Арбалет

Арбалет

Вернард Фолі, Джордж Палмер, Вернер Содэл Это грізне зброю, винайдена 2400 років як розв’язано, було поширене в ХІ ст. На протязі 500 років, доки з’явилося вогнепальна зброя, з метою захисту використовувалися переважно арбалеты НАЧИНАЯ з ХІ ст. протягом 500 років арбалет був грізним бойовим зброєю. Його використовували у основному задля захисту різних об'єктів, наприклад замків і кораблів. З іншого боку, арбалет зіграв значної ролі розуміння властивостей різних матеріалів (оскільки його виготовленні доводилося враховувати дію багатьох сил) і законів руху на повітряної середовищі (адже стріла арбалета мала мати певними літними якостями). До вивчення принципів, що у основі стрільби з арбалета, неодноразово звертався Леонардо так Винчи.

Мастера, які виготовляли луки, арбалети і стріли, було невідомо математики законів механіки. Проте проведені у Університеті Пардю випробування зразків старих стріл показали, що цим умільцям вдалося досягти високих аеродинамічних качеств.

С виду арбалет не здається складним. Його дуга, зазвичай, укріплювалася попереду, впоперек дерев’яного чи металевого верстата — ложі. Спеціальне пристосування утримувала натягнуту вщерть тятиву і відпускало її. Напрям польоту короткій арбалетної стріли задавалося або жолобом, нарізаним нагорі ложі, в який закладалася стріла, або двома упорами, закреплявшими її попереду і ззаду. Якщо дуга була пружною, то тут для її натягування на ложе встановлювалося спеціальний оптичний пристрій; іноді він був знімним та її носили разом із арбалетом.

Конструкция арбалета має дві переваги проти звичайним цибулею. По-перше, арбалет далі стріляє, і озброєний їм стрілок у поєдинку з лучником залишається недосяжним для противника. По-друге, конструкція ложі, прицілу і спускового механізму багато в чому полегшувала поводження зі зброєю; він вимагало від стрілка особливої підготовки. Зацепные зуби, що утримували і відпускали натягнуту тятиву і стрілу, є одній з ранніх спроб механізувати деякі функції людської руки.

Единственно, в ніж арбалет поступався цибулі, — це у швидкості стрільби. Тому використовувати його на ролі бойової зброї можна були лише за наявності щита, на яких воїн переховувався під час перезарядження. Саме з на цій причині арбалет переважно був поширеним виглядом озброєння кріпаків гарнізонів, облогових загонів і суднових команд.

АРБАЛЕТ був винайдено задовго перед тим, як набув широкого поширення. Щодо винаходи цієї зброї є дві версії. З вважається, що арбалет виник Греції, з іншої - у Китаї. Приблизно о 400 р. до зв. е. греки винайшли метальну машину (катапульту) для метання рифів і стріл. Її поява пояснювалося прагненням створити зброю потужніший, ніж цибулю. Спочатку деякі катапульти, за принципом дії схожі на арбалет, очевидно, не перевершували його за размерам.

В користь версії про походження арбалета у Китаї кажуть археологічні знахідки спускових механізмів з бронзи, що датуються 200 р. до зв. е. Хоча факти, що свідчать перший появу арбалета у Греції, є як ранніми, письмові китайські джерела згадують про використання цієї зброї в боях в 341 р. до зв. е. Відповідно до інших даним, достовірність яких встановити складніше, арбалет був відомий у Китаї поки що не одне століття раньше.

Археологические знахідки свідчать, що арбалет у Європі застосовувався протягом усього періоду від античної епохи до XI-XVI ст., коли він став найбільш поширеним. Не виключено, що повсюдному його використанню до XI в. перешкоджали дві обставини. Одне у тому, що озброєння війська арбалетами обходилося значно дорожче, ніж луками. Інша причина — невелика кількість замків у період; історично значної ролі замки почали виконувати лише після завоювання Англії нормандцами (1066 г.).

