Все об арбалетах, луках

Козья нога, полиспаст, немецкий ворот

Чтобы нагляднее представить себе боевые возможности арбалетов, необходимо знать производительность устройств, предназначенных для их натяжения, а также рассмотреть метаемые ими снаряды, которые условно можно назвать боеприпасами. Технические возможности средств натяжения могут продемонстрировать нам мощность, которую развивало арбалетное оружие. Боеприпасы в свою очередь немало способствовали точному поражения цели. Сочетанием этих двух факторов — мощности и точности боя — и определялось качество арбалетного оружия. Известны три вида механических средств натяжения арбалетной тетивы: рычажный взвод типа «козья нота», реечно-редукторный (немецкий) ворот, блочно-шкивный (английский) ворот.

Поясной крюк нельзя рассматривать в качестве механического средства натяже ния, поскольку он не изменял приложенного усилия. Наша задача состоит в том, чтобы, рассмотрев конструкцию механических средств натяжения, уяснить, во сколько раз могла увеличиваться первоначально приложенная сила. В этом, собственно, и состояла необходимость применения этих приспособлений. Возросшая в XIII веке мощность арбалетов уже не позволяла натягивать их вручную.

Козья нога

Самым простым по устройству являлся арбалетный взвод типа «козья нога». Наиболее упрощенный вариант представлял собой два деревянных рычага на железной оси. К сожалению, до наших дней древние приспособления подобного типа не сохранились, но можно обратиться к образцам XVII века, поскольку конструктивно они не отличаются от взводов более раннего времени.

Рычажный взвод простого типа состоит из двух деревянных брусков — взводного рычага и натяжного рычага. Взводной рычаг предназначается для того, чтобы, нажимая на него, арбалетчик мог посредством второго рычага произвести натяжение тетивы. На нижнем опорном конце взводного рычага укреплен небольшой крюк на оси. Этот крючок при взводе тетивы служит опорой для взводного рычага, поэтому он ограничен в своем движении по отношению к нему. Натяжной рычаг соединен со взводным рычагом при помощи железной оси на некотором удалении от его опорного конца.

Для взвода тетивы арбалетчик устанавливал натяжной рычаг на тетиве, для чего на нем были сделаны специальные пропилы, а крючок на опорном конце взводного рычага вставлял в металлическое кольцо, укрепленное перед дугой арбалета.

Установив «козью ногу» на арбалете, стрелок начинал с усилием двигать к ложе взводной рычаг, вращая его вокруг опоры, которая образовалась при сцеплении крючка с металлическим кольцом. Вследствие этого действия натяжной рычаг, преобразуя вращательное движение взводного рычага в поступательное, толкает тетиву до соединения с замком.

Интересно вычислить, сколь велика сила, развиваемая взводом данного типа. Эта сила, назовем ее F, зависит от силы Р, прилагаемой к взводному рычагу арбалетчиком, и от част­ного, представляющего собой результат деления двух длин L и 1. Длина L равна расстоянию между опорной точкой взводного рычага и точкой приложения силы Р. Длина 1 представляет собой расстояние   между опорной точкой взводного рычага и осью натяжного рычага. Таким образом, производительность «козьей ноги» зависит от того, во сколько раз длина L будет больше длины 1. Сила может быть вычислена по формуле: F = Р X ( L : 1). В результате измерений имеющихся в му­зее образцов типа «козьей ноги», были полу­чены   следующие   значения:    расстояние   L больше расстояния 1 примерно в 6—7   раз. Применительно   к   нашему   случаю,   если   к взводному рычагу стрелок приложит усилие, равное 5 кг, то при натяжении тетивы разовьется сила больше 30 кг. Но если арбалетчик будет давить на рычаг с силой в 20 кг, то «козья нога» увеличит ее до 126 кг (таблица 1).

