古代沒有彈簧,拋石機是怎麼彈出去的?

大川154839207

其實古代是有彈簧的……

好吧……還是說說拋石機的事情吧。

拋石機(或稱投石機),是金屬火炮成熟之前古代最具威力的重型遠程攻擊武器,中國古代稱之為機石、投石、發石、飛石、拋石,或寫作“礮”、“砲”,在火藥出現以後又演變為火字旁的“炮”。其以結構方式可劃分為扭力彈簧拋石機(羅馬式弩炮)、彈力拋石機(床弩型)和槓桿拋石機三種,而其中以槓桿拋石機威力最強使用時間最久。

地中海地區自古希臘時代,約在公元前399年發明了扭力彈簧投射器.這是一種利用馬鬃、皮繩或動物肌腱產生的扭力作為動力,驅動弩臂帶動弓弦,拋射彈丸或箭矢的遠程攻擊武器。它主要分雙臂的弩砲和單臂的投石機兩種類型。希臘人設計的雙臂弩炮能夠將1塔侖特(古希臘重量單位,約合26千克)重的石彈拋出300碼(1碼=0.9144米)開外。

雙臂弩砲

單臂投石機,亦稱為“野驢”、“石弩”


這種武器在羅馬帝國時代(公元前27年—公元395年)得到推廣。羅馬帝國最強盛時期疆域橫跨歐亞非三洲,西起西班牙、高盧與不列顛,東到幼發拉底河上游,南至非洲北部,北達萊茵河與多瑙河一帶,地中海是其“內湖”。因此扭力彈簧投射器也在整個環地中海地區普及開來。

但是在羅馬帝國晚期,大型投射機械的儲能手段出現了從扭力向張力轉變的趨勢,即放棄以扭轉纖維繩束轉力的扭力彈簧結構而改用結構更加簡易的彈性弓弩投射器(中國稱床弩)。到公元4至5世紀時,羅馬帝國前線堡壘防禦中,弓弩投射器已成為基本裝備。

彈力投石機

公元395年,羅馬帝國分裂為東、西兩部,實行永久分治。東羅馬帝國即拜占庭,而西羅馬帝國在公元476年時因內憂外患而覆亡,被新崛起的日耳曼蠻族分支哥特人所佔據。他們在西羅馬帝國廢墟上建立了多個哥特人國家。由於哥特人政治、社會、經濟結構落後,中世紀早期的國王們沒有羅馬皇帝們的威權和財富,無法長期供養一群熟練的軍事技術人員和維持大量的隨軍攻城裝備。羅馬人的雙臂式扭力投射機,因製造、維護和操作都需要很高的技巧和知識,在羅馬帝國末期都已趨於淘汰,更不要說中世紀初那些連大型裝備都少得可憐的軍隊。單臂式扭力驅動的“野驢”投石機,儘管同樣也要依賴於筋腱絞索,但結構與製造則簡易得多,因此在中世紀時期還得以保留,但數量並不多。這種單臂扭力投石機與彈力投石機的單位投射量均不大,因此在中國的牽引式槓桿拋石機傳入後,以其結構簡單維護易、射速快,拋射彈重大等特點,很快便取代地中海地區與西歐的傳統投射器而佔據主力地位。在第一次十字軍東征以前,牽引式槓桿拋石機基本已經成為地中海周邊伊斯蘭、基督教國家軍隊唯一的重型遠程投石機械砲(李約瑟《中國科學技術史》第五卷第六分冊182~183頁)。歐洲現存最早的牽引式槓桿拋石機圖像,便是十字軍攻打耶路撒冷的次年即1100年,繪製於加泰羅尼亞法屬巴塞羅那伯爵領,現存於意大利都靈皇家圖書館。

圍攻耶路撒冷

槓桿拋石機是利用槓桿原理及離心力作用,以拋射的方式,將一切可以殺傷目標的物體(包括石頭、火藥炸彈,甚至是帶有疾病的牲畜或人)砸向敵方人員或軍事設施的重型遠程攻擊戰具。其主要結構有作為主體的砲架底座、架設於砲架之上可縱向轉動作功的槓桿炮梢、繫於炮梢尾端用於承載拋射物的皮彈兜。而動力部分,則在炮梢前端根據需要繫上數量不等的砲索或掛載重物,以人力拉拽或通過重力下墜來提供,由此而分為牽引式(人力拽索)槓桿拋石機(traction-trebuchets)和配重式(平衡重錘)槓桿拋石機(Counterweight Trebuchet)兩種。

牽引式,通常也叫人力拋石機,起源於中國。其最明顯的特徵是在槓桿砲梢的前端繫有數量不等的砲索,操作時由數名乃至數百名拽砲手同時用力向下拉拽激發,炮梢後段就會像蹺蹺板一樣猛地翹起,系在尾端的皮彈兜一端脫鉤,將“砲彈”發射出去。牽引式槓桿拋石機的彈重可由數斤至數百斤不等,射程可達三四百米。整個操作過程相當簡短,一個熟練的砲手團隊可以每分鐘發射5~6個次。它的結構也比較簡單,基至可以在戰場臨時製作,這使得它非常容易得到推廣。