С підвищенням ролі замків арбалет став незамінним зброєю, які у феодальних чварах, які обходилися без запеклих сутичок. Фортифікаційні споруди до-нормандский період зазвичай були дуже простими й служили головним чином притулками для жили поблизу людей. Тому за фортечними стінами потрібно було тримати зброю, щоб відбивати нападу завойовників. Нормандці здійснювали влада на завойованих територіях з допомогою невеликих важкоозброєних військових загонів. Замки служили їм для приховування від корінних жителів і відображення нападів інших збройних загонів. Дальність стрільби з арбалета сприяла надійного захисту цих убежищ.

В протягом століть після появи перших арбалетів вже були спроби вдосконалити нині ця зброя. Одне з способів, можливо, був запозичено в арабів. Арабські ручні луки ставилися до того що типу, що називався складовим, чи складним. Їх конструкція цілком відповідає цієї назви, оскільки вони виготовлялися з матеріалів. Складовою цибулю має явними перевагами проти цибулею, зробленою вже з шматка дерева, оскільки він має обмежену пружність, котру визначаємо природними властивостями матеріалу. Коли лучник назбирає тятиву, дуга цибулі із зовнішнього (від лучника) боку відчуває натяг, і з внутрішньої - стиснення. При надмірному натягу деревні волокна дуги починають деформуватися і внутрішньої її боці з’являються постійні «зморшки ». Зазвичай цибулю тримали в зігнутому стані, і перевищення деякого граничного натягу могло викликати його поломку.

В складеному цибулі до зовнішньої поверхні дуги кріпиться матеріал, здатний виносити більше натяг, ніж дерево. Цей додатковий шар приймає він навантаження і зменшує деформацію деревних волокон. Чаші лише у ролі такого матеріалу використовували сухожилля тварин, особливо ligamentum nuchae — великий еластичний вузол, що проходить уздовж хребта та контроль плечима в багатьох ссавців. Випробування показали, що така матеріал, коли він правильно оброблений, витримує натяг до 20 кг / кв. мм. Це приблизно в чотири рази більше, що може витримати найліпше дерево.

Для внутрішньої боку цибулі використовували матеріал, працюючий на стиснення краще, ніж дерево. Турки цих цілей використовували бичачий ріг, дозволене зусилля стискування якого близько 14 кг / кв. мм. (Дерево витримує стискаючі навантаження учетверо менше.) Про надзвичайно високої поінформованості лучных справ майстрів про властивості різних матеріалів можна судити й те, які клеї вони використовували при виготовленні луків. Найкращим вважався клей, виготовлений із неба волзького осетра. Розмаїття незвичайних матеріалів, які застосовувались в лучном справі, каже у тому, що чимало конструктивні рішення досягалися досвідченим путем.

АРБАЛЕТЫ з складовими дугами поширено у середні віки, включаючи епоху Відродження. Вони мусили легше арбалетів зі сталевої дугою, які почали виготовляти на початку XV в.; за однакової натягу тятиви вони стріляли далі і більш надійними. Дія складових дуг цікавило Леонардо так Вінчі. Його рукописи свідчать, що з допомогою він вивчав поведінка різних матеріалів під нагрузкой.

Появление сталевої дуги у середні віки було зенітом у розвитку конструкції арбалета. По своїм параметрами міг би поступитися лише арбалету, виготовленого з склопластику та інших сучасних матеріалів. Сталеві дуги мали таку гнучкістю, яку колись міг забезпечити жодного з органічних матеріалів. Спортсмен вікторіанської епохи Ральф Пейне-Гэллви, який написав трактат про арбалеті, провів випробування великого військового арбалета, натяг тятиви якого дорівнювало 550 кг, надсилав 85-граммовую стрілу на відстань 420 м. Еге. Хармут, фахівець із історії арбалета, стверджує, що існували дуги з натягом вдвічі великим. Однак у середньовіччі найпоширенішими були арбалети з натягом менш 45 кг. Навіть спеціальними полегшеними стрілами вони стріляли не далі 275 м.

