О реконструкциях и экспериментах
Начиная по меньшей мере с XVIII в. предпринимались теоретические и практические реконструкции противовесных камнеметов и исследования их боевых качеств. Пэйн-Гэлви пишет 19, что в книге J.T.Dessguliers "Experimental Philosophy",1734г., забавной и интересной старинной работе о механических эффектах, автор дает подробный расчет мощности требуше, вместе с чертежами машины как построенной по Витрувию 20. Эти чертежи, по мнению Пэйн-Гэлви, неточны, и, хотя выводы Десагулье точны, он допускает только требуше с противовесом в 2000 фн (около 900 кг), который слишком легок для машины такого рода. Пэйн-Гэлви (там же) сообщает и о результатах собственных исследований. "На основе экспериментов с моделями приличного (good) размера и других источников я определил, что крупнейшие требуше, имевшие рычаг 50 фт (15,2 м) длиной и противовес около 20000 фн (9000 кг), могли метать камень в 300 (135 кг) фн весом на дистанцию 300 ярдов (275 м), дальность в 350 ярдов (320 м), по моему мнению, превосходила их возможности." Этот же автор приводит в своей книге тщательно проработанный рисунок требуше (рис. 8), к сожалению без указания источника, но не собственный, о чем косвенно свидетельствуют критические замечания автора. Какие-либо технические данные по этой машине также отсутствуют 21.
В ряде источников, в том числе у Пэйн-Гэлви, приводятся два рисунка Виоллет-ле-Дюка (Violett-le-Duc), тщательно проработанные графически, со многими интересными конструктивными подробностями. Первый рисунок (рис. 9) изображает баробаллисту (требуше) тяжелого типа с неподвижным противовесом 22. Натяжной ворот приводится с помощью топчака.; на этом механизме могут работать одновременно 6 – 10 человек (6 изображены на рисунке, еще 4 – по моей оценке – могут работать на внешней части колеса). Кроме того, еще 16 человек могут при выстреле тянуть противовес вниз канатами; хотя доля их работы в общем балансе энергии и не велика, это может быть полезно для небольших изменений траектории снаряда либо для компенсации влияния небольших отклонений массы снаряда от номинала. Кроме того, эти же люди могли бы гасить колебания рычага с противовесом после выстрела. Метательный рычаг снабжен оттяжками, увеличивающими его прочность и жесткость.
Второй рисунок (рис. 10), также хорошо проработанный, изображает баробаллисту, также тяжелого типа, с подвижным противовесом. Натяжной ворот приводится с помощью вставных рычагов (вымбовок); на этом механизме могут работать одновременно 8 – 12 человек, хотя изображены только двое. Праща имеет какое-то приспособление для управления ее раскрытием. В 1850 г. во Франции капитан Фаве (Fave) по приказу Наполеона III 23, тогда еще президента республики, сконструировал метательную машину больших размеров. Весь метательный рычаг имел 10,3 м в длину, короткое плечо до отверстия оси противовеса – 0,3 м (1:34,3). Противовес состоял из жестко привязанной свинцовой части весом 1500 кг и качающегося на оси ящика с грузом в 3000 кг. Длина пращи до пращевого гнезда, куда закладывался снаряд, была 5 м. Машина метала чугунное ядро весом 11,75 кг на 175 м, 27-см и 32-см наполненные песком бомбы (весом примерно от 30 до 84 кг) на 120 м. Первоначально предусматривался противовес в 8000 кг, но от него пришлось отказаться, поскольку опора рычага оказалась слишком слабой для такого веса. Боковые отклонения снарядов были очень малы, они не превышали 3 м. Фаве из соответствующих расчетов сделал вывод, что метательное орудие с длиной рычага 3,30:16,5 м и противовесом в 16400 кг было бы в состоянии метать камень весом в 1400 кг на 75 м и полагал, что машины такого устройства действительно существовали. До опытов Фаве (по сведениям того же Гольке) швейцарский полковник Дюфур (Dufour) поставил опыты с маленькими моделями и рассчитал на их основе, что орудие с длиной рычага 2: 6 м и противовесом в 3000 кг могло бы метать снаряд весом в 100 кг на 75 м. Гольке упоминает также большую модель, находящуюся в Armeria Reale в Турине.
