Читать интересную книгу Конструкции, или почему не ломаются вещи - Гордон Джеймс Эдвард

Катапульты

Величайший период классической Эллады завершился с падением Афин в 404 г. дон.э., демократический строй в Греции постепенно в течение столетия пришел вупадок и был вытеснен тиранией и военной монархией. Менялись методы ведениявойны как на суше, так и на море, и возникла потребность в более современноммеханизированном оружии. Более того, властители постепенно богатеющихгосударств располагали средствами для оплаты военных расходов.

Начало было положено в греческой Сицилии. Стратег-автократ ДионисийI был, по-видимому, выдающимся человеком, сумевшим от простого военачальникавозвыситься до тирана Сиракуз. За годы его правления, продолжавшегося с405 до 367 г. до н.э., Сицилийская держава стала крупной экономическойи политической силой не только в Западном Средиземноморье, но и во всемэллинском мире. При созданном Дионисием военном ведомстве была основана,вероятно, первая в истории государственная лаборатория, проводившая исследованияв области вооружения. Он пригласил для этого учреждения лучших математикови мастеров со всего греческого мира.

Естественной отправной точкой для специалистов, отобранных Дионисием, явилсятрадиционный комбинированный ручной лук. Установив такой лук на какую-либоопору и оттягивая тетиву посредством механического привода или рычагов, можносделать его значительно жестче, что позволит в несколько раз увеличитьзапасаемую и сообщаемую снаряду энергию. Так, очевидно, подошли к самострелу,снаряды которого способны были пробивать любые доспехи[24].Претерпев лишь небольшие конструктивные изменения, самострелы не вышли изупотребления и до настоящего времени. Говорят, что они применяются сейчас вОльстере. Любопытно, однако, что как оружие самострелы никогда не игралисколько-нибудь решающей военной роли.

Но самострел, в сущности, явился пехотным оружием, направленным противчеловека, так как с его помощью нельзя было наносить серьезные повреждениякорпусам кораблей или фортификационным сооружениям. И хотя сиракузцы, увеличивразмеры самострела и установив его на основание орудийного типа, создаликатапульту, эта линия развития оружия не получила продолжения. По-видимому,определенные технические ограничения не позволяют сделать катапульту типа лукадостаточно мощной, чтобы пробивать бреши в крепостнойкладке[25].

Следующим шагом были поэтому отказ от конструкции типа лука и использование длянакопления упругой энергии скрученных связок сухожилий[26], очень похожих на резинокордные связки,используемые для привода авиационных моделей.

Когда связка таких резиновых лент или сухожилий закручивается, материалсвязки подвергается растяжению, запасая упругую энергию.

Известны самые разные способы использования связок сухожилий в военнойтехнике, однако самой лучшей конструкцией следует признать древнегреческийпалинтонон, который у римлян получил название баллисты. Этоисключительное по смертоносности орудие имело по две вертикальные связкисухожилий, каждая из которых закручивалась с помощью жесткой рукоятки илирычага, напоминающего рукоять ворота (рис. 18).

Рис. 18. Возможно, так выглядела древнегреческая катапульта.

Концы этих рычагов были соединены между собой толстой тетивой, а всеустройство работало подобно луку. Свое название оно получило оттого, чтов положении с ненатянутой тетивой оба ее рычага направлены вперед, каку комбинированного лука без тетивы. Тетива в катапульте натягивается посредствоммощной лебедки подобно натягиванию тетивы лука. Снаряд (чаще всего каменноеядро) после выстрела двигался вперед по направляющим, которые одновременнослужили и станиной лебедки. Лебедка могла развивать усилие, достигавшееста тонн.

Римляне скопировали греческую катапульту, и Витрувий, служивший в войскахЮлия Цезаря, оставил нам руководство по баллистам, которое представляетнемалый интерес. Размеры этих машин позволяли метать снаряды весом от 2до 150 кг. Радиус их действия был примерно 400 м (для всех размеров). Средняякрепостная баллиста римлян, по-видимому, стреляла ядрами весом в 40 кг.

При последней, драматической осаде Карфагена в 146 г. до н. э. римляне,сделав насыпь в неглубокой лагуне, к которой выходила городская стена,установили на ней катапульты и стали из них крушить укрепления. Археологиоткопали на этом месте около 6 тыс. каменных ядер весом по 40 кг каждое.

Хотя Юлий Цезарь и Клавдий использовали корабли с катапультами для нападенияна британские берега, эти метательные машины, по-видимому, никогда не былигрозным оружием в сражениях на море. Скорострельность такой баллисты, котораямогла бы потопить корабль попаданием одного снаряда, была слишком малаи почти не позволяла поразить движущееся судно.

Иногда с помощью катапульты метали горящие снаряды, но на полных народанезатейливых кораблях того времени пожар обычно нетрудно было потушить.В 184 г. до н. э. один изобретательный флотоводец выиграл морское сражение,обрушив на головы противника глиняные горшки с ядовитыми змеями, однакоего примеру, кажется, никто не последовал. В целом катапульты на море неимели успеха.

Однако палинтонон, или баллиста, был весьма эффективным средством ведениясухопутной войны. Его изготовление и эксплуатация были связаны с известнымитрудностями, так что обслуживающий катапульты персонал должен был быть весьмасведущим в своем деле. После того как Римская империя с ее техникой отошла впрошлое, это оружие стало непрактичным и было забыто[27]. В Средние века применениеосадных машин свелось к использованию весовой катапульты, или требюше (рис.19).

Рис. 19. Требюше, или средневековая катапульта,- самое неэффективное из метательных устройств.

В этом устройстве, похожем на маятник, использовалась потенциальная энергияподнятого груза. Даже с помощью большого требюше вряд ли можно было поднятьгруз более тонны (10000 Н) на высоту 3 м. Поэтому наибольшая запасаемаяпотенциальная энергия, вероятно, не намного превосходила 30000 Дж. Такое жеколичество энергии можно запасти в виде упругой энергии в 10-12 кг сухожилий.Поэтому даже большое требюше, вероятно, обладало только одной десятой энергиикатапульты. К тому же, по-видимому, значительно более низкой была эффективностьпередачи энергии. С помощью требюше можно было в лучшем случае причинитьнеприятности путем забрасывания через крепостные стены больших камней; любая жепопытка повредить мощную каменную кладку не имела быуспеха[28].

Принцип действия лука и палинтонона как устройств для передачи энергииодинаков, и пока еще в полной мере не нашла оценки эффективность такогомеханизма обмена энергией. В примитивных устройствах типа требюше значительнаячасть запасенной энергии шла на ускорение тяжелого противовеса и рычагаи в конечном итоге терялась в системе останова или тормозов, которые былинеотъемлемой частью устройства. У лука или палинтонона непосредственнопосле спуска тетивы часть запасенной упругой энергии передается в видекинетической энергии прямо снаряду. Однако большая часть имеющейся энергииидет на ускорение самого лука или рычагов катапульты, где она временнопереходит в кинетическую энергию. Это близко к тому, что происходит в требюше,однако здесь дальнейшие события связаны с замедлением движения самого лука,а не с жестким остановом. По мере того как лук распрямляется, увеличиваетсянатяжение тетивы, что позволяет ей действовать на снаряд с большей силойи таким образом ускорять его движение. Поэтому значительная часть кинетическойэнергии, запасаемой в луке или в рычагах катапульты, передается снаряду(рис. 20).