С досягненням вищих натяжений сталеві дуги перестали вигравати в ефективності. Збільшення дуги обмежувало її здатність повідомляти стрілі більше прискорення. Через труднощів отримання сталевих зливків великого розміру арбалетні дуги, зазвичай, сплавляли із багатьох шматків металу. Кожне місце сплавления знижувало надійність арбалета: будь-якої миті дуга тут могла сломаться.

Более потужні арбалети вимагали надійних спускових механізмів. Слід зазначити, що спускові механізми, що використовувалися європейцями і звичайно що складалися з поворачивающегося зуба і простого рычажного спуску, поступалися китайським, які мали проміжний важілець, який дозволяв виробляти постріл коротким та легкою натисканням на спусковий важіль. На початку XVI в. у Німеччині почали використовувати многорычажные спускові механізми більш досконалої конструкції. Цікаво, що трохи раніше Леонардо так Вінчі придумав ті ж самі конструкцію спускового механізму, і розрахунковим шляхом довів її преимущества.

АРБАЛЕТНАЯ стріла також видозмінювалася з часом. Перш ніж простежити його еволюцію, розглянемо сили, які діють стрілу цибулі. При стрільби з звичайного цибулі стріла в останній момент прицілювання мусить бути розташована між центром грудях лучника і пальцями його витягнутої руки. Відносне розташування цих двох точок визначає напрям польоту стріли після відпускання тетивы.

Силы, які діють стрілу в останній момент її відпускання, проте, ні збігаються з лінією прицілу. Відпущена тятива штовхає торець стріли у напрямку до центру цибулі, а чи не убік. Отже, щоб стріла не відхилялася від заданого напрями, вона повинна переважно злегка прогнутися в останній момент пуска.

Требуемая гнучкість стріли для традиційного цибулі накладає обмеження кількості сообщаемой їй енергії. Наприклад, було встановлено, що стріла, призначена для цибулі з натягом до 9 кг, при стрільбі нею з арбалета з натягом 38 кг може зігнутися так, що її древко переломится.

В цьому сенсі в античну епоху, коли почали використовуватися арбалети і катапульти, були придумані стріли нової конструкції. Завдяки з того що поверхню ложі арбалета забезпечувала збіг напрями руху тятиви з початковою напрямом польоту стріли, а спеціальне направляюче пристрій дозволяло без допомоги рук утримувати їх у певному становищі, можна було робити арбалетні стріли коротшими і менше пружними. Це своє чергу полегшило їх зберігання та ношение.

О конструкції стріл, що з’явилися тоді, можна судити з двом що дійшли донині основним типам. Стріла одного типу вдвічі коротше звичайній, лучной стріли. Вона різко розширюється до задньому кінцю і має низку лопаток, чи оперення, які дуже малі, щоб стабілізувати стрілу у польоті. Торцевая частина стріли захоплюється зацепными зубьями.

Стрелы іншого типу немає лопаток. Їх металева передня частина становить третину їх довжини, а дерев’яне древко скорочено до мінімуму. Ці стріли також мають расширяющуюся до хвостовій частини форму. Загальна їх довжина менш 15 см.

Конструктивные особливості цих стріл свідчать, що майстрам Стародавнього Риму, які першими винайшли їх, були відомі льотні якості тіл різної форми. Сьогодні нам зрозуміло, що оперення, яке запобігає обертання стріли у польоті, є причиною її гальмування. Зменшення його розмірів дозволило б збільшити дальність польоту стріли за умови, що вона повертається в бік, що ще більше загальмувало її політ. Цього уникнути, загостривши древко, т. е. зробивши її у передній частини вже, ніж у задньої. Якщо стріла з таким ратищем почне повертати убік, тиск повітря більш широку задню частина вище, ніж передню; рахунок цього напрям польоту стріли выравнивается.