В Armee-Museum бывшей ГДР имелась модель блиды 24, выполненная в масштабе 1:20 25. По-видимому, при реконструкции использовалось изображение блиды из книги Конрада Киезера "Беллифортис"(Konrad Kyeser "Bellifortis", 1405), но соотношение длин плеч метательного рычага, дина пращи и расположение ворота были изменены.
В СССР в 50-х годах в Артиллерийском музее В.Е.Абрамов и А.Н.Кирпичников реконструировали древнерусское противовесное орудие – порок (см.рис. 13). По-видимому, при реконструкции использовалось изображение ближневосточной баробаллисты – манджаника – из сборника летописей Рашид-эд-Дина (рис. 14.), а также – возможно – изображение блиды (рис. 15.) из Базельской хроники 1404 г. С моделью проводились эксперименты, подтвердившие ее работоспособность, однако об опытных данных, позволяющих судить о ее боевой эффективности мне не известно 26.
Теоретическое ислледование механики баробаллист Авторы рассмотренных выше моделей, по-видимому, не проводили на них подробных исследований внешней и внутренней баллистики (по крайней мере, мне о таких исследованиях не известно), ограничиваясь подтверждением работоспособности модели. В лучшем случае определялись наибольшая дальность стрельбы и наибольшая масса метаемого снаряда.
Между тем, достоверное и подробное определение боевых возможностей метательных машин различных типов при конкретных конструктивных параметрах было бы весьма интересно для военной истории и для истории военной техники и техники вообще. Также интересно было бы исследование влияния изменения различных конструктивных параметров машины того или иного типа на весь процесс стрельбы из нее. Понятно, что продробное исследование движения частей метательной машины при выстреле на физической (существующей материально) модели было в прошлом веке задачей технически неразрешимой, а в 40-50-х годах нашего века – достаточно трудоемкой и дорогостоящей. Подробное исследование влияния изменения конструктивных параметров машины на ее внешнюю и внутреннюю баллистику, очевидно, также было бы трудоемким и дорогостоящим, поскольку требовало бы постоянных переделок модели. Однако этот комплекс задач можно решать и теоретически, с помощью методов механики и математики, применяемых обычно при исследованиях механизмов.
Те из западных работ по механике метательной техники, которые мне удалось найти в СССР, были посвящены исключительно механике лука 27. В СССР механикой метательных машин занимался только П.Д.Львовский, в частности простым луком и невробаллистами 28. Мне не известно что-либо о существовании работ по механике противовесных камнеметов, камнеметов с гибким метательным рычагам европейско-ближневосточного и китайского (дальневосточного) типов, а также греко-римских невробаллист рычажно-пращевого типа. Теоретическое исследование баробаллисты включает следующие задачи: разработка графической модели 29, а при необходимости – и реконструкция метательной машины; определение конструктивных праметров основных частей машины; разработка теоретической модели 30; разработка математической модели 31; разработка компьютерной модели 32 и вспомогательных программ для обработки различных данных; исследование с помощью компьютерной модели процесса выстрела из метательной машины для основного (нормального) варианта данных (характеристик машины) исследование влияния изменения характеристик машины на процесс выстрела, а в некоторых случаях и на поведение пучка (снопа) траекторий снаряда после вылета последнего из машины. Решение этих задач и описано в следующих главах этой книги.
