Луки и стрелы, современные и древние
Данная статья составлена Engineer для сайта twow.ru по материалам источников и форумов Интернет, а также на основе собственных рассуждений. Список ссылок приведён в конце статьи.
Современные луки
Современные луки не намного эффективнее древних. Сила их натяжения намного меньше, а стрелы легче, поскольку мишени теперь не защищены доспехами. Это и стало их главным отличием. Широкое применение сплавов алюминия и других конструкционных материалов, обладающих недоступными древним мастерам свойствами позволило создать луки значительно более надёжные, точные и удобные. Приспособленные для спортивной стрельбы или любительской охоты, современные луки рассчитаны на физически менее подготовленного стрелка. На страницах многих спортивных клубов особенно подчеркивается что заниматься у них и стрелять из современных композитных луков могут даже дети (это не относится к «классическим», в том числе спортивным, лукам). Современные луки обеспечивают большую точность и комфорт при стрельбе за счет потери боевых характеристик самих луков и стрел. Они, в общем случае, сообщают стреле меньшую кинетическую энергию, чем их древние собратья. Однако, за счет использования множества разнообразных приспособлений и, главное, значительно лучших материалов, современные луки сообщают стреле всё таки большую энергию при той же силе натяжения. Главные преимущества современных материалов и конструкций луков следующие:
* Они меньше подвержены влиянию погодных условий, например, древние цельнодеревянные луки могут сломаться зимой на морозе, а тетивы намокнуть в дождь. Современные луки из алюминиевых сплавов с синтетической тетивой, практически всепогодны.
* Они сконструированы таким образом, чтобы использовать очень легкие стрелы и достигать относительно высоких скоростей полета стрелы. Сила натяжения даже спортивных луков составляет при этом от 18 до 25 килограмм. Древние луки были куда мощнее в этом плане, если вы достаточно развиты физически.
* Прицелы, релисы (специальные приспособления для удерживания и спуска тетивы) , гасители вибрации и т.д. и т.п. позволяют достичь большей точности при определенной практике. В то же самое время эти устройства сильно замедляют темп стрельбы.
* Они служат дольше и не требуют утомительного обслуживания.
На рисунке слева новинка 2002 года - спортивный лук Eclipse
SLX™ от компании Браунинг. Специалисты компании долгие годы занимаются
исследованиями в области производства спортивных и охотничьих луков. Благодаря
применению современных материалов данная продукция с логотипом «Browning»
является на сегодняшний день одной из самых точных и мощных.
Eclipse SLX изготавливается из авиационного алюминия с применением деревянных вставок.
Благодаря вращающимся элементам на концах лука натянуть тетиву стало проще, а специальный гаситель вибрации тетивы позволяет сделать выстрел максимально точным.
Предусмотрены также модификации для левшей.
Начальная скорость полета стрелы из такого лука – более 300 метров в секунду!
Вес лука – около 2 кг!
Стоимость – от 745 долларов L
Обратите внимание, что вес стрелы для такого лука составляет всего от 16-х до 35-ти грамм в зависимости от материала. Спортивные стрелы изготавливаются в виде полой тонкостенной алюминиевой трубки с острыми конусными (60 градусов) либо округлыми наконечниками для поражения различных типов мишеней. Именно качество современных материалов позволило создавать такие лёгкие и, вместе с тем, прочные стрелы.
Стрельба из современного лука
Для современных скоростных стрел применяются небольшие пластиковые оперения, имеющие малое аэродинамическое сопротивление. И, хотя аэродинамическое сопротивление стрелы по прежнему значительно выше сопротивления пули, оно всё же существенно меньше чем аэродинамическое сопротивление средневековой стрелы, что и позволяет достичь высокой скорости выстрела. Энергия легкой стрелы при вылете из лука всегда меньше, чем тяжелой. Это утверждение требует доказательства. Действительно, рассмотрим предельный случай очень тяжелой стрелы. Её энергия будет равна полной работе тетивы лука, равной интегралу от силы натяжения по всему рабочему ходу плеч лука. Больше этой величины стрела энергию приобрести не может, поскольку только эта энергия запасена при натяжении согнутыми плечами лука. Больше взять её неоткуда. То есть, слишком тяжёлой стрелой лук не сможет выстрелить. При стрельбе современными спортивными легкими стрелами часть энергии уходит на разгон плеч лука, и чем легче стрела, тем быстрее распрямляется лук. Большая часть энергии расходуется непроизводительно. Хуже того, большинство простых деревянных луков может сломаться при холостом выстреле, поскольку плечи, распрямляясь без нагрузки, вберут в себя всю ударную энергию и попросту лопнут. С этим эффектом часто сталкиваются современные изготовители самодельных «реконструированных» луков. Таким образом, скорость стрелы не может быть больше, чем предельная скорость тетивы при "холостом" выстреле, а эта скорость конечна. Для каждого лука можно подобрать стрелы оптимального веса, которые получат наибольшую энергию при выстреле. Более легкие стрелы приобретут большую начальную скорость, но лук станет «хлопать» отчасти в холостую.
Чем легче стрела, тем меньше получаемая её энергия. Какова же энергия современной спортивной стрелы? Согласно формулам Жоссера, останавливающее действие пули равно произведению ее кинетической энергии в момент встречи с преградой на площадь поперечного сечения, без учета конструкции пули. Пробивное действие пули равно отношению вышеуказанных величин. Кинетическая энергия пули в джоулях (Дж) равна половине произведения квадрата скорости в м/с на ее массу в килограммах. То же, в общем случае, верно и для стрелы. Сорвавшись с тетивы нарисованного выше великолепного охотничьего лука на скорости 300 метров в секунду, 20 граммовая стрела получает энергию равную (m*v2/2): 0,02 * 90000 /2 = 900 Джоулей или (делим на g = 9,8): получаем 90, более привычных воякам для измерения дульной энергии, килограммов. Почти как у охотничьего ружья при выстреле пулей того же веса! На расстоянии реального выстрела, равном 100 метрам, скорость упадет (почему мы рассмотрим позже) до каких-нибудь 100 метров в секунду. Энергия удара окажется порядка 10 кг. Это уже значительно меньше чем у круглой ружейной пули охотничьего 12-го калибра на том же расстоянии (у круглой пули 12-го калибра при выстреле на 100 метров энергия = 80 кг.) за счет большего сопротивления воздуха полёту оперенной стрелы. В этом может таится ответ на вопрос почему американские индейцы так стремились забросить свои замечательные длинные луки и заполучить ружья бледнолицых?
Что же означает цифра в 10 килограмм? Разделив энергию на площадь поперечного сечения (например 0,1 см2), получим пробивное действие стрелы, умножив – останавливающее действие. Это надо понимать как 10 килограмм веса на 0,01 сантиметра квадратного – сечения острия стрелы. Разделив Вы получите давление стрелы на доспех в момент удара, - или пробивную силу. Значит, кованый доспех стрела может и не пробьёт, если ударит вскользь. Однако удар в 10 килограмм, приходящийся на кончик шила, приставленного к вашей груди, слабым не покажется.
В спортивных чемпионатах нашего времени наибольшей дистанцией прицельной стрельбы из лука является 90 метров. В спортивных клубах предпочитают дистанции до 60 метров. Современный лук может выстрелить и на большее расстояние, но мало какой спортсмен может произвести хотя бы десяток выстрелов в быстром темпе на дистанцию свыше ста метров. Стрельба на большие дистанции сопряжена со значительными отклонениями, которые не в силах учесть даже отличный лучный прицел. О точном выстреле в мишень на 150 метров речи уже не идет, и это при превосходной стабильности современного композитного лука и практически неизменных свойствах стрел. Никакой прицел уже не в состоянии учесть все факторы необходимые для достижения точного выстрела на такую дистанцию. И хотя самый совершенный из выпускаемых сегодня по космическим технологиям луков в состоянии послать стрелу на дистанцию до 500 метров, прицельная стрельба на такое расстояние невозможна.
Старинные луки
Существовало много разных типов военных луков, но в Европе длинный тисовый лук, вероятно, наиболее известен. Он изготавливался из целого куска тисового дерева и его конструкция принципиально не отличается от множества других древних луков. Это, так называемый, простой лук.