Можно також припустити, що древко має центр тиску (точка рівноваги всіх діючих нею аеродинамічних сил), розташований за центром тяжкості. На циліндричною стрілі без оперення цю крапку перебуватиме приблизно посередині древка. У розширення стріли центр тиску зміщується до задньої частини. Оскільки центр тиску розташований за центром тяжкості, стійкість стріли з дедалі ширшим ратищем вище, ніж із циліндричним, а й за рахунок відсутності оперення її лобове опір менше. Расширяющееся древко сприяє зустрічалися з більш рівномірному розподілу тиску повітряної маси з його поверхню. Використовуючи термінологію сучасної аеродинаміки, можна сказати, що прикордонний шар менш піддається руйнації. Зменшення довжини стріли також покращує її льотні якості, оскільки зі збільшенням довжини турбулентність повітряного потоку, паралельного циліндричною поверхні, збільшується, поглинаючи велику энергию.

ДРУГИМ чинником, від якого ефективність стрільби стрілами з дедалі ширшим ратищем, є конструкція оперення. Для утримання болта захоплюючими зубами спускового механізму його оперенні робилася спеціальна виїмка. Як багато і дедалі ширша форма древка, наявність виїмки сприяє рівномірнішому обтеканию стріли повітрям, зменшенню энергопоглощающей турбулентності позаду нее.

В раннє середньовіччя майстрам, изготовлявшим луки і арбалети, були знайомі закони руху повітря і сили, виникаючі лежить на поверхні тіл за її русі в повітряної середовищі. Такі поняття, як повітряний потік і лобове опір, з’явилися у період Леонардо так Вінчі. Немає сумніву, що арбалетні стріли було створено переважно методом спроб і помилок. Мабуть, їх творці керувалися прагненням досягти максимальної дальності польоту і найбільшої сили удара.

Тем щонайменше конструкція арбалетних стріл відрізняється досконалістю. Випробування в аеродинамічній трубі, попередні до лабораторій аеродинамічних досліджень Університету Пардю, підтвердженням цього. Випробувані були звичайна стріла для бойового цибулі, якими користувалися у середні віки, належить до того ж періоду арбалетна стріла і двоє типу стріл для катапульти. Отримані результати слід інтерпретувати із певною обережністю, оскільки розміри досліджуваних об'єктів, особливо найменшого, наближалися до межі чутливості вимірювальної апаратури. Але навіть за цих граничних умовах експерименту удалося одержати дуже цікаві дані. По-перше, найменша стріла, яка повністю збереглася, окрім невеликих ушкоджень в оперенні, судячи з отриманим даним стабільно зберігала свою становище попри всі допустимих кутках полета.

Во-вторых, з порівняльного аналізу відносин лобового опору до масі всім чотирьох типів стріл показав, що стріла для цибулі значно поступалася за своїми льотним якостям трьом іншим. Безліч стріли можна як міру її здібності зберігати кінетичну енергію. Якби все так ці стріли були запущені з і тієї самою швидкістю, то маса кожної їх визначала б запас енергії стріли в початковий момент. Швидкість витрати енергії залежить від лобового опору. Мале значення відносини лобового опору до масі означає можливість, що дальність польоту стріли буде большой.

У стріли для цибулі цей показник приблизно майже удвічі більше, ніж в арбалетних стріл. Можна допустити, якби середньовічним і більше раннім майстрам у створенні стріл для цибулі удалося подолати конструктивні обмеження, всі вони міг би розробити більш оптимальну конструкцію. Існуюча конструкція стріли настільки добре відповідала наявних у той час матеріалам, що її геометрія не удосконалювалася протягом у той час, поки цибулю вважався основним оружием.

ВСЕ ЦІ вдосконалення диктувалися гострої потреби у арбалетах. Часто у мирний час біля замків розміщувалися гарнізони, що перебувають у основному з стрілків, збройних арбалетами. На добре захищених аванпостах, як-от англійський порт Кале (на північному узбережжі Франції), про запас перебувало 53 тис. арбалетних стріл. Власники цих замків зазвичай закуповували стріли великими партіями — по 10−20 тис. штук. Підраховано, що з 70 років із 1223 по 1293 р. одна сім'я біля Англії виготовила 1 млн. арбалетних стрел.