Сноски
1. В дальнейшем используется также термин "баробаллиста", в рамках данной работы – как синоним рычажно-пращевого противовесного камнемета, хотя в общем случае баробаллиста может иметь не только рычажно-пращевую, но и иную конструкцию метательного механизма [назад к тексту] 2. Использована реконструкция В.Е.Абрамова и А.Н.Кирпичникова [назад к тексту] 3. С литературой на французском языке по этой теме я не знаком. [назад к тексту] 4. В Китае существовала самобытная технология камнеметов, основанная на использовании гибкого метательного рычага, приводимого в движение мускульной силой натяжной команды [назад к тексту] 5. Fronsperger, 1573; "Burgundische Kriegsordnung", 1559 [назад к тексту] 6. Aegidius Romanus (Colonna), "De regimine principum", примерно 1280 г.; излагается по W.Gohlke "Das Geschuetzwesen des Altertums und des Mittelalters",ZHWK, V Band, 12 Heft, ss 379-393.Aegidius происходил из семьи неополитанских Colonna, однако обычно по месту рождения его называют Romanus. В молодости он прибыл в Париж, учился у св. Фомы Аквинского и прибрел в XIII в. благодаря своим трактатам и статьям титул "doctor fundamentalissimus". Король Филипп Смелый обратил внимание на этого августинца и поручил ему воспитание своего сына, Филиппа Прекрасного. Для этого Эгидий написал книгу "De regimine principum", изданную в 1280 г., где была глава об артиллерии, в которой были по порядку приведены применявшиеся в то время орудия [назад к тексту] 7. Этот тип машины вообще не рассматривается в данной работе, но я намерен заняться им в дальнейшем [назад к тексту] 8. Sir Ralf Payne-Gallwey, "The Crossbow",Chp. LVIII (Пэйн-Гэлви считал, что невробаллисты (катапульты) применялись и в средние века, однако многие историки считают иначе) [назад к тексту] 9. А.Н.Кирпичников "Метательная артиллерия древней Руси", стр.26-31 [назад к тексту] 10. В.Н.Татищев; осада Чернигова в 1239 г., ПСРЛ, т.10, стр.114 [назад к тексту] 11. А.Н.Кирпичников, там же [назад к тексту] 12. Школяр С.А. "Китайская доогнестрельная артиллерия", М, 1980, стр.210-228 [назад к тексту] 13. Школяр С.А., там же, стр.369, причем речь идет о "стандартных"орудиях. Кроме того, упоминаются орудия, метавшие снаряды в 120 кг (стр.153) и специальные дальнобойные орудия, стрелявшие примерно на 500 м (стр.133) [назад к тексту] 14. "Visier", 1987, N 11, ss.24-25, N 12, ss.24-25 [назад к тексту] 15. Возможно, профессиональный артиллерист реконструировал бы особенности стрельбы точнее [назад к тексту] 16. "Visier", 1989, N 6, s.24 [назад к тексту] 17. Op. cit [назад к тексту] 18. Visier, N 12, s.25 [назад к тексту] 19. Ralf Payne-Gallwey, op.cit [назад к тексту] 20. Однако у Витрувия вообще не описываются противовесные метательные машины, а только торсионные – К.В. [назад к тексту] 21. Однако их можно ориентировочно определить, приняв, что расстояние между концами рукояток ворота составляет 45-60 см (эта величина обусловлена анатомией человека). Получается, что машина имела рычаг с метательным плечом длиной 3,1 м, противовесным плечом 0,75 м и противовесом массой немного менее 250 кг. Массу ядра можно оценить по рисунку примерно в 25 кг. При этих параметрах по моим приблизительным расчетам машина работоспособна, но не эффективна в боевом отношении из-за малых скорости снаряда и дальности стрельбы. Приемлемую дальность стрельбы порядка 80 м можно обеспечить лишь при массе ядра порядка 2,5 кг. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в дальнейшем – КВ [назад к тексту] 22. По этому рисунку я построил чертеж машины и определил необходимые конструктивные параметры (подробности описны в следующих главах данной работы). По моим расчетам эта машина при массе противовеса несколько больше 20 т способна метать камень в 200 кг по довольно настильной траектории примерно на 400 м. Машина представляется мне вполне пригодной для разрушения крепостных стен. Похоже на то, что Виолетт-ле-Дюк создал этот рисунок на основе какой-то действующей модели [назад к тексту] 23 Описано в его "Etudes sur l’artillerie"; излагается по W.Gohlke "Das Geschuetzwesen des Altertums und des Mittelalters",ZHWK, V Band, 12 Heft, ss 379-393. Эти данные часто упоминаются