Принцип действия и общее устройство

Требюше, или гравитационные метательные машины

Д. Уваров

Введение

Эта статья посвящена техническим особенностям гравитационных метательных машин. О тактике и истории боевого применения требюше, а также средневековой терминологии будет сказано в отдельной статье, посвященной европейским средневековым метательным машинам в целом.

Основное внимание было сознательно уделено требюше европейского образца, и с этой целью подобраны иллюстрации, хотя подобная техника возникла в Китае и широко использовалась китайскими, татаро-монгольскими армиями и армиями мусульманских стран. Метательные машины восточных стран заслуживают особого рассмотрения, которое перегрузило бы данную статью.

Принцип действия и общее устройство

Рис. 1. Общее устройство требюше

Общее устройство требюше просто (см. рис. 1). Основанием является опорная рама. Иногда она снабжается колесиками или ставится на другую деревянную раму; в этом случае при помощи ломов можно слегка поворачивать основное сооружение и этим перенацеливать его. На опорной раме находятся вертикальные стойки, соединенные вверху осью. Ось продета через подвижную балку-балансир (метательный рычаг) и является для нее точкой опоры. К короткому толстому концу рычага прикреплен массивный противовес или веревки, за которые при запуске одновременно резко дергают несколько человек. К длинному тонкому концу рычага прикреплена праща с вложенным в нее метательным снарядом. Праща представляет собой длинную веревку с закрепленным посередине кожаным или сетчатым карманом. Один конец веревки неподвижно прикреплен к концу балки-рычага, другой заканчивается петлей. Эта петля надевается на металлический зубец, насаженный на самый конец балки-рычага. Еще длинный конец рычага снабжен канатом, при помощи которого его можно притягивать к земле (одновременно поднимая расположенный с противоположного конца противовес), и металлическим кольцом. Это кольцо зацепляется за вделанный в опорную раму подвижный крюк, вместе они образуют спускное устройство (триггер). Большие требюше также снабжены колесным воротом, на который наматывается канат, притягивающий длинную часть рычага к земле, и желобом-направляющей, в котором лежит праща перед пуском.

Итак, длинная часть рычага притянута к земле воротом и закреплена спусковым устройством, противовес с противоположной стороны поднят вверх, праща уложена в желоб-направляющую и в нее положен снаряд. "Оператор" с безопасного расстояния дергает за веревку, прикрепленную к спускному крюку. Крюк выходит из кольца на балке-рычаге, балка высвобождается. Противовес под действием силы тяжести (гравитации), ускоряясь, тянет короткий конец балки вниз. Длинный конец, взмывая вверх, тянет за собой пращу. Наконец, праща отрывается от направляющей, ее движение в воздухе опережает подъем балки и по кругообразной дуге она захлестывает вокруг конца балки, придавая дополнительное ускорение снаряду. Петлеобразный конец пращи соскальзывает с зубца, праща развертывается и высвободившийся снаряд по крутой дуге летит вперед (см. рис. 2).

Рис. 2. Схема "выстрела" требюше

Требюше в действии можно наблюдать и на красивой фотографии, рис. 3. Это замедленная съемка огромной машины, созданной в датском Middelaldercentret. В качестве снаряда использована дымовая шашка, позволяющая лучше отследить траекторию полета.

Рис. 3. Замедленная съемка "выстрела" реконструированного требюше

Требюше делается из обычного деревянного бруса и веревок с минимумом металлических частей. В этом устройстве отсутствуют какие-либо сложные и трудные в обработке детали, что позволяет справиться с постройкой команде плотников средней квалификации. Поэтому стоит требюше недорого и для его изготовления не нужны какие-либо стационарные специально оборудованные мастерские. Надо ли говорить, что это достоинство, и большое.

Построить посредственный требюше нетрудно, но построить так, чтобы обеспечивались нужные дальность, точность и надежность стрельбы – совсем непросто. Все пропорции должны быть идеально сбалансированы, а этого можно добиться либо знанием геометрии и механики, либо долгим практическим опытом, лучше же и тем, и другим. Об этих тонкостях пойдет речь дальше.

Тактическая классификация

С тактической точки зрения требюше можно разделить на легкие (предназначенные для поражения людей) и тяжелые (предназначенные для разрушения зданий и сооружений). Это достаточно принципиальное разделение.

Для поражения людей можно использовать легкие камни весом несколько килограммов. Соответственно, требования к прочности и мощности такого требюше невысоки и он может представлять собой легкую конструкцию, удобную в изготовлении, сборке и передвижении. Его метательный рычаг легко сделать поворотным в горизонтальной плоскости, что облегчает перенацеливание. Приводить в действие легкий требюше можно вручную, дергая короткий конец рычага за веревки. Это намного быстрее, чем подъем тяжелого противовеса посредством колесного ворота. Следовательно, легкий требюше может обладать высокой скорострельностью.