Длинные плечи тисового лука – особенность конструкции, наиболее характерная для английского длинного лука, позволяет увеличить длину натяжения и, следовательно, улучшить боевые качества оружия. Английский длинный лук появился в конце 13 века. Вырезался лук из тиса таким образом, что состоял из двух слоев древесины с разными свойствами. Тис был наилучшей древесиной по соотношению плотность/эластичность, что позволяло создать более эффективный лук при меньших его размерах. Под эффективностью здесь подразумевается не столько сила натяжения лука, сколько скорость, с которой он мог распрямиться и послать стрелу (что имеет прямое отношение к дальности и точности стрельбы). Кстати английский тис не считался хорошей древесиной, основным источником тиса была Испания, а позднее и Италия. Специальные правительственные чиновники строго оценивали качество поставляемой древесины. Исследования немногочисленных уцелевших образцов 15-16 вв. показывают исключительно высокий уровень использовавшегося материала. Соответственно, и дальность стрельбы из английских луков была на треть больше, чем из других деревянных луков – до 200 метров. Служил тисовый лук не долго - несколько месяцев, потом упругость утрачивалась, и лук ломался. Перевозился деревянный лук со снятой тетивой.
Хотя большинство лучников-рекрутов, призывавшихся по феодальной повинности, приходили с собственными луками, они должны были быть переоснащены новыми луками за счет армии. Процент "отходов" мог быть очень большим. Казенные луки делались согласно четко расписанным государственным требованиям. Помимо чисто технических достоинств, это было весьма дешевое, качественное оружие, которое могло быть произведено в массовых количествах за короткий период времени. Иногда, в различных источниках встречаются утверждения, что изготовление одного лука занимало несколько лет. Это справедливо для полного цикла производства: от срубленного дерева до готового оружия в руках бойца. Тис – основное сырье для производства английских луков, являясь чрезвычайно плотной древесиной, нуждался в длительной выдержке перед тем, как его использовать. Само же изготовление лука из заготовки редко занимало больше полутора-двух часов, а учитывая громадную практику мастеров того времени, вероятно, и того меньше. Значительное количество луков перевозилось с армией в виде заготовок и доделывалось под конкретного бойца непосредственно на театре военных действий.
Массовое применение длинного лука в английской армии следует пожалуй объяснить социальнополитическими причинами. Нигде в континентальной Европе феодалы не приветствовали появления у крестьян столь грозного оружия. В Англии же это оружие было массовым. Поскольку без многолетних тренировок невозможно получить хорошего лучника, то лишь англичане могли позволить себе составлять из лучников целые армии.
Сила натяжения английского боевого лука того времени находилась в пределах 35-70 кг. Для большинства бойцов скорее ближе к 35 кг. Дальность стрельбы из такого лука доходила до 300 метров, причем весьма сильно зависела от ветра. Следует отметить, что данная цифра справедлива для навесной стрельбы. Дальность прямого выстрела из лука значительно меньше – около 30 метров. Начальная скорость стрелы составляла 45-55 м/с. Безусловно ни о какой прицельной стрельбе тяжелой боевой стрелой с кованым наконечником на дистанцию более 50 метров не могло быть и речи. Хороший лучник мог попасть на такой дистанции в человека, но и только. В состязаниях на дистанции до сотни метров применялись более легкие стрелы, имевшие большую начальную скорость и, соответственно, обеспечивавшие большую точность.
Многие луки изготавливались и по более сложной технологии. Их склеивали из нескольких материалов. Современные мастера называют такой лук по-разному: композитный, сложный, слоеный, или усиленный. Здесь используется термин "составной" лук для того, чтобы показать, что в этом тщательно разработанном луке применены различные материалы: древесина, роговые пластины и сухожилия. Составной лук – самый сложный по конструкции. Для его изготовления требовалось большое искусство. Этот лук – удивительное проявление изобретательности в механике. Дальняя от стрелка часть подвергается наибольшему растяжению. Для неё подбирали материалы обладающие большей способностью к растяжению. Часто использовалась кожа, обработанные жилы и т.п. Внутренняя часть лука испытывает некоторое сжатие, - её изготавливали из дерева, кости и других доступных материалов. Древние изготовители луков в Восточной и Западной Азии использовали не только сухожилия животных. Лучшее качество и большее распространение имели составные луки, сделанные из сухожилий, дерева и рога (иногда могли употребляться другие материалы). Классический составной лук – это деревянная сердцевина, к внешней стороне которой приклеены сухожилия, а к внутренней – роговые пластины (обычно из рогов буйвола). При таких же длине и натяжении, составной луки стреляли в полтора раза дальше деревянных луков. Они состояли на вооружении в Египте, Персии, Греции, Риме и во всей Азии. В период средневековья в Европе композитные луки оставались у византийцев и русских. Самый короткий составной лук применялся ещё скифами – всего 90 сантиметров. Он и стрелял недалеко. Срок службы составного лука исчислялся десятилетиями. Перевозились составные луки в боеготовом состоянии, но, при длительном хранении, тетива снималась.
В составном луке разумно используются свойства материалов, из которых он изготовлен. Сухожилия на спинке лука испытывают растягивающее напряжение. Роговые пластины, имеющие максимальный предел прочности около 13 кг/мм2 (примерно вдвое больше, чем твердая древесина), предназначены для работы на сжатие. Роговые пластины также имеют высокий коэффициент упругого восстановления или способность приобретать первоначальную форму после снятия нагрузки. Благодаря гибкости этих материалов короткие, легкие, упругие плечи лука способны накапливать при натяжении большое количество энергии. Кроме того, гибкие плечи составного лука дают возможность значительно увеличить длину натяжения тетивы, не увеличивая общую длину оружия. Сочетание большой длины натяжения и коротких плеч позволяет выстреливать стрелу из составного лука с большей скоростью и на большую дальность, чем из деревянного простого лука с такой же силой натяжения. Испытания Эдварда Макьюэна, Роберта Л. Миллера и Кристофера Бергмана показали, что точная копия составного лука с силой натяжения 27 кг должна выпускать аналогичную стрелу с такой же скоростью, как и копия средневекового тисового длинного лука с силой натяжения 36 кг (около 50 м/с).
Средневековые мастера достигли большого искусства в изготовлении составных луков. На рисунке показан составной лук XI в., изготовленный в Индии и предназначенный для охоты и соревнований в стрельбе на дальность полета стрелы. Лук сделан из дерева, сухожилий и роговых пластин и покрыт тонким слоем искусно раскрашенной коры. Такое сочетание материалов делает оружие более мощным, чем средневековый длинный лук, а красота этого оружия поразительна.
Итак, плечи с выгнутыми вперед концами, сделанные из различных материалов, обеспечивали большую длину натяжения при относительно небольших размерах лука. Составной лук можно было изогнуть сильнее и он сообщал стреле большую энергию. За счёт этого можно было уменьшить габариты лука и, наконец, вооружить им всадников. Считается, что сила натяжения средневекового лука была, большей частью, больше 30 килограмм. По всей видимости луки изготавливались настолько мощными, насколько стрелок способен был их натянуть. Предельным значением для подготовленного стрелка можно считать цифру в 45 килограмм. Более мощные луки, по всей видимости, никогда не использовались массово в боевых условиях.
До нас дошло множество конструкций средневековых простых и составных луков.
Основные типы луков представлены средневековым тисовым длинным луком (a), усиленным сухожилиями индейским луком племени тетон лакота (b) и четырьмя видами составных луков: западноазиатским угловым луком (c), скифским луком (d), турецким луком XVII в. (e) и луком крымских татар XVII в. (f).
Главное достоинство составного лука, – большое отношение длины натяжения к длине лука. Следовательно, сравнительно короткий 127-сантиметровый лук можно было натянуть значительно больше, чем можно предположить, учитывая его длину. Иногда основание трехлопастного наконечника делали узким, для того чтобы вставлять его в отверстие на конце древка стрелы. Основание такого наконечника, использовавшегося в Средние века, обычно делали коническим с наибольшей толщиной в центральной его части. Скифский лук, как и составной угловой лук, по-видимому, был абсолютно гибкий. Его плечи не обладали той конструктивной жесткостью, которая была достигнута в более поздних составных луках благодаря установке в области рукояти и в местах крепления тетивы костяных или роговых пластин.
Совершенствование оружия часто происходит одновременно со стремлением обеспечить более надежную защиту от него. В III в. до н. э. восточные соседи скифов – сарматы – изобрели новые способы ведения боевых действий. Они одели всадников и коней в доспехи и обучили воинов сражаться в сомкнутом строю. Наличие прочных доспехов сделало необходимым создание лука, способного выстреливать стрелу с тяжелым железным наконечником с большими скоростью и ударной силой.
Кочевые народы Центральной Азии – гунны и авары – создали оружие, способное пробивать доспехи. Они сделали жесткими места крепления тетивы и выгнули их вперед под острым углом. В результате на конце каждого плеча образовался "составной рычаг". Такие "рычаги" позволяли лучнику сгибать более жесткое плечо лука с меньшим усилием. За счет отклонения конца лука относительно спинки возникает такой эффект, будто бы к концу каждого плеча прикреплено колесо большого диаметра.