многими автрами, однако я еще ни разу не встречал чертежей или рисунков этой машины [назад к тексту] 24. После объединения Германий о ее судьбе мне ничего не известно [назад к тексту] 25. По фотографии, опубликованной в журнале Visier, я попытался ориенировочно определить возможности этой машины. Полагая, что расстояние между концами рукояток ворота составляет около 0,5 м, я определил размеры основных частей блиды. Длина метательного плеча рычага составила 12,5 м, противовесного плеча – 2,2 м. Высота сечения рычага у опоры – 0,84 м, ширина – 0,6 м; у тонкого конца соответственно 0,42 м и 0,3 м. Масса рычага из сухой сосны – 2,16 т, а его центр тяжести находится на расстоянии 3 м от опорной оси в сторону тонкого конца. Размеры полости противовеса: 1,4 на 1,4 м в верхней части и 1,5 на 1,5 м в нижней при глубине 1,3 м. Объем полости – 1,9 м3, при загрузке с "шапкой"– 2,3 м3. При загрузке камнем объемной плотностью 1,7 т/м3 масса груза – 3,9 т. С такими характеристиками машина хотя и работоспособна физически, но при массе снаряда более 1% от массы противовеса стрельба на тактически приемлемую дальность весьма проблематична [назад к тексту] 26. При размерах орудия, определенных согласно указанному на рисунок масштабу длина метательного плеча – 4,4 м, противовесного – 1,6 м, причем рычаг сравнительно с завдноевропейскими машинами довольно тонок, и следовательно гибок. Объем полости противовеса составляет 0,29 м3, что при засыпке камнем с "шапкой"дает груз в 500-520 кг. Машина изобраежна со снарядом диаметром примерно 20 см, что соответствует массе 10-11 кг. При стрельбе таким снарядом можно надеяться на получение наибольшей дальности около 80-100 м. Авторы считают свою машину "тяжелой", однако с такими характеристиками ее следовало бы отнести, наоборот, к легкому типу [назад к тексту] 27. В частности: C.N.Hickman, The Dynamics of A Bow and Arrow, "Journal of Applied Phisics", 1937, V.8, PP 404-409; Burton G. Schuster, Ballistics of the Modern-Working Recurve Bow and Arrow, "American Journal of Phisics", 1969, V.37, PP. 364-373; B.W. Kooi, ’On the Mechanics of the Bow and Arrow", Groningen, 1983. Хикмен в некоторых своих исследованиях пользовался ускоренной киносъемкой, исследования же остальных авторов чисто теоретические, выполненные аналитическими либо численными методами [назад к тексту] 28. П.Д.Львовский. Решение основной задачи баллистики лука. Основания устройства метательных машин. Невробалисты, СИМАИМ, Вып.1, 1940, стр.3-54 [назад к тексту] 29. Графическая модель здесь – изображение машины в ортогональных проекциях (или в ином удобном для исследования виде), выполненное с достаточной подробностью и точностью, чтобы отразить существенные особенности устройства и взаимосвязи ее частей, а также установить размеры и др. характеристики [назад к тексту] 30. Теоретическая модель здесь – способ описания движения метательного механизма и обусловленные этим допущения. Теоретическая модель обычно включает в себя интерпретацию механизма, расчетную схему, перечень параметров, перечень режимов движения и условий перехода между ними. Например, упругий метательный рычаг камнемета можно интерпретировать как совокупность нескольких жестких стержней с упругими шарнирами между ними. Его же можно рассматривать и как один гибкий стержень. Способы описания движения для этих двух случаев разные. В этой работе термин "теоретическая модель"употребляется в основном в связи с движением метательного механизма, но, естественно, возможно и другое его употребление, что бывает ясно из контекста [назад к тексту] 31. Математическая модель здесь – комплекс математического описания движения метательного механизма на основе теоретической модели. В него входит математическое описание мгновенных положений метательного механизма в различных режимах движения, уравнения движения механизма, алгоритм решения этих уравнений и алгоритмы некоторых вспомогательных расчетов [назад к тексту] 32. Компьютерная модель здесь – комьютерная программа на основе математической модели, с помощью которой проводятся ввод данных, вспомогательные расчеты, решение уравнений движения и вывод результатов в удобной форме [назад к тексту]
|