Напротив, стену можно разрушить только тяжелыми снарядами, порядка 100 кг. Для метания таких камней нужна огромная подъемная сила, которую может обеспечить только многотонный противовес, поднятый на значительную высоту. При каждом выстреле большой требюше испытывает сильнейшие перегрузки, поэтому его конструкция неизбежно должна быть массивной, а значит, малоподвижной. Перенацеливание такой машины затруднено, подъем противовеса возможен только при помощи ворота и, следовательно, скорострельность неизбежно низка.

Рис. 4. Типы требюше

С конструктивной точки зрения требюше делят на две большие группы: ручные и с противовесом. На рис. 4 схематично показаны 6 типов требюше:

1) вверху слева – ручной требюше с тяговыми веревками, расположенными горизонтально;

2) вверху справа – ручной требюше с тяговыми веревками, расположенными вертикально;

3) в центре слева – требюше с фиксированным противовесом;

4) в центре справа – требюше с подвижным противовесом, прикрепленным к оси;

5) внизу слева – требюше с подвижным подвешенным противовесом;

6) внизу справа – требюше с двумя симметрично подвешенными противовесами.

Естественно, это самая общая классификация, в рамках которой существуют многочисленные промежуточные типы.

Немного теории

Поскольку наиболее значимы в истории осадной техники большие стенобитные требюше, основное внимание будет уделено именно им.

Эффективность требюше зависит от следующих факторов:

1) масса противовеса и способ, которым он прикреплен к рычагу, а также высота его подъема;

2) вес и форма снаряда;

3) длина и пропорции рычага по обе стороны от опоры;

4) изгиб и длина зубца на конце балки-рычага, за который зацеплена праща;

5) длина пращи.

Определенный вклад в увеличение дальности и точности стрельбы может внести и установка опорной рамы на колесики, но этот прием применим только к сравнительно легким и маломощным требюше.

Далее рассмотрим каждый фактор немного подробнее:

А. Противовес.

Безусловно, чем тяжелее противовес и чем выше он подвешен, тем большая потенциальная энергия накапливается, и это главные факторы. Однако некоторую роль играет и траектория падения. Фиксированный противовес падает по дуге. Подвешенный противовес способен падать круто вниз, что обеспечивает наибольшую вертикальную составляющую вектора импульса. Поэтому требюше с подвижным противовесом обладают несколько большей мощностью.

Б. Снаряд.

Большим достоинством требюше является способность метать снаряды любой формы и размеров. Однако для пробития бреши в стене необходимо, чтобы снаряды один за другим били в одну точку; этого можно добиться лишь в том случае, если все снаряды будут одного веса и формы. Снаряд с большим весом или аэродинамическим сопротивлением недолетит, с меньшим весом – перелетит. Снаряды требюше летят по навесной траектории с невысокой (относительно пороховой артиллерии) скоростью, поэтому идеальной для них является сферическая форма.

Для "идеального" средневекового требюше модели Виллара де Онкура (о ней еще будет сказано) любопытные расчеты зависимости дальности полета от веса снаряда были сделаны английской компанией Artefacts по заказу американской организации WGBH/NOVA. Так, при противовесе 8 т снаряд весом 40 кг должен пролететь 402 м, 100 кг – 277 м, 180 кг – 240 м, 400 кг – 30 м. Были определены и зависимости дальности от массы противовеса при той же конструкции. Так, стандартный 100-кг снаряд при противовесе 4 т пролетит 154 м, 6 т – 209 м, 8 т – 277 м. Естественно, эти данные завышены по сравнению с реально достижимыми, поскольку не учитывают многие препятствующие факторы, в частности, трение балки-рычага об ось и сопротивление воздуха и ветра, а также неизбежные конструктивные отклонения "реального" требюше от "идеального". Фактическая (по результатам испытаний) дальность 100-кг снаряда при противовесе 8 т будет около 200 м вместо 277. Однако сами соотношения останутся в силе.

Отмечено также, что более тяжелый снаряд раньше покидает пращу во время выстрела и поэтому летит по более высокой (навесной) траектории, а более легкий – по более настильной.

Кроме того, более легкий снаряд летит дальше, более тяжелый обладает большей разрушительной силой, и важно найти оптимальную середину для данной конструкции требюше и конкретной тактической ситуации. Любые же крайности более опасны, чем может показаться. Если снаряд будет слишком тяжел, он не сможет преодолеть силу тяжести и, поднявшись вертикально вверх, способен обрушиться на сам требюше. Именно такая печальная судьба постигла машину, которую соорудили в 1521 г. люди Кортеса во время осады столицы ацтеков, Теночтитлана. Не менее опасно использовать и слишком легкие снаряды. Такой снаряд не способен воспринять всю энергию рычага и эта энергия может перегрузить несущую конструкцию, способствуя ее ускоренному разрушению.