中國牽引式槓桿拋石機

一份現存的伊斯蘭史料,支持了配重式槓桿拋石機是由穆斯林在中國式人力拋石機上改良而來。在公元1187年,由名為穆爾達•本•阿里(Murda ben Ali)的穆斯林獻給薩拉丁一份關於各種武器、戰鬥技巧和圍城方式的軍事圖冊,其中一幅設計草圖便是一臺配重式槓桿拋石機,這是目前為止最早的。

穆爾達•本•阿里繪製的配重式槓桿拋石機


冷兵器研究所

古人是極善於學習的,其實這個學習用英文的“study”來形容更為妥帖,它還有“研究”的義項。古人在學習、研究一事上,觸類旁通的本領實在令後人歎為觀止。

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相較於熱武器,中國人更擅長的是冷兵器,小到刺人臟腑的刀、劍,大到攻城拔寨的雲梯、弩車、投石機之流,可惜經近代的熱武器洗禮之後,我們或許還能見到刀劍,弩車、投石機之流卻已經銷聲匿跡了,我們僅能從存餘的史料中才能領略到它墜石毀城的鋒芒了。

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中國古代城池林立,人們對城池的修建可謂熟極而流。儘管因為時間侵蝕、人為破壞,古城牆大多湮滅在了歷史長河中,但仍有少數存留了下來,讓後人領略到古人智慧的一二。古城牆最經典的例子,莫過於長城。管中窺豹,略見一斑,要以冷兵器攻破一座城池,其難度可想而知。投石機作為攻城拔寨的大殺器,在古代戰爭中幾乎是必不可少的一種兵器。



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投石機的種類很多,此處僅抽取其中幾種做簡單的描述。投石機中最見的,要數彈力投石機,這是普遍的叫法,但古人多稱其為床弩或床子弩,它是機械弓弩的變種。床弩有一個極巨大的底座,呈三角形狀給投石機的上部支撐。上端是一個放大了的彈弓,頂端距離地面從幾米到十幾米不等。弓弦以牛筋等材料為主,在施放時,往往以數十位,甚至數百位兵士一同絞動弓弦。這種投石機所施放的彈丸一般不會很大,但攻擊距離達數百米,威力極其驚人。

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人力有窮時,依靠人力來完成打擊的投石機,雖然看起來威力驚人,但也有很多不穩定因素。為了使它正常運轉,“配置”也很驚人,這種簡陋的投石機很快便不能滿足行軍的需求。扭力投石機是床弩的一個變種,不過它不需要人直接操作拋射彈丸,而是靠絞盤為投石機蓄力,將裝有彈丸的“發射筒”拉到近乎水平位置,發射時兵士以大錘猛擊扳機,這是一個很大的進步。這種投石機較“彈弓”要省力得多,但也因為工藝要求、絞盤等配置,極為笨重。

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因扭力投石機的笨重和其工藝需求,這種投石機搞起來相當麻煩,於是人們又補充了它的簡化版,俗稱“回回炮”,西方人也有這種東西,現代學者習慣稱它為“重力投石機”。回回炮名副其實,是以重物的重力作為主要的彈射力量來源,將槓桿原理髮揮得淋漓盡致。簡單來說,是一個數米到十數米高的架子,在其發射端裝入投射物,另一端放置重物(多以巨石為主),在發射端以絞盤、滑輪等將生物拉起來,發射時鬆開發射端,裝入的彈丸就會因另一端重物的下落而彈射出去。

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投石機的技術秘訣,也不過是一個槓桿原理。阿基米德說過,“給我一個支點,我能夠撬動地球”,用槓桿撬動似乎不大現實,但若只是要“撬”個城池,還是輕而易舉。


煮酒君談史

它的支撐點不在中心,而是在槓桿的1/8或1/9處,比數越大,用的力量和達到的速度就越大,相對的石頭的重量就越小。


投石機的短處綁上重物,長的一端頂上有一長繩和一個大的放石頭用的槽子,拉長繩把它拉下來,繩子固定好,把石頭放進去,必要時砍斷繩子,短端的重力把長端訊速往上揚,把石頭拋出去。

這就和翹翹板一樣。比如一個胖子坐在一動,要是想維持平衡,另一邊就必須坐三個瘦子。如果有兩個瘦子突然走了,剩下的一個人就會被彈飛。


古今說史

簡單來說,中世紀以前的投石機是靠最簡單的槓桿原理,利用重錘重力發射的投射機器。出現於中世紀初期,使用至15世紀,主要用於圍攻和防守要塞。拋石機的槓桿力臂不等,可以圍繞固定在機架兩支柱間的軸上下自由轉動。筏槓桿的短臂上固定有一個重物--------重錘。裝填拋石機的時候,用絞車把槓桿長臂拉向機架底部,並向石袋裝彈。



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