Когда стрелок натягивает лук, тетива "сматывается" с раскручивающегося "колеса" и длина ее увеличивается. При отпускании тетивы концы перемещаются вперед, укорачивая тетиву, что придает стреле большее ускорение. Аналогичный принцип используется и в современном спортивном луке, в котором имеется система блоков, предназначенная для достижения подобного, но более значительного эффекта. Вспомните «колеса» натягивающего устройства лука фирмы Браунинг в начале нашей статьи.
Неверно, часто встречающееся в российских источниках утверждение, о якобы великолепных качествах монгольских луков и лучников времён завоеваний Чингисхана. В то же самое время, как и позднее существовали народы не только успешно соревновавшиеся с монголо-татарами, но и побеждавшие их тем – же оружием.
На этой картине, маньчжурские стрелки, вооруженные составными луками, сражаются с татарскими воинами. Эта гравюра на меди (1765 г.) была создана по заказу императора Цянь-Луна в честь победы над татарами в середине XVIII в. На гравюре отчётливо видны длинные стрелы в колчанах маньчжур с большими, тяжёлыми наконечниками. По всей видимости, татарские луки восемнадцатого века не могли быть хуже монгольских луков времён Золотой Орды и успех дела решало не столько оружие, такое же как и у окрестных народов, сколько боевые качества армии и организационные таланты монгольских полководцев.
К XVII в. такие народы, как турки-османы и тюркские племена Ирана, усовершенствовали базовую конструкцию составного лука других азиатских кочевников. Турецкие мастера начали изготавливать луки, укороченные примерно до 111-116 см. Они отказались от утопленной рукояти и костяных или роговых пластин, которые ранее применялись для придания жесткости местам крепления тетивы, и создали лук, грациозно изогнутый по обеим сторонам от жесткой рукояти в направлении слегка выгнутых вперед концов.
Этим коротким лукам была свойственна увеличенная длина натяжения тетивы и огромная мощь. Сила натяжения составляла от 36 до более 45 кг, что эквивалентно силе натяжения вдвое больших по размерам английских длинных луков. Вооруженная турецкими луками османская конница была грозной силой и в средние века покорила Восточную Европу. Но с изобретением пороха и мушкетов турецкий лук постепенно вышел из употребления как боевое оружие и нашел применение в спорте – особенно в соревнованиях на дальность полета стрелы.
Широкое распространение превосходных турецких луков сдерживало только то, что они были сложны в изготовление, а подготовка действительно хорошего лучника занимала очень много времени. Зато результаты такой подготовки впечатляли даже тогда, когда реальное применение луков в военном деле было весьма ограничено. В Турции стрельба из лука была одним из национальных видов спорта, много внимания которому по традиции уделяли султаны.
Большинство достоверных свидетельств о характеристиках сложных луков относятся к 18-19 веку, когда европейцы, заинтересовались уже ставшим архаичным оружием. Cэр Роберт Эйнсли, собиравший в 1797 году по просьбе сэра Джозефа Бэнкса в Стамбуле информацию о турецкой стрельбе из лука приводит в своем отчете следующие цифры: «Перевод надписей на некоторых мраморных колоннах воздвигнутых в Ок Мейдан ("месте стрелы") в честь знаменитых лучников»:
* Ак Сирали Мустафа пустил две стрелы, которые пролетели 625 ярдов
* Омер Ага выстрелил на 628 ярдов
* Сеид Мухамед Эфенди, зять Шербетсы Задэ - на 630 ярдов
* Султан Мурад - 685 ярдов
* Хаги Мохамед Ага пустил стрелу на 729 ярдов
* Мухамед Ашур Эффенди пустил стрелу, вонзившуюся в землю на расстоянии в 759 ярдов
* Ахмед Ага ... при Султане Сулеймане Законодателе выстрелил на 760 ярдов
* Паша Огли Мехмед выстрелил на 762 ярда
* Ныне здравствующий адмирал Хуссейн Паша пустил стрелу, вонзившуюся в землю на расстоянии в 764 ярда
* Пилад Ага, казначей Халиба Паши - 805 ярдов
* Халиб Ага - 810 ярдов
* Ныне правящий Султан Селим пустил стрелу, вонзившуюся в землю на расстоянии в 838 ярдов Вторая стрела, пущенная султаном, пролетела почти столько же.
Этот рекорд до сих пор не удалось превзойти с применением луков, изготовленных традиционными методами.
Столь впечатляющие цифры вряд ли были подтасовкой или лестью: незадолго до этого (в 1795 году) на поле около Лондона секретарь турецкого посольства поразил английских джентльменов – любителей стрельбы из лука – пустив стрелу на 482 ярда, что почти на 150 ярдов превышало тогдашний английский рекорд дальности (335 ярдов). Конечно, немалую роль в этих достижениях сыграло использование при стрельбе "на дальность" особых стрел - очень легких и коротких по сравнению с боевыми. Для того, чтобы полностью растянуть тетиву при использовании таких стрел, турки применяли СИПЕР - желобок из кости или рога, крепившийся на запястье и служивший направляющей для стрелы (как канавка на ложе некоторых арбалетов).
Стреляли турки также особым способом. При стрельбе из турецкого лука, в отличии от европейского, тетива натягивается большим пальцем, а не указательным и средним. Для защиты подушечки большого пальца на него одевалось специальное "кольцо лучника" с характерным выступом (некоторые китайские кольца делались в виде цилиндров). Тетива зацеплялась большим пальцем, который, в свою очередь, удерживался указательным и средним.
Вот так, сделав стрельбу и изготовление луков престижным спортом, турки дальше прочих продвинулись в оснащении луков разнообразными средствами для облегчения натяжения и прицеливания. Но все равно, для того чтобы пустить даже легкую стрелу на такое расстояние, лук должен быть чрезвычайно мощным. Сила, необходимая для натяжения турецкого лука могла достигать 80 кг. Во время одной из современных попыток получить данные о мощности и дальнобойности луков экспериментальным путем, экспериментаторам пришлось натягивать такой лук двумя руками – лежа на спине и уперев ноги в рукоять лука. Мы упомянем об этом позднее. Да и в 1795 году никто из английских лучников не смог полностью растянуть лук секретаря посольства, хотя пытались многие, в том числе Томас Варинг, хороший стрелок – лучник и известный изготовитель стрел и луков. Воистину, турецкий лук был спортом для чемпионов, избранной элиты общества, тренировавшейся с детства.
Какова же была сила этих наиболее совершенных из дошедших до нас луков? Роберт Эйнсли пишет: «Турецкий лук способен пробить обычной стрелой на расстоянии, превышающем 100 ярдов, доску толщиной в половину дюйма (это плохонькая «вагонка»), причем наконечник и древко стрелы буду торчать на 3-4 дюйма. Такая пробивная сила была сравнима с пробивной силой огнестрельного оружия середины 18 века: в "Тактическом Наставлении Прусской Армии", написанном Фридрихом Великим, рекомендуется открывать огонь на дистанции в 300 шагов, но при этом отмечается, что эффективным он становится только на расстоянии в 200 шагов (около 160 метров). Испытания прусского мушкета, проведенные в 1810 году, показали, что только 50 из 100 пуль способны на таком расстоянии пробить сосновую доску толщиной в дюйм.» (Payne-Gallwey "The Crossbow", p. 39) (всё таки, немного получше лука, - дистанция в полтора раза больше и два раза толще доска). Значит ли это, что уникальный лук турецких султанов был почти так же хорош на дистанции до 100 метров, как рядовой прусский мушкет на дистанции до 150 метров? Правда к мушкету не требовался султан, – вполне хватало обычного новобранца. Не в этом ли причина забвения этого великолепного оружия? Возникает ещё один резонный вопрос, – почему именно турецкие султаны прославились как непревзойденные лучники? Дело вот в чём. Изготовление хорошего лука требовало большого мастерства, и ремесло мастера-лучника считалось искусством, которым не брезговали и султаны: «Оcманским правителям с древнейших времен полагалось жить собственным трудом, и в соответствии с эти положением каждый из них овладевал каким-нибудь ремеслом или искусством, причем большинство предпочитало искусство выделки стрел и луков...». Вот так. Всего лишь древняя традиция, господа.
Сохранились и описания процедуры изготовления турецкого лука. Все материалы тщательно отбирались. Сначала делалась деревянная основа, для изготовления которой предпочитали использовать татарский клен (Acer Tartaicum) из определенных районов Анатолии. Иногда использовалась вишня, но считалось, что луки из нее со временем деформируются. Роговые пластины вырезались из рогов крупного рогатого скота (буйволов и быков), разводившихся в западной Турции. Ножные сухожилия быков и буйволов использовали для оклейки спинки лука и приготовления клея.