На підставі цих фактів можна сказати, що початок масового виробництва було покладено набагато раніше промислової революції. Свідченням цього може бути використовуване тоді просте пристосування з цих двох скрепляемых дерев’яних брусків, їхнім виокремленням щось таке як лещата: в що у дерев’яних брусках поглиблення уставлялася заготівля стріли для наступної обробки. Для виготовлення лопаток оперення використовувалися металеві пластини з пазами, в які вставлялися заготівлі. Таке пристосування дозволяло одержати потрібні розміри і симметричную форму лопаток.

Другое пристрій — строгальная машина, яка, мабуть, призначалася як обточки древка стріли, так прорезания пазів, у яких вставлялися лопатки оперення. Стрижні з дерев’яних заготовок невеликого діаметра було нелегко виготовити на примітивних токарних верстатах на той час, бо за обробці ріжучим інструментом заготівлі вигиналися. У строгальной машині ріжучий інструмент з металу закріплювався в дерев’яному бруске з цими двома затискачами на протилежних сторони. Брусок пересувався вздовж зажимного устрою, яке міцно утримувала заготівлю стріли. Ріжучий інструмент знімав стружку до того часу, поки брусок не сягав поверхні зажимного устрою. Таким чином досягався автоматичний контроль товщини срезаемого шару і напрями різання. Через війну стріли виходили майже однакового размера.

НА ЗМІНУ арбалету прийшло вогнепальна зброя. Популярність древнього арбалета стала падати. Проте їх чекає ще продовжували користуватися в морських битвах. Причина в тому, що арбалет у відсутності запалу, й у стрілка він був безпечним на відміну вогнепальної зброї, що у спочатку нерідко вражало самого стрілка. З іншого боку, фальшборт на судні служив хорошим прикриттям, за яким було спокійно перезаряджати арбалет. Більше важкі арбалети продовжували залучити до китобійному промислі. Вогнепальна зброю поступово витіснило арбалет й у полюванні суші. Виняток становили арбалети, які стріляли каменями чи кулями. Цей вид зброї в полюванні на дрібну дичину застосовували до ХІХ ст. Те, що це арбалети, стрелявшие дробом чи кулями, мали багато з вогнепальною зброєю, свідчить про взаємній вплив двох видів озброєння у процесі їх еволюції. Такі елементи вогнепальної зброї, як ложа, спусковий гачок, вимагає слабкого натискання, і прицільне пристосування, були запозичені у арбалетів, й у першу чергу біля спортивних. Такі арбалети і ще не вийшли з употребления.

Появление в XX в. стекловолоконных матеріалів створило складових арбалетів нового покоління. Скляні волокна за своїми властивостями не поступаються натуральним жилах, які клітинна структура як і міцна, як бичачий ріг. Хоча у відродження лучной стрільби арбалет ще багато в чому відстає за своєю популярністю від цибулі, у нього є чимало прихильників. Сучасний стрілок з арбалета має у розпорядженні «зброю «набагато більше що за порівнянню з тим, яким було у середині века.

АНГЛИЙСКИЙ АРБАЛЕТ. На його дерев’яної ложе вказано дату виготовлення — 1617 р. Пластина з слонової кості з інкрустацією свідчить, що це арбалет був мисливською; військовий арбалет навряд чи мав би таку художню обробку. Для натягу тятиви арбалета вимагалося зусилля, що перевищує сто кілограмів, тому арбалетник використовував спеціальний механізм з звичайною зубчастою передачею. У ложе арбалета є гніздо, яке, мабуть, призначалося при цьому механізму. Тятива показано натягнутому стані. У стані вона трималася зацепными зубами, які відпускали її за натисканні на спусковий гачок, що розмістилося знизу ложі. Випущена з арбалета коротка стріла довжиною 30,5 див пролітала відстань близько 400 м. Дуга арбалета кріпилася до ложе з допомогою кільця і жгутовой обв’язки. Малюнок зроблено з арбалета із колекції музею Військової академії США в Вест-Пойнті (прим. Нью-Йорк).