В. Рычаг.

Важны и правильные пропорции метательного рычага. Уже около 1320 г. некий Марино Санудо (Marinus Sanutus) указал, что идеальное соотношение между коротким и длинным концами рычага (по отношению к точке опоры) должно составлять 1:5.5, а при необходимости стрелять на максимальную дальность (пусть даже за счет мощности) – 6:1. Обычная длина балки-рычага большого требюше составляет 10-12 м.

Г. Зубец для зацепа пращи.

Это малозаметная, но очень важная деталь – штырек на конце балки-рычага, за который зацепляется свободный конец пращи. Если этот зубец в линию с балкой или только слегка изогнут, петля на конце пращи соскользнет с него раньше, снаряд высвободится из пращи раньше и полетит по более крутой траектории. Если зубец более изогнут в направлении движения, праща развернется позже и снаряд полетит по более настильной траектории. Причем угол стрельбы зависит и от тяжести снаряда (см. пункт Б).

Важна и длина зубца. Если зубец не только прямой, но и короткий, праща может развернуться слишком рано, еще не сделав достаточно большой дуги, и снаряд полетит назад, а не вперед. Если зубец слишком длинный и изогнут слишком сильно, праща развернется слишком поздно, уже в верхней точке дуги, и снаряд ударит землю перед самой машиной. Продуманно меняя изгиб зубца или его длину, можно точно регулировать дальность стрельбы. Так, датский Middelaldercentret применяет специальные деревянные кольца-насадки на зубец, позволяющие произвольно менять дальность стрельбы. Каждая насадка уменьшает дальность на 5 м.

Д. Длина пращи.

В принципе требюше способен метать снаряды и без помощи пращи, только одной балкой-рычагом. Однако захлест пращи резко увеличивает скорость снаряда и дальность стрельбы повышается примерно вдвое.

Для дальности и предсказуемости стрельбы очень важно, чтобы траектория пращи была максимально прямой. Поэтому пращу перед выстрелом аккуратно укладывают в специальный желоб-направляющую.

Если праща вращается вокруг конца балки медленно, балка сделает большую дугу, прежде чем праща опередит ее, и высвобождение снаряда произойдет позже. Если праща вращается быстро, ее конец соскользнет с зубца раньше и снаряд отделится на более ранней точке траектории.

Короткая праща вращается быстрее длинной.

Отсюда зависимость: короткая праща дает более крутую (навесную) траекторию полета снаряда, длинная – более настильную.

Опытным путем установлено, что при длине балки-рычага 10.6 м наибольшая дальность достигается при длине пращи 7.5 м. Удлинение или укорачивание пращи будет уменьшать дальность стрельбы и менять высоту полета, причем предсказуемым образом.

Естественно, длина пращи должна быть меньше, чем расстояние от зубца до оси балки-рычага. Иначе праща просто не сможет свободно оторваться от земли во время пуска.

В сочинении "Беллифортис" Конрада Киезера фон Эйхштадта (Konrad Kyeser von Eichstadt), 1405 г., имеется рисунок требюше, праща которого снабжена крючками, очевидно предназначенными для регулировки ее длины (см. Рис.18).

Е. Колесики.

Рис. 5. Требюше во время осады Иерусалима крестоносцами (из "Истории" Уильяма Тайра, XIV век)

На некоторых средневековых миниатюрах требюше снабжены небольшими колесиками, например, на рис. 5, изображающем осаду Иерусалима (из "Истории" Уильяма Тайра, William of Tyre, XIV век, Biblioteque Nationale de France). Ранее предполагали, что колесики предназначены для выкатывания на боевую позицию собранного на безопасном удалении требюше и для его более легкого перенацеливания. Современные реконструкции существенно дополнили этот взгляд. Выяснилось, что колесики позволяют смягчить отдачу и продлевают жизнь конструкции. В момент, когда противовес после пуска достигает нижней точки, стационарный требюше кренит вперед, а задняя часть приподнимается вверх и затем опускается, сотрясая всю конструкцию. Колесики позволяют амортизировать этот эффект. Наконец, движение вдоль линии пуска добавляет скорости снаряду и одновременно выравнивает траекторию, делая ее идеальной с баллистической точки зрения.

К сожалению, эта полезная конструктивная деталь не смогла найти широкого применения. Малые ручные требюше и так легко перемещаются, перенацеливаются и обладают малой отдачей. А большие стенобитные требюше слишком тяжелы и громоздки, чтобы надежно держаться на колесах.