Мастера лучники предпочитали использовать древесину ветвей, а не ствола. Срезанные ветви 8-10 сантиметров диаметром расщеплялись пополам, чтобы получит заготовки для двух луков. После предварительной обработки заготовку размачивали в холодной воде, потом нагревали на огне и придавали нужный изгиб на специальной доске.
Затем на брюшке лука специальным ребристым скребком процарапывались параллельные канавки. Такие же канавки процарапывались на внутренней стороне роговых пластин, и служили для улучшения качества склейки. Роговые пластины намазывались горячим сухожильным клеем с внутренней стороны, и плотно приматывались веревкой к рогам лука. После застывания клея веревку снимали, и приступали к наклейке сухожилий.
Сухожилия предварительно разбивали и расчесывали, так что они превращались в пучки тонких прозрачных волокон. Пучки тщательно промачивали сухожильным клеем и выкладывали вдоль спинки лука. Толщина и равномерность сухожильного слоя в значительной мере определяли свойства лука, и поэтому говорилось что "искусство мастера определяется его умением выкладывать сухожилия".
После накладки сухожилий, лук оклеивался тонкой кожей или шелком, окрашивался и расписывался. Готовый лук больше года должен был "дозревать" в темном, сухом помещении. Наиболее ценные экземпляры выдерживались по пять и более лет, поскольку считалось, что чем дольше "выдержка" лука, тем он лучше (к сожалению, это не применимо к тем лукам, которые можно сейчас видеть в музеях, поскольку обычно они экспонируются в натянутом состоянии, что приводит к деформациям, ссыханию и утрате гибкости. В упоминавшемся выше, современном эксперименте, стрела из музейного лука пролетела меньше 100 метров).
Таким образом, процесс изготовления хорошего лука мог занимать до пяти лет. Неудивительно, что произведения мастеров ценились очень высоко: некоторые китайские ученые объясняют полное отсутствие остатков луков даже в таких богатых погребениях, как могила Цинь Ши Хуань-Ди, нежеланием бесполезно тратить "стратегически важное оружие".
Рассмотрев обзорно эволюцию средневековых луков мы вплотную подошли к исследованию шедшей параллельно эволюции доспехов и стрел. Ведь именно развитие доспеха вынудило мастеров оружейного искусства изобретать более мощные луки и более тяжелые стрелы. Рассмотрим сначала эволюцию стрел.
Стрелы
Боекомплект лучника в походе обычно составлял от 20 до 100 или 200 стрел. Скифы, арабы или монголы возили их все с собой, лучники остальных наций чаще держали стрелы в обозе, в этом случае носимый боекомплект составлял от 10 до 40 стрел.
Наконечник был костяной (у варварских народов и в Европе до 11-13 века), из твердого дерева (в древнем Египте), из бронзы или твердой стали. Часто он бывал плоским и листовидным, повторяющим форму кремневых наконечников, но еще скифами был изобретен более совершенный граненый наконечник, ставший стандартом сначала в Азии, а затем и в Европе. Оперение у стрелы присутствовало не обязательно. В целом, хорошая стрела, пригодная для дальней и точной стрельбы, была довольно технологичным изделием, ее изготовление требовало мало материала, но много труда. Ручной труд в средневековье не ценился, но сделать хорошую стрелу в походе лучник собственными силами не мог.
Чтобы выдержать ускорение под воздействием тетивы, натянутой с такой силой, стрела должна была обладать известной гибкостью. Как показывают современные исследования, при выстреле стрела, наложенная на лук, под воздействием тетивы несколько изгибается, а затем, в первые секунды полета, выпрямляясь совершает колебательные движения. Проще говоря, дрожит, отклоняясь от осевой траектории на сторону стрельбы. Стрелок обязан учитывать этот фактор при прицеливании. Стабильность свойств древесины из которой изготавливалась стрела была обязательным условием точного выстрела.
Арбалетные стрелы испытывали при выстреле гораздо большие нагрузки. Так, даже древнегреческие арбалеты, применявшиеся начиная с IV в. до н. э. в греческой армии и именуемые «гастрафет» стреляли стрелами длиной 40-60 см с гранеными металлическими наконечниками и имели силу натяжения тетивы до 90 кг. Натягивали гастрафет, упирая его приклад себе в живот, что объясняет название. Гибкая стрела для лука при таком ударе просто ломалась, что и вынудило делать арбалетные стрелы более толстыми, жесткими и короткими.
Чтобы сохранить энергию стрелы на расстояниях обычных для военных действий того времени, превосходящих по крайней мере 100 ярдов в условиях боя, необходимо использовать тяжелые и медленно летящие стрелы. Тяжелая, медленно летящая стрела теряет меньше энергии на протяжении определенного расстояния чем стрела с большей скоростью при одинаковых начальных кинетических энергиях. Вспомните спортивный лук в начале нашей статьи. Сможет ли 20 граммовая стрела, выпущенная из него со скоростью 300 метров в секунду (это около 1000 км/час!!!) пробить доспех? В упор, возможно, а на расстоянии боевого выстрела нет. Сила сопротивления воздуха движению стрелы пропорциональна квадрату скорости. Разумеется, этот аэродинамический закон верен не для всех скоростей. Но, начиная со скорости 10 метров в секунду и вплоть до 100 метров в секунду он верен с очень большой точностью.
Было обнаружено, что при весьма незначительных скоростях, подобных скоростям движения маятника часов, сопротивление воздуха возрастает пропорционально первой степени скорости. При возрастании скорости движения сопротивление воздуха начинает увеличиваться пропорционально более высокой степени скорости и при скорости движения тела, равной 10 м/сек достигает в точности квадрата этой скорости. Это соотношение сопротивления воздуха и скорости движения с весьма большой точностью остается постоянным вплоть до скорости в 100 м/сек. Лишь после этого оно начинает расти заметно быстрее квадрата скорости, особенно при приближении к скорости звука, равной 333 м/сек. Несколько выше ее, а именно при 425 м/сек, отклонение увеличения сопротивления воздуха от точки квадрата скорости достигает наибольшего значения.
Значит лёгкая и быстрая современная спортивная стрела очень скоро будет остановлена сопротивлением воздуха и на излёте траектории будет иметь скорость не намного выше скорости тяжелой стрелы, поскольку она будет испытывать большее сопротивление воздуха. Но и это ещё не всё. Способность лука отдавать стреле энергию, как мы уже видели, зависит от веса стрелы. Лёгкая стрела сорвётся, почти не затормозив сокращения тетивы и тела лука. Тяжелая, напротив, отберёт большую энергию того же самого лука. Итак, для данной силы лука существует некоторый оптимальный вес стрелы и этот вес должен быть достаточно высок. Мы должны рассмотреть здесь ещё один важный момент, - траекторию полета стрелы. Чтобы сделать выстрел из лука тяжелой стрелой на максимальное расстояние нужно стрелять по баллистической траектории. Стрела будет лететь по параболе со значительным набором высоты. В начальный момент времени энергия стрелы, выпущенной под углом может быть представлена как сумма двух составляющих: вертикальной и горизонтальной. По мере повышения траектории, вертикальная составляющая скорости за счёт противодействия силы притяжения земли и сопротивления воздуха падает и, в верхней точке полета, становится нулевой. Затем стрела «клюёт» вниз и движется дальше со снижением, - набирая скорость! И чем больше вес стрелы, тем большую скорость она наберёт за счёт земного притяжения. Тяжелая стрела брошенная с высоты нескольких километров, набрала бы некоторую конечную скорость за счет выравнивания силы притяжения и силы сопротивления воздуха, как это происходит, например, с парашютистом. Значит техника метания стрелы, существенно зависит от её веса. Лёгкая, современная спортивная стрела, выпущенная из лука с огромной начальной скоростью, летит подобно пуле под небольшим углом к горизонту по настильной траектории и существенно тормозится сопротивлением воздуха, что и ограничивает дальность выстрела примерно 100 – 150 метрами. Тяжелая средневековая стрела с кованым наконечником, взмывает в облака, и, повернувшись, бьёт в цель практически сверху. Вы задумывались почему некоторые средневековые шлемы похожи на шляпы с полями от солнца? Эффективность лука возрастает по мере того, как стрела становится тяжелее и усиливает особенности, указанные выше. Поэтому в средние века не особенно заботились об уменьшении веса стрелы, разве что для развлекательных целей. По современным меркам наконечники были чрезвычайно массивными и древки изготавливались чаще из тяжелых пород дерева. Вес древка дошедших до нас стрел составляет 30-80 грамм. К ним нужно прибавить вес шипа – кованого острого наконечника. Хорошая стрела весила больше 150 грамм. Как уже говорилось, создание более мощных луков привело к использованию более тяжелых стрел, позволяющих вполне использовать возросшую энергию отдачи этих луков. Этот процесс стартовал задолго до средневековья. Обнаруженное в могильниках снаряжение для стрельбы из лука помогает археологам понять требования использовавших его людей. Например, скифы делали наконечники стрел из бронзы; показанные здесь наконечники длиной 25-50 мм (верхний ряд) изготовлены в III в. до н. э. С появлением доспехов возникла необходимость в более тяжелых и крупных железных наконечниках, которые могли бы пробивать их. Такие наконечники появились у гуннов (нижний ряд). Справа от каждого наконечника показан его профиль, если смотреть с острого конца.