ТРИ АРБАЛЕТА зображені до картини італійського художника XV в. Антоніо дель Поллайоло «Св. Себастьян ». Один стрілок цілиться з арбалета, дві інші начепили тятиву, використовуючи арбалетное «прагнучи », бо натягу тятиви вимагалося велике зусилля. Картина зберігається у Національній галереї в Лондоне.

ФРАНЦУЗСКИЙ БОЙОВОЇ АРБАЛЕТ XIV в. і ще дві стріли щодо нього із колекції музею Військової академії США в Вест-Пойнті (прим. Нью-Йорк). Натягнути тятиву такого арбалета вручну було неможливо, на задньому кінці верстата, чи ложі, встановлювався воріт. Ложа має довжину 101 див, ширина арбалетної дуги 107 див, довжина стріл приблизно 38 см.

АРБАЛЕТ полягає з вигнутій дуги, тятиви, зацепного зуба (протягом якого чіплялася тятива) і спускового важеля. При натисканні на важіль зуб відпускав тятиву, і стріла вилітала з арбалета. Наголос фіксував становище механізму натягу, з допомогою якого тятива відводилася тому. Конструкція механізму натягу — одне із ранніх прикладів використання звичайною зубчастою передачи.

ПАРАДОКС СТРІЛКА частково пояснює, чому за стрільби з арбалета використовували короткі стріли. Парадокс демонструється для випадку, коли стрілок використовує стрілу від зазвичайного цибулі. Під час прицілювання (1) стріла розташована на одному бік цибулі. Лінія прицілу проходить вздовж стріли. Проте, коли стрілок випускає стрілу (2), сила, з якою тятива діє неї, змушує рухатися хвостову частина стріли до центра цибулі. Щоб стріла зберегла своє напрям на мета, вона повинна переважно зігнутися у польоті (3). На перших кількох метрах польоту стріла вібрує, але наприкінці кінців її становище стабілізується (4). Необхідність в гнучкості лучной стріли обмежує кількість енергії, що можна їй повідомити. На відміну від нього арбалетна стріла має бути короткій і жорсткою, оскільки арбалет повідомляє їй значну енергію. Такі стріли мали також найкращими аеродинамічними свойствами.

СПУСКОВЫЕ МЕХАНІЗМИ арбалетів мали різну конструкцію. У Китаї 2000 років як розв’язано використовувався механізм (a) з зубом для зачеплення тятиви, який кріпився на тієї самої осі, як і спусковий гачок. Вигнутий проміжний важіль з'єднував обидві деталі, рахунок чого спуск проводився і коротким натисканням. Праворуч показано собі напрямок руху тятиви При спуску. Їх спускові механізми вперше стали застосовуватися у катапультах (b). У цих механізмах при відпусканні тятиви зуб не опускався, а піднімався. У середньовічний Європі самим поширеним був механізм зі спусковим коліщатком (з); її становище фіксувалося простим спусковим важелем, який зачіпав за виїмку внизу коліщати. При натисканні за показ такої важіль арбалет міг зміщатися з прицільного становища. З часом переважають у всіх конструкціях спускових механізмів став проміжний важіль, облегчавший спуск.

ТИПЫ СТРІЛ для луків і арбалетів: звичайна стріла для бойового довгого цибулі (a); вдавалися римлянами стріла (b) для катапульти, схожій арбалет; типова стріла для середньовічного арбалета (з) і ще дві різновиду стріл для катапульти іншого римського зразка меншого розміру (d). Під зображеннями стріл наведено їхній вигляд із боку хвостового оперення й посвідку із боку острия.

РЕЗУЛЬТАТЫ ВИПРОБУВАНЬ в аеродинамічній трубі п’яти типів стріл, зображених на верхньому малюнку. Випробування проводилися з участю автора статті у лабораторії аерокосмічних досліджень Університету Пардю. У розрахунках, виконаних У. Хикамом, приймалося, що початкова швидкість кожної стріли становила 80 м/с. Хоча таку швидкість навряд чи мали стріли для довгого цибулі, прийняте значення було зручне проведення порівняльного анализа.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.