狄俄尼索斯采用力学研究的成果――扭力弹簧发明了弩炮,即利用两束张紧的马鬃、皮绳或动物肌腱产生的扭力作为动力,驱动弩臂带动弓弦抛射弹丸或箭矢。希腊人设计的弩炮带有坚固的支架,主梁置于支架之上,其前端两侧装有两具扭力弹簧组,每个弹簧组带动一只弩臂,弩臂末端连接弓弦,弓弦正中是容纳投射物的编制网袋。弩炮具有强大的威力,性能良好的弩炮能够将1塔仑特(古希腊重量单位,约合26千克)重的石弹抛出300码(1码=0.9144米)开外。
弩炮_弩炮 -历史记载
弩炮
弩炮具有强大的威力,性能良好的弩炮能够将1塔伦特(古希腊重量单位,约合26公斤)重的石弹抛出300码开外。公元前
332年,当马其顿的亚历山大大帝围攻波斯属地加沙城(Gaza)时,防守者就曾使用弩炮反击,一架弩炮发射的长矛甚至穿透了亚历山大的青铜盾牌,刺穿了他华丽的胸甲将他擦伤。弩炮彻底改变了功防双方的力量均衡,他巨大的打击力和精度让人不寒而栗:在公元63年罗马人围攻耶路撒冷的战役中,犹太将领约瑟夫回忆说,和自己并肩站在城墙上的一位伙伴,竟然被一枚罗马弩炮发射的弹丸将头颅整个打飞!城里的一名孕妇则被一枚石弹击中,他腹内的胎儿被抛到了100英尺外!罗马人的巨型弩炮可以将400米外的敌人轰的溃不成军,他们发射的长矛可以将两个或三个排成密集队型的敌人一起钉在地上,。除此之外,弩炮的精度也令人叹为观止,他们甚至能够反复命中同一地点,,曾经有过弩炮发射的长矛将前面已经命中的长矛劈成两片的记载。
公元前399年希腊属下塞拉古城邦的狄俄尼索斯一世就面临着这样一种艰难境地:迦太基人对他的王国虎视眈眈。面对强敌,狄俄尼索斯知道不能完全指望自己的士兵,因为他们绝对无法匹敌惯战的迦太基人。作为一向以文明自豪的希腊城邦,塞拉古可以仰仗的似乎只有――文明。
狄俄尼索斯决心放手一搏。他征召了大量本城和邻邦的学者工匠,进行一场大规模的研究,其目的是制造出具有强大威力的新式武器,取得对迦太基人的优势。精明的狄俄尼索斯对整个研究群体进行了缜密的组织规划:学者们和工匠被分成专业小组,各组间采取分工合作的方式,对参加者给与物质和精神奖励,这种今天被普遍采用的组织方法极大地提高了工作效率。在这番努力之下,许多当时十分新奇的兵器出现了,其中包括带有多层甲板、装备撞锤的战船等等。但是,有一个成果会让其它努力都黯然失色――狄俄尼索斯的工匠们设计了战争史上第一具弩炮!
毫无疑问,从茹毛饮血的蒙昧时代起,弓弩就在早期战争中发挥了巨大的作用,飞蝗般扑向敌阵的箭矢往往给对手造成可怕的伤亡。但随着甲胄的发展和工事筑垒的出现,单兵弓弩的作用被相应削弱。它们无法穿透面复青铜的盾牌,更无法摧毁砖石砌就的掩体。虽然人们尝试过制造巨型弓弩,但依靠弩臂弹性形变所产生的发射力量已经接近极限,无法赋予弹丸或箭矢更大的威力。狄俄尼索斯发明的弩炮首次采用了力学研究的最新成果――扭力弹簧,即利用两束张紧的马鬃、皮绳或动物肌腱产生的扭力作为动力,驱动弩臂带动弓弦抛射弹丸或箭矢(实际上是长矛)。
希腊人设计的弩炮带有坚固的支架,主梁置于支架之上,其前端两侧装有两具扭力弹簧组,每个弹簧组带动一支弩臂,弩臂末端连接弓弦,弓弦正中是容纳投射物的编制网袋。横梁上侧带有燕尾长槽,一个带长导轨的滑块可以沿着长槽前后滑动,滑块的后方装有一套精巧的击发机构,可以方便地锁定和释放弓弦。横梁的末端装有绞盘,操作者可以扳动手柄,通过绳索拖曳滑块移动,当击发机构锁定弓弦并向后拉开后,武器就处于待发状态。为了让操作绞盘不至于太费力,在横梁两侧设置了金属齿条,既能让开弓的工作不必一气呵成,又能调节武器的抛射力量,从而获得需要的射程。后来金属齿条被圆形棘轮所代替,使操作更加简便可靠。希腊人在弩炮的研制方面几乎倾注了全部智慧。为了赋予弩炮灵活的方向和仰角,他们为弩炮设计了可以自由转动的基座!