Стрела - не пуля, она существенно тяжелее. Это значит, что запасенная ей энергия выше. И если пуля (весом 9 грамм) на излете баллистической траектории иногда не может пробить ватник (падает вам на ботинки, пролетев два-три километра), то стрела, с её более крутой траекторией, даже набирает на спуске скорость при сверхдальнем выстреле. Просто бросьте 9 граммовую пулю и 200 граммовую острую стрелку с балкона – пуля даже в землю не воткнется, а стрела пробьёт кому-нибудь голову. А если шлема нет? Или рука наплечником не закрыта? Были даже такие специальные стальные стрелки в первую мировую войну для сбрасывания их целыми кучами с самолета по скоплениям пехоты и, особенно, кавалерии.
Вражеские воины оделись в брони. Стрелы с наконечником типа «сухой лист», известным с каменного века, перестали быть эффективными против латной пехоты и кованой конницы. По мере совершенствования воинских доспехов, охотничьи стрелы, – «срези», с широким и острым плоским наконечником, сменялись более массивными гранеными, а затем шиповидными наконечниками, предназначенными для пробивания металлического доспеха. На рисунках представлены известные археологам наконечники стрел, добытые на территории русского государства.
Отчетливо видно отличие охотничьих стрел с наконечником в виде листка, часто раздвоенного или плоской «лопатки» от узких, длинных, шиловидных или граненых бронебойных наконечников. Первые применялись против не защищенных лошадей либо против слабо бронированных воинов, вторые могли пробить с небольшого расстояния самый серьезный панцирь.
Наиболее известны и хорошо документированы в средневековой Европе битвы с массовым участием английских лучников. Английский лучник носил с собой связку из 24-30 стрел (пук). Остальные перевозились в обозе. В отличие от современных спортивных и даже охотничьих стрел, английские боевые стрелы того времени носили куда более утилитарный характер. Древко стрелы представляло из себя достаточно толстую (до 12 мм. в самой широкой) части палку переменного сечения, длиной 75-90 см. (Представляете сколько весит такая стрела, даже без наконечника?) С одного конца стрелы находилась прорезь под тетиву, за которой шло оперение. Оперение состояло из 3 перьев. Длина оперения достигала 25 см., что было необходимо для стабилизации тяжелого наконечника. Для изготовления оперения использовались преимущественно гусиные перья т.к. в них не было недостатка. С другого конца древка стрелы крепился наконечник. Хотя существовало много разновидностей наконечников, в военных действиях использовали в основном два: широкий с отогнутыми усами (broadhead) и узкий, иглообразный (bodkin). Бродхэд использовался для стрельбы по малозащищенным пехотинцам и по лошадям. Бодкин имел трехгранное иглообразное острие и использовался для поражения тяжеловооруженных солдат, в том числе и на больших расстояниях. Иногда для улучшения пробивного действия лучники вощили наконечники стрел. Кстати, наконечники на боевые стрелы были втульчатого типа – т.е. древко вставлялось в наконечник. Это делалось по нескольким причинам. Во-первых, при ударе стрелы о доспех, втульчатый наконечник предохранял древко стрелы от расщепления и стрелу можно было использовать повторно. А стрелы, как мы уже говорили, нельзя было просто срезать в соседнем лесочке. Для стрел требовалась специально отобранная и выдержанная древесина. Стрелок из лука и мастер по изготовлению стрел были сравнимыми по сложности профессиями. Во-вторых, наконечник закреплялся не жестко и при выдергивании стрелы он мог оставаться в ране. В-третьих, съемный наконечник существенно облегчал транспортировку связок стрел лучниками. Кстати, английские лучники никогда не носили колчанов со стрелами за спиной. Стрелы переносились либо в специальных мешках, либо за поясом. В бою лучники чаще всего втыкали стрелы в землю перед собой, что облегчало процесс стрельбы и увеличивало скорострельность. Дополнительным "эффектом" подобного обращения со стрелами были серьезные (часто летальные) осложнения, вызываемые попаданием земли в раны, что служило поводом в обвинении англичан в использовании отравленных стрел.
Доспехи
До 1400 года, главной защитой в центральной Европе была кольчуга - переплетенные стальные кольца из которых сформирована очень гибкая металлическая материя хорошо защищавшая от рубящего оружия и колющего оружия. Кольчуга, изготовленная в домашних условиях из колец диаметром 9 мм и толщиной 2 мм несколько хуже по качеству не смотря на то, что современная сталь прочнее, чем сталь из которой изготавливались доспехи в 1400 году. В средневековье, сочленение в каждом кольце заваривалось, для лучшей защиты от колющего оружия. Кроме того, каждое кольцо слегка расплющивалось, что существенно увеличивало сопротивляемость кольца на разрыв. С другой стороны, средневековая кольчуга обычно состояла из более легких колец - 1,5 мм кольца были больше распространены в то время, чем 2 мм.
Ко времени битвы при Агинкорте (1415), пластинчатый доспех значительной толщины получил широкое распространение, предположительно для защиты от стрел. Есть широко известное мнение, что французские рыцари при Агинкорте, столкнувшись с шиповидными наконечниками, нашли свои доспехи неэффективными. Были проведены испытания стрел с короткими и средними шиповидными наконечниками на стальных пластинах из катанной стали толщиной 1 мм. 1 мм было довольно тонким по средневековым стандартам. Шлем мог быть толщиной 3 мм, нагрудная пластина 2 мм, и даже защита ног - 1 мм. Но ведь к 1415 году средневековые доспехи изготовляли не совсем из стали, скорее из обычного железа. Мастера-оружейники того времени не могли еще решить проблемы искривления и трещин, появляющиеся при работе с высокоуглеродистой сталью – все эти сложности были преодолены в последующие века.
Испытания стрел
Нам известен ряд испытаний, проводившихся современными авторами с целью выяснения боевых характеристик средневекового лука.
Так, например, группа американских исследователей проводила испытания пробивной способности стрел, используя современные конструкции луков. Стрелы, также использовались спортивные, лишь наконечники были заменены. Во время испытаний стальной пластины в 1 мм, против стрелы с энергией 60 Ft Lb, были получены следующие результаты:
* широкогранный наконечник не пробил пластину, хотя кончик вышел с другой стороны приблизительно на 0,25 дюйма,
* короткий шиповидный наконечник значительно ослабил энергию, но стрела возилась на 6 дюймов (рванные края пробитой дыры охватывали древко стрелы),
* средний шиповидный наконечник полностью пробил пластину, и пригвоздил бы ее обладателя.
Оказалось важным смазывание наконечников воском или маслом т.к. это значительно улучшало проникающую способность. (Вспомнили вощеные наконечники стрел английских лучников.) Использованная стрела весила 30 гр. (очень легкая по средневековым меркам и распространенная в наше время для охоты) и выпущена из лука со скоростью 255 футов/сек. с расстояния в 14 ярдов. Стрела оставила лук с энергией 65 Ft Lbs и на удар пришлось 59 Ft Lbs. (Начальные потери скорости несколько больше за счет «дрожания» стрелы.) На 100 ярдах эта энергия уменьшилась бы до 45 Ft Lbs и на 200 ярдах, вероятно до 40 Ft Lbs. На таких больших расстояниях потеря энергии определяется главным образом весом стрелы и типом используемого оперения. Наконечник стрелы сделан был из стали с небольшим содержанием углерода, но нагретым, а затем, остуженным. Будучи достаточно прочной для мягкой стали, он был явно хуже средневекового наконечника. Был испытан еще один наконечник с концевой вставкой из очень прочной стали. Эта мера значительно улучшила характеристики, уменьшив энергию необходимую для пробоя пластины вероятно на 25%.
