套循环下来，要进行不少动作：松开限动齿和拨齿；拉住挂钩向前拽，挂到弓弦上；扳回限动齿和拨齿；反复扳动摇杆，拉开弓弦；弓弦碰到照门，牙伸出后，先后松开拨齿、限动齿，让弓弦挂到牙上；摘下挂钩；放箭，瞄准射击。然后再如此循环。
第二种是采用活动弩机。弩臂由两片形的木条对拼而成，弩机可以在中间前后滑动，扳机从下面的窄缝中伸下去。弩臂上方开口较大，但是由弩机前端固定的一长条竹片盖住。这条竹片，也是弓弦和箭滑动的平面。弩臂后端穿孔，固定棘轮、摇杆装置。弩机后端有环，直接拴在绳索上。这种结构要比第一种宽不少，但取消了挂钩，因此使用过程中减少很多动作。用它，只需要松开限动齿、拨齿；把弩机推向前，让照门顶上弓弦，牙自动升起挂弦；扳回限动齿、拨齿；反复扳动摇杆，向后拉动弩机和弓弦；弩机到达一定位置后，放箭，瞄准射击。
第三种则是在第二种的基础上变了一点：弩臂上刻出棘齿，代替后面的限动齿；弩机靠两侧的凸起卡在棘齿条上。而且在这种结构上，姜海涛计划采用青铜铸造弩臂。不过他感觉这个结构消耗青铜太多，自重也比较大，除非第二种结构的木弩臂太宽大，否则换成青铜的意义不大。
针对他的设想，豫和井等人提出了很多意见。首先就是这个绳索，不能再用麻绳，必须是细的丝绳。这几乎相当于增加了一条弓弦，不这并不算困难。工匠们提出的一个困难是：如果采用活动弩机，那铜轴的中间就得空出来绕丝绳，棘轮、摇杆、限动齿得安到廓的外面。最大的困难是棘轮要做小，上面的棘齿就难点了。讨论中井还提出，这个棘齿似乎不能太低、太薄，否则很容易顶弯，或者磨损。
随着这些提醒和建议，姜海涛想明白了晚饭前试验铜轴时的“问题”：当时他只考虑了铜轴在拉力下是否会断、会弯，没有考虑它在强大扭矩的作用下，是否会像麻花那样拧转、变形。想到这点，他差点惊出一身冷汗：0.5寸的铜轴在弓弦、丝绳的拉力下，确实不会断；但摇杆一转一拧，它会不会扭转变形，甚至被拧断，那可不一定。
姜海涛立刻把金匠们叫过来，告诉他们明天上午需要重新试验：在铜轴两侧套上铜杆，分别挂上重物拧它。为了更加保险，他还让井到时候把重物提起再松手，模拟扳动摇杆时的冲击力，做个至少上百次，再仔细观察铜轴是否有变形、裂纹。
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第二天的试验证明了姜海涛的担心。0.5寸的铜轴在重物的多次扭转、冲击下，果然有了点问题。铜轴本身的变化还不算厉害，上百次冲击后只有一点扭转变形。最大的问题是铜轴两侧套摇杆的四边形部分。这里相当于一个直径0.5寸圆的内接正方形，因此比0.5寸还细。摇杆多次经受重物的冲力后，四个角首先开始有明显变形。
下午姜海涛来到工场，井向他汇报了这些现象，并告诉他工匠们已经讨论出解决方法，设计了一个比较紧凑的棘轮装置。它的廓比较宽，中间有3寸的空间，一个一体化的轴穿在里面。它的两侧是插在廓中的短轴，仔细磨光，相当于两个滑动轴承。这部分直径0.5寸，可以尽量降低摩擦阻力的力矩。轴承和廓壁的厚度，他们认为0.5寸就够了。中间3寸宽的一段分成三个部分。左边是绕丝绳的部分，宽度近2寸，直径0.75寸，可以保证扭转强度。中间是一个铸造在一起的棘轮，宽度0.5寸，直径3寸，一圈24个齿。右边0.5寸宽也是磨光的轴，直径0.75寸，外面套着摇杆。这样，承受扭矩最大的绕绳轴和棘轮两部分，紧紧挨在一起，而且比较粗；最外侧的轴只需承担弓弦的拉力，直径小也能满足强度要求，而且降低了转动时的阻力力矩。金匠们还告诉他，这东西应该还能再细、再小点，但铸出的青铜件质量不稳定，尺寸变小后废品率可能会提高。
姜海涛对这个设计非常满意。特别是通过这个设计，他发现井他们已经比较熟练地理解了力的大小和方向、力臂、力矩、力的平衡、摩擦系数、强度等概念。这样今后自己再有什么想法，就更容易和他们交流，也更容易让他们帮助自己完成细节设计和制造。
他又询问这东西的重量大概多少，金匠们在地上算了一会告诉他，大概10斤多点。姜海涛心里一算：一把踏张弩的重量将近25斤，现在多加两张弓，还有这个棘轮装置，增加15斤左右，总重量达到40斤，应该还可以接受。实在不行，他可以架在战车栏杆上射。
这时姜海涛告诉他们，自己要在弩机前面做点小改动。他首先把牙从两个齿改成一个齿。豫立刻提醒他：“公子，这样箭尾就不能挨着弓弦了。”“我不需要它们挨着。这个牙，不是挂弓弦，而是挂一个铜环。”
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