Конечно, вышеприведенные значения не являются   предельными   для   рычагов   типа «козья нога». Нетрудно заметить, что при увеличении размера взводного рычага и соответственно уменьшении натяжного рычага частное от деления L и 1 увеличится. Предположим, что расстояние L будет больше расстояния 1 в десять раз, тогда натяжное устройство позволит увеличивать прилагаемое усилие во столько же раз. Стрелок вполне может давить на рычаг с силой в 30 кг, если он упрет арбалет ложей в землю, и тогда он способен взвести арбалет с натяжением дуги в 300 кг.

Результат   вполне   впечатляющий,    и   в принципе создать такую большую и мощную «козью ногу» особых трудностей не состав­ляло. Другое дело, что она получится чересчур громоздкой и по размеру сравнимой с арбалетом, ввиду чего их, вероятно, не делали. Даже, наоборот, старались уменьшить размеры натяжного устройства при сохранении его мощности.

Примером подобного взводного приспособления   является   портативная   складная «козья нога» из железа. В нашем распоря­жении имелся один экземпляр XVI века. Его взводной рычаг сделан в виде прямоугольного стержня сечением 13 X 6,5 мм и длиной 250 мм. В его верхней части прикле­пана упорная площадка для руки треугольной формы, один край которой загнут в форме крючка.

Таблица 1

Эта площадка вращается в любую сторону на центральной заклепке, и в нее стрелок упирался рукой при натяжении тетивы.

Приведенные данные (таблица 2) показывают, что в первоначальный момент сила Р за счет разницы длины двух рычагов, взводного и натяжного, увеличивается в 3,7 раза, а на заключительной стадии — в 7,3 раза. Это приспособление способно взводить   достаточно   мощные   арбалеты, поскольку если приложить усилие в 30 кг, то можно натянуть дугу мощностью в 219 кг. Производительность складной «козьей ноги» приблизительно равна обычной, однако   малый   вес,    размеры   и портативность способствовали ее широкому распространению.

Таблица 2

Полиспаст

Существовало два варианта такого механизма, в одном из которых использовались две пары блочных колес, а в другом привод перебрасывался через три пары колес. Они отличались друг от друга еще и мощностью.

Рассмотрим устройство и действие наиболее простого ворота. В верхней части

ворота,   крепившегося   к торцу приклада, имеется железная коробка (1) с осью (2), на которую насажены две рукоятки   (6). Ниже ее на ремнях или тросах висят колесики (3) в блочной рамке. Верхняя промежуточная пара колесиков (4) соединена с коробкой (1), нижняя пара (3) имеет зацепные крюки (5) для тетивы. При установке ворота на арбалет эти колесики и зацепные крюки располагаются по бокам арбалетной   ложи.    Делалось    это   для   того, чтобы при натяжении тетивы в ее середине оставалось место для зацепления арбалетным замком (7). Приводные ремни проходят через колесики следующим образом. Нижний конец привода завязывается на зацепном крюке (5), затем перебрасывается через верхнее промежуточное колесико (4) и опять идет вниз к колесику (3), находящемуся возле зацепного крюка. После чего привод перебрасывается через ось (2), приводимую во вращение рукояткой (6). Таким образом крюк как бы сам себя подтягивал через два блочных колесика.

Таких приводов было два, и они шли с каждой стороны арбалетной ложи к одной общей оси. При ее вращении с помощью рукояток оба привода наматывались на нее, и каждый из них, проходя через пару колесиков, тянул свой крюк, а вместе с ним и тети­ву вверх.

Выигрыш в силе в данной системе зависит от соотношения двух диаметров: диаметра ( D ) условного круга, который описывается двумя рукоятками ворота при вращении, и диаметра ( d ) оси, на которую наматываются блочные приводы. Усилие F , развиваемое блочным воротом, вычисляется по формуле F = 2Р X ( D : d ), где Р означает силу, приложенную к рукоятям взвода. Взяв условно величину D равной 400 мм, а величину d равной 20 мм, мы можем представить себе производительность этой системы (таблица 3).