Результаты этих экспериментов близки к тем, что опубликованы в книге Питера Н Джоунса "Металлография и относительная эффективность наконечников и защитных доспехов в средние века". В этом исследовании проведена попытка воссоздать средневековую металлообработку доспехов, и были использованы тщательно изготовленные реплики стрел и тисовый лук с натяжением 70 фунтов. Было обнаружено, что шиповидные наконечники пробивали 2 мм сырое железо при попадании под прямым углом, под углом в 20 градусов такие наконечники уже не могли пробить металл толщиной 2 мм, зато пробивали его при толщине в 1 мм. Эти стрелы имели энергию равную 34 Ft Lbs во время удара, но весили в два раза больше современных стрел для 60 фунтового лука. Эти реплики средневековых стрел имели наконечники лучшие, чем те, которые использовались для первых испытаний.
Итак, всегда был риск, что стрела могла пробить пластинчатый доспех. В зависимости от дистанции и угла удара, защищающийся мог рассчитывать на уровень защиты панциря лишь до определенных пределов. Все-таки, шиповидный наконечник намного менее смертельный, чем широкогранный, и шанс выжить у несчастного рыцаря был выше. Конечно, стрелы не летели по одной, а просто быть сбитым с коня, и не способным сражаться, оказывалось фатальным в контексте войны. Более того, небольшие раны могли оказаться смертельными в отсутствие антибиотиков.
В 1918 году англичанин S.T.Pope (книга "Archaelogy by experiment") исследовал дальнобойность и пробивную силу луков, происходящих из разных источников. Были использованы лук апачей из гикори, ясеневый чеенов, африканский из железного дерева, сложносоставные татарский и турецкий (рог, металл, дерево, сухожилия) и английский длинный лук из тиса. Исследовались дальнобойность лука и сила его натяжения, которую измеряли грузиками (натягивание тетивы на 71 см от лука). Выстрелили несколько сотен стрел с разными наконечниками, используя английский способ (три пальца на тетиве) и охотников сиу, когда тетива натягивается четырьмя пальцами, а стрела придерживается между большим и указательным пальцами. Тетивы были разные – сделаны из льняных и шелковых волокон, бараньих кишок и хлопковой пряжи. Самой прочной оказалась ирландская тетива диаметром 3 см из 60 скрученных льняных нитей.
* Лук апачей длинной 1,04 м из гикори, растянутый на 56 см при силе 12,7 кг, забросил стрелу на 110 м.
* Ясеневый лук чеенов 1,14 м, растянутый на 51 см силой 30,5 кг — 150 м
* Татарский 1,88 м, согнутый на 71 см силой в 13,7 кг — 91 м
* Полинезийский из твердого дерева 2 м, на 71 см 22 кг — 149 м
* Турецкий 1,22 м, на 74 см силой 38,5 кг — 229 м
* Английский тисовый 2 м, на 71 см 24,7 кг — 169м
* Английский тисовый 1,83 м на 91 см 28,1 кг — 208 метров.
Это не все проведенные пробы, потому что описывается еще и татарский лук 1,88 м длиной, с тетивой из сыромятной кожи, который натягивало два человека. Один, сидя, упирался ногами в лук, натягивая тетиву обеими руками не дальше 30 см, потому как больше не мог, а другой клал стрелу. Забавно, что выстрелил он только на 82 м, хотя говорили, что его первый хозяин (луку было около 100 лет) стрелял сам, посылая стрелу на 400 м. Лук турецкий был сделан из воловьих рогов, дерева гикори, бараньих кишок и кожи. Среди стрел, использованных Поупом, были бамбуковые стрелы калифорнийских индейцев с передней частью из березы и оперением из индюка. Они имели 63 и 64 см длины, и летели на 10% дальше, чем английские стрелы. Средняя скорость полета стрелы оказалась порядка 36 м/сек.
На небольших расстояниях сила выстрела из лука превосходит силу боя современного охотничьего оружия. Пробы произведенные другими исследователями показали, что сосновая стрела со стальным наконечником, выпущенная из лука с силой натяжения 29,5 кг на дистанцию 7 метров, пробила 140 бумажных мишеней, в то время как охотничий дробовик 14 калибра пробил круглой пулей только 35 мишеней. (Интересно, сколько бы он пробил острой подкалиберной пулей.) Для определения качества наконечников использовали сосновые доски 22 см толщиной и имитацию звериного тела — коробку без боковых стенок, наполненную сырой печенью и обтянутую оленьей шкурой. Стрелы с обсидиановыми наконечниками пробивали коробку, с металлическими – пробивали или прошивали навылет. Следующий эксперимент провели с манекеном, одетым в шестнадцативековую кольчугу из Дамаска. Стреляли с дистанции 75 м луком с силой натяжения 34 кг, стальными наконечниками. Стрела разорвала кольчугу, вызвав дождь искр, и вошла на 20 см вглубь манекена, уперевшись в заднюю часть кольчуги. Затем проверили возможность стрел убивать. С 75 метров убили бегущего оленя — стрела прошила его грудную клетку навылет. Так же убили восемь оленей, трёх взрослых и двух молодых медведей. Двух взрослых медведей убили попаданиями в грудь и сердце с дистанции 60 и 40 метров. В атакующую медведицу выстрелили пять стрел, из которых четыре застряли в теле, а пятая пробила живот и пролетела еще 10 метров. (Ну и живодёры – эти американские исследователи J. Если же говорить серьёзно, то у меня не вызывает доверия происхождение «шестнадцативековой кольчуги из Дамаска». Ни один музейщик или коллекционер, будучи в своём уме, не согласился бы отдать раритет на испытания столь варварским способом. Скорее всего, имела место поздняя реконструкция по образу и подобию древней кольчуги, уступающая ей по характеристикам.)
Конечно все эти эксперименты проводились людьми не делавшими своей целью научиться стрелять и попадать во врага из лука. Они так же далеки от реальных характеристик средневекового воина, как результаты современных профессиональных спортсменов от результатов команды уличных мальчишек. Вместе с тем, они ясно раскрывают боевые характеристики и особенности применения луков.
Конный лук
Чтобы понять особенности применения конного лука необходимо, учитывая предыдущее изложение рассмотреть задачу стрельбы на скаку. Допустим всадник выпускает стрелу вперёд со скоростью 40 метров в секунду, находясь на лошади, скачущей 10 м/с. В то же самое время, пеший выпускает стрелу со скоростью 50 метров в секунду под тем же углом, стоя на земле. Чем отличаются эти два выстрела? Сопротивления воздуха тетиве на скаку возрастает незначительно, т.к. тетива тонкая и движется быстро - можно им пренебречь. Сопротивление воздуха стреле? Оно в точности такое - же. Нет, не совсем так, напротив, стрела всадника начинает преодолевать сопротивление воздуха уже двигаясь с некоторой скоростью за счет давящей на неё тетивы. То есть стрела "доразгоняется" с 10 до 50 метров в секунду, уже имея запас начальный кинетической энергии. Но с момента отрыва той и другой стрелы их движение практически совпадает. Сопротивление воздуха стреле уже в начальный момент одинаково и меняется в полёте с момента отрыва двух стрел тоже одинаково! Всаднику, в нашем примере, стрелять примерно на 1/5 легче. А начальное боковое сопротивление отсутствует с момента когда стрела срывается с тетивы, ведь с момента отрыва обе стрелы движутся по идентичной траектории. Дальность полёта стрелы рассчитывается исходя из нескольких параметров:
* Скорости вылета в момент отрыва, которая равна сумме скоростей всадника и стрелы в статичной системе координат, привязанной к поверхности планеты земля.
* Массы стрелы, которая, как мы раньше заметили, влияет ещё и на убойную силу стрелы в конечной точке траектории.
* Угла выстрела по отношению к горизонту.
* Аэродинамических характеристик стрелы. Их можно свести к сопротивлению воздуха. Как мы уже выяснили, на скоростях вылета средневековых тяжелых стрел – от 10 до 100 метров в секунду, сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости стрелы.
Отметим, что при сравнении случаев всадник/пеший - отличается только первый параметр: скорость. Пешему надо сильнее натянуть тетиву, чтобы сделать тот же по характеристикам выстрел. Сильнее на величину разницы в скорости лошади.
Какова реальная скорость вылета стрелы? Если современная стрела вылетает со скоростью 300 метров в секунду и весит 25 грамм, то старинная стрела, весом 150 - 200 грамм может получить несколько большую начальную энергию. Допустим, она срывается со скоростью 50 метров в секунду. Это приблизительно 180 км/час. Лошадь, мчащаяся во весь опор, добавит ещё 10 метров в секунду. Таким образом, в реальном примере, всадник приложит несколько меньше усилий, чтобы сделать тот же самый выстрел. Следовательно он может стрелять чуть сильнее и чаще.