弩炮刺激了古代科技的实用化,采用扭力装置代替传统的弩臂结构,是一项了不起的革命。越是进一步了解这种强大的武器,就越能了解欧洲的工业化渊源究竟可以追溯到何时何地――许多弩炮被设计成组合结构,可以拆解运输,并在前线快速地组装使用。弩炮的主体结构为木质,要想制作出坚固耐用的产品需要相当的技艺,特别是两组扭力弹簧的力量必须保证均衡,否则弹丸的精度就无从谈起。但我们必须承认,古希腊人做到了。
弩炮_弩炮 -意义
绝不仅仅表现在攻城略地,它第一次改变了人们眼中的科学形象,并反过来极大地推动了科技的发展。在弩炮出现以前,在希腊从事工程技术的人员地位卑微,不受重视,在奥林匹斯山上的众神只中,唯有代表手工艺和工程技术的火神赫淮斯托斯被描绘成一个丑陋肮脏的瘸子。即便是菲底阿斯这样的著名雕刻家,在完成培拉卫城工程后,人们甚至不允许他在浮雕上刻下自己的肖像。但弩炮的发明立刻展示出工程技术的无限潜力,于是制造弩炮等攻防装备的工匠和专家开始被给予优厚的礼遇,甚至在政治斗争中,具有弩炮制造技术的专业人士也可免遭迫害和刑罚。因为炮兵的出现,原来的步兵队列中的并列平等关系被彻底打破,继而影响到社会关系的变革。许多西方学者相信,弩炮的出现对古罗马共和制的瓦解产生了不可忽视的推动作用。一种武器,改变了社会格局。
弩炮_弩炮 -制造
它是一项极为精密的工作,工匠们依据扭力弹簧的尺寸来区分弩炮的规格,而这些又都依赖于扭力弹簧的直径。希腊人在实践中总结出了经典弩炮零部件尺寸。以扭力弹簧组件为例,水平挡板由一块正方形的木板作为坯料,其厚度等于扭力弹簧的直径,边长等于扭力弹簧的长度,在此基础上按照二分之一的比例建立AG、De两条平行线,再以扭力弹簧直径的三倍为半径建立AG、De两条圆弧,于是扭力弹簧组件的挡板才告完成。垂直挡板的卯榫深度应该等于水平挡板厚度的2/3。水平挡板的中心孔外面由金属环箍加固,环箍上带有卡口,通过转动金属条,扭力簧的扭力可以任意调节。他们甚至建立了一套严密的推算体系作为制造弩炮的参考,一旦知道了扭力弹簧的直径,工匠就能够轻易的推算出弩炮主要构件的尺寸,并且在关键受力部件上用金属加固。
网上有资料声称公元前270年,埃及托勒密王朝完善了弩炮制造理论,总结出两条基本准则:对于发射长矛的弩炮,扭力弹簧的最优直径应该是长矛长度的1/9;而对于发射石弹的弩炮,其扭力弹簧的直径应该等于弹丸质量平方根的1.1倍(这个神奇的罗马公式中,直径的长度单位为德克太尔,约为19.8毫米,弹丸的重量单位为米纳斯,约为437克)。千万不要小看这个貌似简单的公式,这里包含了罗马人对扭力弹簧力学特性和弹道学的精确认识。现代弹性力学理论证明,扭力弹簧的扭力确实和其直径的三次方存在一定的比例关系!更为重要的是,这个公式提出了立方根的求值问题,因为要想计算扭力弹簧的直径,就必须算出弹丸重量的立方根,这是人类历史上首次对三次方根的求值尝试!在没有现代计算工具的时代,计算三次方根是一项可怕的繁重工作,但智慧的罗马人却用一种出奇巧妙的方法成功的解决了这个难题,他们利用几何原理创造了一种组合滑动直尺,可以直观的计算出任意长度的三次方根!但实际上这些网文说法并不可信,因为牛顿力学和伽利略抛物线理论的提出已经是西罗马灭亡之后一千多年,罗马时代并没有弹道学;扭力弹簧的材料有毛发、麻绳等,不同材料也不可能适用同样的公式;人类首次开平方根和立方根是十一世纪西亚人完成的,并非罗马人所为。