Таблица 3

Таким образом, видно, что выигрыш в силе по сравнению с «козьей ногой» просто огромен: приложив к рукоятям ворота двумя руками всего 20 кг, можно натянуть дугу мощностью в 800 кг. Неудивительно, что это приспособление стремительно распространилось по всей Европе, несмотря на некоторые неудобства при его установке на арбалет. Стрелку нужно было быть внимательным, чтобы не запутать ремни и правильно закрепить коробку с рукоятками на торце приклада, на что требовалось довольно много времени. При ношении арбалетчик вешал ворот на пояс при помощи крюка, который имелся на верхней коробке. Рисунок из рукописи XIV века, так называемой хроники Фруассара, хранящейся в Национальной библиотеке в Париже, показывает нам арбалетчика с воротом, подвешенным к поясному ремню. Там же изображен другой стрелок, вращающий английский ворот двумя руками.

В более сложном варианте устройства этого ворота приводы крепились к верхней коробке, затем перебрасывались через промежуточное колесико, потом шли опять наверх, затем вниз к колесикам на крюке и только после этого наматывались на ось с рукоятками. Его производительность из-за увеличения числа блочных колес согласно закону полиспаста должна быть в два раза больше предыдущего варианта, и, следовательно, данный ворот развивал усилие от 400 до 1600 кг.

Поскольку оба ворота развивали большое тяговое усилие и не зависели от размеров ложи, их ставили на любых арбалетах — и на ручных, и на крепостных. В коллекции музея Военной академии США сохранился французский боевой арбалет XIV века с английским воротом. Длина его ложи составляет 101 см, а длина арбалетной дуги — 107 см.

Это не самый крупный арбалет. В мюнхен­ском городском цейхгаузе имелся арбалет с длиной ложи 164 см и длиной дуги 147 см.

Немецкий ворот

На смену английскому вороту пришло более компактное и не менее мощное натяжное устройство, представлявшее из себя реечно-редукторный ворот, или, как его называют в литературе, немецкий ворот. Он представлял собой реечную гребенку, по которой при вращении рукояти двигался редуктор. По сути дела это домкрат, работающий как натяжной механизм. Известны две разновидности этого механизма. Наиболее распространенным был ворот, в котором редуктор двигался по боковой стороне гребенки. Его основные детали выглядят следующим образом.

В основе ворота лежит толстая стальная рейка, имеющая с одной стороны вид гребенки с количеством зубьев от 19 до 22. С передней   стороны   рейка   снабжена   двумя крюками для зацепления тетивы,   которые расположены на некотором расстоянии друг от друга, чтобы между ними прошел орех арбалетного замка. На другой конец рейки насажен железный крюк для подвески ворота к поясу стрелка. По гребенчатой стороне рейки перемещается редуктор, прикрытый железным кожухом. Кожух сборный и состоит; из отдельных частей, скрепленных винтами или — реже —   шпильками. На внешней стороне редуктора находится длинная рукоять насаженная на квадратную ось малой шестерни. Втулка рукояти изготовлена из дерева или из кости. С обратной стороны редуктора прикреплена металлической скобой веревочная петля из конопляной нити.

Украшение и отделка этого устройства выполнялись в типично немецком стиле. Гребенка покрывалась травленым и гравированным изображением маскарон, животных и птиц. Железный кожух редуктора отделывался в том же духе. Стиль и тематика орнамента на­поминают отделку доспехов XVI века.

Для натяжения тетивы ворот помещался на арбалете сверху, при этом приклад продевался сквозь веревочную петлю и задержи­вался на боковых цапфах, расположенных на ложе справа и слева. Крюки гребенки цеплялись за тетиву, и когда воин вращал рукоять, редуктор подтягивал гребенку, которая натягивала тетиву до ее сцепления с замком.