В качестве возражения приводится тезис о том, что кочевники поздней античности, равно как и монголы, стреляли не по ходу лошади, а обернувшись в седле – назад, по преследующему противнику. Что ж, в этом случае конный лучник не получает никакого преимущества. Но и не проигрывает пешему! Ведь его преследователь движется за ним с той же скоростью и получает стрелу в грудь с увеличенной силой.
Точность и дальность стрельбы
Сравнивать точность стрельбы из винтовки с луком не вполне правомерно. Винтовка для того и изобретена, чтобы миллионные армии вставали в строй за два-три месяца, а луку учились годами. Зато обученный лучник, легко выбивал десяток-другой тогдашних бездоспешных призывников. Большую часть ранил, но этого достаточно. Прицельная же стрельба из лука, как тогда, так и сейчас ведётся на расстояниях в пятьдесят – сто метров. Обычная стрела просто не в состоянии иметь характеристики обеспечивающие точность на больших дистанциях. Именно стрела, а не сам лук. Слишком дорого обходились бы к уникальному луку ещё и уникальные калиброванные стрелы. А учитывать при каждом выстреле изменение веса, формы наконечника и оперения стрелы, изменение натяжения тетивы лука, ветер и т.п., может только действительно уника мастер. Вряд ли их было много в любую эпоху. В древности ещё не изобрели точные лучные прицелы и многочисленные устройства, повышающие точность стрельбы современного лука. Зато из средневекового лука можно было стрелять чаще. В эпоху применения средневековых луков сражения стали достаточно массовыми. Следовательно, точность попадания не была критична так как мишень представляла собой распределенную массу из людей и лошадей. Проникающая способность стрел оказывалась гораздо важнее.
Для стрельбы по мишени использовались лёгкие и быстрые стрелы, имеющие небольшую пробивную способность. Для боя применялись тяжелые стрелы, выпускаемые «тучей» под большим углом к горизонту. Недаром ещё в древние века говорилось многими стратегами, что в бою важны не лучники, а их количество.
Итак, для боевых стрел главное – пробивная способность. Она зависит от формы и материала наконечника (даже от смазки наконечника, как показал эксперимент!), но в не меньшей степени от импульса удара. Так, всадник упавший с лошади пролетит дольше чем выпавшая из его руки стрела. Дело всё в том же - в запасенной энергии, или, в импульсе, но мне как то проще говорить в терминах энергии. Очевидно, что выпущенная с той же скоростью что и пуля стрела имела бы куда большую энергию. Отсюда и берется сравнение показателей. То есть, чтобы сравнивать характеристики оружия Вам надо учитывать два показателя: вес и начальную скорость снаряда (скорость вылета). Для стрелы, с относительно небольшой скоростью вылета, но большим весом прибавка в скорости скачущей лошади, допустим 36 км/час или, что то же самое, 10 метров в секунду может дать увеличение дальности выстрела. А для пули, хоть с паровоза стреляй, существенного увеличения дальности не получишь. Для тяжелой стрелы конь добавляет существенный процент начальной скорости, а для легкой пули с её скоростью вылета, допустим - 500 метров в секунду, лишние 10 м/с почти ничего не дают.
В истории не сохранилось сведений об уникальных по точности дальних выстрелах. Да, турецкий султан выпустил стрелу на 800 метров (Посмел бы кто-нибудь выстрелить дольше! Да и где ему лук такой взять J), но нет никаких сведений о том в какую он бил мишень. Если бы действительно шервудские молодцы снимали рыцаря на скаку стрелой в щель забрала с дистанции в 100 метров, я полагаю, это было бы кем-нибудь с восхищением записано (Или, может быть, настоящими молодцами рыцари запрещали восхищаться?). Сохранились и исторические сведения о том, какой была дальность полета стрелы, выпущенной из лука. Арабская "Книга по описанию превосходных качеств лука и стрел" 1500 г. сообщает, что лучники всего мира прицельно стреляли на расстояние от 13,5 м до 67,5 м. При этом предельная дальность полета стрел была 162,5 м. С поправкой на совесть авторов этой книги, можно считать, что они отразили среднее состояние лучного дела в известной им части мира. Вероятно, ордынцы, осаждавшие в эту эпоху Москву, не могли поразить защитников Кремля, стреляя из лука через поле шириной около 170 м, так как им не хватало дальности полета стрел. Подкрасться к крепости поближе по незастроенному пространству тоже было невозможно. Ратники же, обороняющие Кремль, кроме луков и самострелов, имели орудия, которые "меташа бо каменем полтора перестрела", - т.е. их ядра летели в 1,5 раза дальше, чем стрелы из лука. Примерно на 250 метров. Раскопанные по всему миру конструкции крепостей и оборонительных сооружений эпохи до огнестрельного оружия рассчитывались приблизительно на эти же дистанции.
Тремя веками раньше, во время нашествия, монголы принесли с собой на Русь детально разработанную тактику осады крепостей. Это была в общем та же тактика, которая слагалась в то время и на самой Руси, но у монголов она была подкреплена широким применением камнеметов (по древнерусской терминологии — пороков). Камнеметные машины метали камни такой величины, «якоже можаху четыре человеки силнии подъяти», причем устанавливали эти машины перед стенами осажденного города на расстоянии не далее 100 — 150 м, примерно на дальности полета стрелы из лука. Только на таком или еще более близком расстоянии камни, бросаемые пороками, могли причинить ущерб деревянным стенам. Кроме того, начиная осаду города, монголы окружали его частоколом, чтобы прервать связь города с внешним миром, прикрыть своих стрелков, а главное, предотвратить вылазки защитников, стремившихся разрушить пороки. После этого начинали систематически бить камнями из камнеметов по городским стенам, чтобы разбить какой-либо их участок или хотя бы сбить их деревянные брустверы, забрала. Когда это удавалось, массированным обстрелом из луков осыпали данный участок стены тучей стрел; «стрелами яко же дождем пущаху». Лишенные брустверов защитники не могли вести ответную стрельбу: «не дадущим им выникнути из заборол». И именно сюда, на участок, где была подавлена активная стрелковая оборона, нападающие бросали основные силы штурма. Таким способом монголы успешно брали даже наиболее крупные и защищенные русские города, просто применяя концентрированную атаку на узком участке фронта. Надо отметить, что европейская наука сложения каменных крепостей с башнями обеспечивающими фланкирующий огонь по стенам на Руси в ту пору ещё не была известна. Засыпные стены русских городов из сырого дерева, хорошо выдерживали даже долговременную бомбардировку камнями, но оказалось достаточным сбить частокол, чтобы вскрыть уязвимость этого защитного сооружения. Лишь там, где защитники города сопротивлялись ожесточенно, не ожидая пощады, завоеватели несли существенные потери.
Сохранились, однако, сведения о том, что в старые времена монгольские пешие лучники выходили на соревнование по стрельбе во время Надома на дистанцию примерно в 270 м. То есть стрела преодолевала это расстояние и должна была поразить мишень! А мишенью служили кожаные цилиндры – сравнительно небольшие поверхности, сравнимые вероятно с эффективной площадью поражения противника. Со временем дистанция сократилась до 120 м., но сами монголы трактуют это как сокращение количества хороших лучников в связи с распространением огнестрельного оружия (с 17 в.). И всё же современный монгол с современным луком стреляет, соревнуясь с товарищами, на 30 м. дальше, нежели современный же европейский мастер спорта на мировом чемпионате (90 м.). Конечно же, соревнования лучших воинов ещё не показатель среднего уровня мастерства всей армии, но сам факт всё равно впечатляет. Это единственной обнаруженное свидетельство о прицельной стрельбе на столь большие расстояния. Сам факт, что монгольский чемпион попадал в кожаную имитацию фигуры человека на расстоянии в 270 метров может служить укором современным олимпийцам.
Краткие выводы
Основным результатом нашего компилятивного исследования можно считать следующее:
* Средневековый простой тисовый лук (длинный английский или лук американских индейцев) способен стрелять прицельно на дистанцию до 50 – 100 метров, составной улучшенный лук (монгольский или турецкий), – до 100 – 200 метров. Под прицельной стрельбой здесь надо понимать всего лишь способность хорошего стрелка попасть в неподвижного человека. Меньшая граница, указана для рядового стрелка, охотника или воина, большая для выдающегося мастера стрельбы.
* Тяжелая стрела с шиповидным наконечником пробивает железные доспехи средневекового рыцаря на дистанции вплоть до 50-75 метров при удачном попадании и кольчужные на дистанциях до 75-100 метров. Скорость стрелы на дистанции 100 метров составляет не более 50 м/с, энергия удара, соответственно от 10 до 25 килограмм.
