Натяжные механизмы арбалетов
Самое, пожалуй, интересное в конструкции арбалета — это натяжные механизмы, с помощью которых удается взвести тугую тетиву.
До XII в. арбалеты натягивались без каких бы то ни было механических приспособлений. Стрелок в сидячем положении упирался обеими ногами в основание лука и оттягивал тетиву обеими руками, зажав стрелу в зубах. Поэтому в то время мощность арбалета определялась мускульной силой самого арбалетчика, а потому была ненамного выше, чем у лука.
Шнур и блок
За этим простейшим способом последовал несколько более сложный, когда тетиву уже натягивали не вручную, а с помощью специальных поясных крюков. Одним из простейших приспособлений был шнур и блок. Арбалеты, натягивавшиеся таким образом, назывались турскими балистариями, или «a tour». В этом методе натягивания лука арбалета один конец прочного шнура прикреплен к поясному ремню арбалетчика. Второй конец шнура пропущен через колесо маленького блока, а затем зацеплен за металлический штифт, установленный ниже наплечного конца ложа арбалета. Иногда вместо шнура применяли кожаный ремень.
Одинарный коготь блока зацепляли за тетиву у ее центра. Затем арбалетчик располагал блок в нужном направлении вдоль ложа, удерживая его от соскальзывания в сторону пальцами.
Распрямляя колени и разгибая туловище, арбалетчик прилагал значительное усилие к шнуру и блоку, прикрепленному к его поясу. Так он легко и быстро натягивал тетиву на себя вдоль желоба на ложе арбалета, а затем закреплял ее гайкой, крепко удерживающей тетиву до нажатия спускового механизма.
Для прижатия ложа к земле и противодействию натяжения тетивы, арбалетчик продевал ногу в стремя арбалета. Такой способ намного облегчил процесс натягивания арбалета, что дало возможность увеличить его силу натяжения (доходившую до 100-120 кг) и соответственно мощность. Применялся он до XIV в.
Коготь (крюк) и ремень.
Металлический коготь, одинарный или двузубый, подвешенный к поясному ремню, в XIV веке был широко распространенным приспособлением для натягивания луков боевых и охотничьих арбалетов небольшой мощности.
Коготь прикреплялся к кожаному поясному ремню арбалетчика или подвешиванием за кольцо, прикрепленное к стержню, или зацеплением за ремень крюком. Усилие рычага для натягивания арбалета осуществляется прямым нажатием ногой, и это более мощное приспособление, чем система шнура и блока.
Когда арбалетчик собирался натянуть лук, он держал ложе вертикально, повернув арбалет желобом к себе и направив стремя вниз. Затем он зацеплял металлический коготь за центр тетивы лука, причем стремя на переднем конце арбалета было расположено на высоте около 30 см от уровня земли. Потом арбалетчик поднимал правую ногу, вставлял ее в стремя, распрямлял в колене и таким образом тянул арбалет вниз. После натяжения тетива закреплялась защелкой замка.
Арбалеты взводимые поясными крюками получили собственное наименование. По-немецки крюк – «der Haken», и поэтому оружие называлось «der Hakenarmbrust», то есть «арбалет с крюком».
Рычаг
Однако не все же нам заботиться о максимальном натяжении? Далеко не всегда арбалету так уж нужно ставить рекорды дальнобойности и пробивной силы. Для относительно легких, но скорострельных арбалетов придуман простенький механизм — рычаг. Кстати, в игрушечных арбалетах используется обычно именно этот принцип.
Со временем арбалетные луки становились более мощными, у арбалетов увеличивалась дальнобойность и возможность стрелять более тяжелыми стрелами. Для натяжения тетивы подобных луков необходимы были более мощные приспособления, чем шнур и блок или коготь, подвешенный к поясному ремню.
Был изобретен механизм, представлявший собой грубое подобие металлического винтового домкрата, которым, прикрепив его к ложу арбалета, можно было натянуть лук. Это грубое и громоздкое приспособление превосходило по мощности любую рычажную систему, ранее применявшуюся для натяжения лука арбалета.
Винт
Длинный стержень с винтовой резьбой был меньшего диаметра, чем диаметр продольного отверстия в приподнятой части ложа, и мог легко вставляться и выниматься. Резьба внутри отверстия рукоятки совпадала с резьбой винтовой части стержня.
Когда арбалетчик готовился натянуть лук своего арбалета, он вставлял стержень через длинное продольное отверстие в ложе арбалета и зацеплял когтем стержня тетиву лука. Затем он навинчивал рукоятку на конец стержня, немного выступавший за торец ложа.
Потом он начинал вращать рукоятку. Давление вращавшейся рукоятки на конец ложа заставляло стержень натягивать когтем тетиву до тех пор, пока ее можно было зацепит защелкой замка. После натягивания лука рукоятку быстро отворачивали и снимали с винтового стержня.
Затем стержень без рукоятки быстро проталкивали вперед, вынимали из ложа и снимали с тетивы, после чего арбалет был в боевой готовности. Конец ложа арбалета закрывался металлическим колпачком , чтобы защитить эту часть от износа под воздействием трения рукоятки, а также чтобы рукоятка могла плавно поворачиваться во время натягивания лука.
Козья ножка
Очень эффективен, хотя недостаточно силен для натяжения толстого стального лука механизм известный под названием «козья ножка» (по-французски – «a pied de chevre»-«нога козы» или «apied de biche»-«нога лани»). Он действует легко и быстро; кроме того, его можно применять сидя в седле. По этой причине конные арбалетчики отдавали предпочтение данному типу рычага. Рычаг в форме козьей ноги был простым, дешевым и общедоступным. Арбалеты с «козьей ногой» больше всего были распространены в Германии и Англии и меньше во Франции.
Наиболее упрощенный вариант представлял собой два деревянных рычага на железной оси. 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.
Расчет усилия козьей ноги показывает, что за счет разницы длины двух рычагов, взводного и натяжного, момент силы увеличивается в первоначальный момент в 3.7 раза, а на заключительной стадии в 7.3 раза. Проще, говоря, если приложить усилие в 30 кг, то можно натянуть дугу мощностью до 230 кг.
Ворот (Полиспаст)
В гонке вооружений по номинации «самое мощное натяжное устройство» побеждает, безусловно, ворот. Это — система, которую проще всего назвать минибаллистой, конструкция из нескольких блоков и рычагов. Работает ворот не быстро, но все же быстрее винта.
Блочно-шкивный (английский) ворот
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.
В верхней части ворота, крепившегося к торцу приклада, имеется железная коробка с осью, на которую насажены две рукоятки. Ниже ее на ремнях или тросах висят колесики в блочной рамке. Верхняя промежуточная пара колесиков соединена с коробкой, нижняя пара имеет зацепные крюки 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. Приводные ремни проходят через колесики следующим образом. Нижний конец привода завязывается на зацепном крюке, затем перебрасывается через верхнее промежуточное колесико и опять идет вниз к колесику, находящемуся возле зацепного крюка. После чего привод перебрасывается через ось, приводимую во вращение рукояткой. 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.
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.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.
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.
Реечно-редукторный (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.
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.
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.
Использованные источники:
Шокарев Ю.В. "История оружия. Луки и арбалеты"
Ральф Пейн Голуэй "Книга арбалетов"