Теперь рассмотрим действие этого ворота. Редуктор представляет из себя пару шестерен, на меньшую из которых посажена рукоять. Большая (основная) шестерня состоит из двух шестеренок, наложенных друг на друга и соединенных медной пайкой. Верхняя (наружная) сцеплена с шестерней рукояти, а нижняя (внутренняя) перемещается по гребенке. Обе служат для преобразования вращательного движения рукояти в поступательное движение гребенки с тетивой. Верхняя шестерня более крупная, имела от сорока до сорока четырех зубьев. Нижняя шестерня значительно меньше и была только с тремя зубьями. Шестерня рукояти снабжена четырьмя зубьями.

При воздействии на ручку рукояти силой Р через передаточную пару рукояточной шес­терни и большой (основной) шестерни на среднем диаметре нижней трехзубой шестерни и соответственно на крюке гребенки возникает усилие , которое можно вычислить по следующей формуле: F = Р x ( D : d ) x ( L : 1), где D — средний диаметр верхней шестерни, d — средний диаметр нижней шестерни, L — длина рукояти; 1 — средний диаметр рукояточной шестерни.

Изучая сохранившиеся музейные образцы, можно рассчитать (таблица 4), что, вращая ручку рукояти с силой всего 5 кг, на крюке гребенки возникает усилие, превышающее 1,1—1,2 тонны, а с силой 20 кг — свыше 5 тонн. Следовательно, реечно-редукторный ворот способен натянуть тетиву арбалета любой мощности. Однако его размеры свидетельствуют о применении ворота только на ручных арбалетах, поскольку сама тянущая гребенка не очень длинная и тетиву можно оттянуть не более чем на 200—250 мм.

Такое натяжение тетивы предполагает длину ложи около 800—900 мм, что соответствует военным арбалетам XIV — XV веков. У охотничьих арбалетов со стальными дугами тети­ва оттягивалась на еще меньшее расстояние порядка 130—150 мм. Поскольку сила дуги ручных арбалетов редко превышала 400—500 кг, получается, что ворот создан с гораздо большим запасом мощности. По внешнему виду ясно, что эти изделия создавались весьма прочными — гребенка излишне массивная, шестерни слишком толстые. Это следствие чисто интуитивного подхода ремесленника к конструированию механических устройств в силу незнания законов механики. За подобное незнание приходилось расплачиваться неудобством в пользовании.

Эти вороты слишком тяжелы, поскольку весят более 3 кг, и неудобны при ношении. Установка их на арбалет требовала времени, не говоря уже о том, что само вращение рукояти для натяжения тетивы на нужную длину занимало примерно 20—30 секунд. Единственным преимуществом немецкого ворота было очень малое усилие при враще­нии рукояти и относительно небольшие размеры. Это позволило сохраниться немецко­му вороту на военном оружии вплоть до середины XVI века, а на охотничьих арбалетах — еще полтора столетия.

Таблица 4

То же самое можно сказать и о другой разновидности немецкого ворота, где редуктор двигался по торцевой стороне рейки и вместо рукояточной шестерни существовала червячная передача. Развиваемая им мощность сопоставима с вышерассмотренным вариантом. Для пулевых арбалетов не требовалось особых натяжных устройств, поскольку они не имели дуг такой мощности, как военные. Итальянский балестр вообще натягивался только руками. Немецкий шнеппер хотя и имел стальную дугу, но для ее натяжения требовалось усилие не более 100 кг, которое легко развивалось тем рычагом, который был на нем установлен.

Рассмотрев в общих чертах возможности натяжных устройств, следует сделать вывод о том, что все они предназначались для достаточно мощного оружия. Вряд ли при такой производительности их использовали для арбалетов мощностью менее 100 кг, ведь да­же «козья нога» позволяла натягивать весьма солидные дуги. Совершенно ясно, что английский и немецкий вороты были предназначены для оружия с мощностью дуги порядка 200—500 кг, а возможно и более.