* При массовом применении профессиональными лучниками, различные типы средневековых луков способны доставить массу стрел на дистанцию около 150, но не более 300 метров и при этом их убойная сила ещё позволит истребить или ранить слабо- и средне- защищенных воинов. Причём, в истории не сохранилось сведений о массированном обстреле на дистанции свыше 150 метров.
Более серьезные выводы мы делать пока повременим. Стоит лишь развеять многочисленные легенды и сомнительные утверждения о боевых качествах средневековых луков. Ни какое холодное оружие не окружено таким множеством легенд, как лук. Сплошь и рядом, во вполне наукообразных сочинениях можно прочесть, что стрелы из средневекового лука летели на 500 метров и на 200 метров пробивали любой панцирь, а лучник мог поразить любую видимую цель. Если бы это было так, то ни какое иное оружие не использовалось по крайней мере до середины 19-го века, так как самые мощные кремневые мушкеты не годились для эффективной стрельбы далее 240 метров, а аркебузы были эффективны на вдвое меньшей дистанции. Вероятно, и североамериканские индейцы не были информированы об этом, так как сразу решили, что даже самое худшее европейское ружье (а не самые худшие индейцам не продавали) всё-таки сильнее лука. Особенно, надо отметить жалкие потуги современных исследователей, попросту не сумевших выстрелить из древнего лука. Конечно и луки, превратившись в музейную редкость за годы утратили свои свойства, но и экспериментаторы оказались неспособны воспроизвести и испытать лучшие древние образцы. Многочисленные реконструкции, производимые членами исторических клубов, всего лишь приближаются по характеристикам к плохонькому покупному спортивному луку ценой от 50 до 100 долларов.
Причины вытеснения лука огнестрельным оружием
Мы уже отметили, что пробивная сила стрелы так же оставляла желать лучшего. На дистанции свыше 50 метров стрела начинает уступать ружейной пуле. С появлением стальных цельнокованых сплошных металлических доспехов (например, готический рыцарский доспех), лишь лучшие мастера могли надеяться сделать удачный выстрел. Проблема была в низкой начальной скорости снаряда, - 40 метров в секунду у деревянного и 60 у композитного лука. Отчасти низкая скорость компенсировалась большим весом стрелы с бронебойным наконечником, но для уверенного поражения хорошо защищенной цели этого было недостаточно. Дело в том, что низкая скорость стрелы делала так же невозможной прицельную стрельбу по подвижной цели. Считается, что прицельная стрельба осмыслена на дистанции, которую снаряд преодолевает меньше чем за одну секунду. Следовательно, преимущество лука над ружьем в точности стрельбы сомнительно. Оперенный снаряд летел намного точнее круглой пули, но пока он долетал, цель могла бы успеть окопаться по полному профилю (J, укрыться щитом или уйти с линии стрельбы). Фактически, массовая прицельная стрельба велась на 20 - 30 метров из деревянных луков и на 50 метров из композитных луков, а залповая на 150 – 250 метров соответственно. Стрелы, вертикально падающие на излете, были опасны в основном для не укрытых кольчугами лошадей и бездоспешной пехоты. Все известные в истории победы пеших лучников над латной кавалерией были достигнуты в условиях крайней стесненности действий этой кавалерии и при массированном применении луков. Нам неизвестны случаи победы лучников над рыцарями в чистом поле, а не на заранее подготовленных позициях.
Для сравнения характеристик луков и огнестрельного оружия возьмем обычное охотничье гладкоствольное ружьё 12-го калибра. Это вполне правомерно, ведь средневековый мушкет, несмотря на использование менее эффективного (медленно сгорающего) пороха имел вдвое большую длину ствола и в несколько раз больший пороховой заряд. Калибр мушкета также был существенно выше. Характеристики охотничьего оружия изучены досконально. 12-й охотничий калибр исторически означает число круглых свинцовых пуль, которые можно изготовить из 1 фунта (453 гр.) свинца для этого оружия. Круглая пуля выпущенная из такого ружья имеет скорость 450 м/с и приобретает энергию свыше трёх тысяч Джоулей. На дистанции 100 метров скорость пули падает до 200-250 м/с, а энергия составляет уже от 850 до 1200 Джоулей в зависимости от веса и формы пули. Эта энергия соответствует (/g=9,8) 85 – 120 килограммам, в привычной всем военным системе исчисления.
Энергия тяжелой стрелы выпускаемой луком не может быть больше энергии накопленной луком. Самые тугие и совершенные турецкие луки растягивались с силой до 70 килограмм. Массово применявшиеся боевые луки никогда не имели энергии натяжения свыше 40 килограмм. Типичный длинный тисовый лук требовал усилия около 25-35 килограмм. Часть этой энергии сообщалась стреле. Тем большая, чем совершеннее был лук и чем лучше были подобраны для него стрелы. Современные составные луки, выпущенные по «космическим» технологиям из идеальных материалов сообщают стреле большую энергию при той же силе натяжения, что и средневековые луки. Однако способность современных лучников вести стрельбу из старинного лука не подтверждена. Во всех известных нам экспериментах, современные спортсмены, даже уперевшись в лук ногами, не смогли и наполовину растянуть старинный лук. Этот простой факт подтверждает тезис о том, что подготовка профессиональных лучников должна была вестись массово в течении многих лет, чтобы обеспечить армию стрелками.
Итак, каким бы не был совершенным лук, он не в состоянии сообщить стреле энергию большую той, что ушла на его растяжение. Стрела, таким образом, приобретает кинетическую энергию в зависимости от своего веса, силы натяжения и хода тетивы лука в момент вылета. Для точного расчёта энергии стрелы достаточно взять интеграл от переменной силы натяжения лука по всей длине боевого хода тетивы за время произведения выстрела. Но нам достаточно подтверждённых данных о весе стрелы и скорости её вылета. Выпущенная по навесной траектории, стрела на 100 метрах теряет достаточно большую часть своей энергии, которая тратится на преодоление сопротивления воздуха. В момент поражения цели энергия нашей стрелы оказывается никак не больше 25 кг. Это означает, что при превосходных пробивных качествах стрелы по сравнению с пулей, она имеет в три-четыре раза меньшую энергию и почти вдесятеро меньшую скорость на дистанции стрельбы. Кроме того, лучников нужно очень долго готовить. Можно даже сказать, что лучником можно стать только при определенном образе жизни. Нам, опять таки, не известны исторические случаи набора лучников из неподготовленных рекрутов. Цена же изготовления круглой пули не шла ни в какое сравнение со стоимостью тщательно выделываемых стрел. Пули солдаты могли лить сами. Да и точность выстрела из лука, нивелировалась тем, что стрела преодолевала дистанцию за 2-3 секунды, в то время как пуля позволяла надеяться на попадание в быстро движущуюся мишень. Скорострельность лука постепенно компенсировалась большей убойной силой залпа мушкетов и относительной дешевизной подготовки рекрутов.
Вот поэтому лук, несмотря на свою, поначалу значительно большую скорострельность, был вытеснен медленным, менее точным, дорогим в изготовлении аркебузом и мушкетом.
Ссылки:
1. http://xlegio.enjoy.ru/pubs/bows_design/bows_design.htm
«Конструкции и изготовление древних луков (Early Bow Design and Construction)»
2. http://arbalet.h1.ru/read_long_bow.php
«Военное применение длинного лука в средние века»
3. http://www.sniper.ru/news/index.php?news=332
«Новинка 2002 года - спортивный лук Eclipse SLX™ от компании Браунинг»
4. http://epizodsspace.narod.ru/bibl/valier/1-3a.html
«Макс Валье. Полет в мировое пространство»
5. http://zealot.h1.ru/history/coldsteel4.html
«История холодного и огнестрельного оружия 17-18 веков с древности и до наших дней, часть 4.»
6. http://skolot.r2.ru/rappoport/004.htm
«ПЕРИОД ФЕОДАЛЬНОЙ РАЗДРОБЛЕННОСТИ»
7. http://tgorod.ru/index.php?contentid=195
«Тоже Город : О турецких луках»
8. http://tgorod.ru/index.php?contentid=14
«Тоже Город : Снаряжение и тактика английских лучников времен Столетней войны»
9. http://www.samooborona.ru/BOOK81.html
«ОРУЖИЕ В ГРАЖДАНСКОМ ОБЩЕСТВЕ (издание третье исправленное и дополненное) ПРИЛОЖЕНИЯ К ТЕХНИЧЕСКОМУ РАЗДЕЛУ Справочные данные»
10. http://izotovmi.chat.ru/Fizika/Mehanika/zkine200.htm#BM202
«Кинематика» Решения разных задач по теме. (расчёт полёта стрелы без учёта сопротивления воздуха.)
