Конструкции и изготовление
древних луков

(Early Bow Design and Construction)
 

главная
библиотека
назад

 

 

Эдвард Макьюэн, Роберт Л. Миллер, Кристофер Бергман (Edward McEwen, Robert L. Miller, Cristopher A. Bergman)

На протяжении тысячелетий самым эффективным оружием в руках охотника и воина был лук, различные модификации которого отражают функциональные потребности использовавших его людей.

Конструкция лука из Меар-Хит свидетельствует о том, что его изготовители для ускорения работы использовали форму ветви или ствола дерева. Доисторический мастер, по-видимому, сначала тщательно выбирал и затем расщеплял подходящую ветвь или молодое деревце требуемой толщины и длины. Обработка материала, вероятно, в первую очередь заключалась в подгонке палки по ширине и толщине. О небольшом объеме обработки материала свидетельствует внешняя сторона лука, которая часто имеет естественную изогнутость куска дерева. При обработке округлой спинки минимально нарушалась поверхность дерева под корой, что уменьшало вероятность случайного ослабления конструкции за счет, например, нарушения структуры древесины. В большинстве случаев луки ломаются потому, что растягивающее напряжение приводит к разрушению их спинки. Часто слабое место находится там, где при изготовлении невнимательно учитывалась структура древесины и возможны нарушения волокон.
Ученым не совсем ясен состав материала, из которого делались некоторые древние тисовые луки. Тис состоит из двух визуально различных слоев древесины: белой оболони, которая является физиологически активным внешним слоем дерева, и оранжевокрасной ядровой древесины – неживой центральной части. Оболонь упруга и имеет высокую прочность на разрыв; ядровая древесина лучше выдерживает напряжение сжатия. Гэд Росинг из Университета Лунда обратил внимание на очевидное отсутствие оболони на спинках тисовых луков эпохи неолита, найденных в озерных районах Швейцарии и датируемых периодом между четвертым и третьим тысячелетиями до н. э. Исследователи сообщали также об отсутствии оболони и в тисовом луке из Меар-Хит.
Наши эксперименты по изготовлению тисовых луков показывают, что крайне маловероятно, чтобы это оружие эпохи неолита было сделано лишь из одной ядровой древесины. Ядровая древесина такого дерева, как тис, слишком хрупкая, чтобы выдержать высокое растягивающее напряжение, связанное с оснащением лука тетивой и ее натяжением при стрельбе. Оружие, изготовленное только из ядровой древесины, было бы весьма ненадежным и могло сломаться в любой момент. Возможно, луки эпохи неолита первоначально делались из невысушенной древесины, которая, по-видимому, была более эластичной, однако боевые качества таких луков были бы весьма низкими.
Появление металлических инструментов после 2000 г. до н. э. позволило мастерам модернизировать длинный лук во многих отношениях. Сохранилось много экземпляров средневекового длинного лука, которые служат хорошей иллюстрацией усовершенствований, внесенных в его конструкцию благодаря использованию металлических орудий труда. Английские мастера делали их из брусков уже более крупных и зрелых деревьев, чем в эпоху неолита. Поскольку окружность внешней стороны крупного дерева имела больший радиус, чем у тонкой ветви, можно было сделать лук с более плоской спинкой. Например, луки, найденные на боевом корабле Генриха VIII "Мэри Роуз" (затонул 19 июля 1545 г.), имели округлый профиль с уплощенной спинкой из оболони.
В Викторианскую эпоху изменения коснулись в основном толщины бруска, а не его ширины. В результате появился значительно утолщенный профиль, характерный для этих луков. Такой лук позволял увеличить скорость и дальность полета стрелы при меньшей силе натяжения. Однако неравномерное распределение сил по осевой линии толстой, округлой внутренней части лука может привести к его поломке.
Все эти изменения не обязательно отражают прогресс в эволюции лука. Действительно "идеальные" конструкции были математически разработаны и научно испытаны в 30-х и 40-х годах нашего века Кларенсом Хикманом из фирмы Bell Laboratories, Форрестом Нэглером из Американского общества инженеров-механиков и Полом Клопстегом из Артиллерийско-технического управления армии США. Эти конструкции больше соответствуют лукам с широкими плоскими плечами эпох мезолита и неолита, чем более поздним английским лукам. Непонятно, почему англичане предпочли узкие плечи. Возможно, это было связано с желанием максимально использовать имеющийся материал.

ЗА ПРЕДЕЛАМИ Европы конструкция лука эволюционировала в другом направлении. Хотя луки, несомненно, появлялись в разное время и независимо друг от друга у многих народов, наиболее сложные модификации были созданы в Азии. В отличие от европейцев азиаты, по-видимому, сосредоточили внимание не на конструкции плеч, а на материалах. В частности, азиатские мастера приклеивали к спинкам своих луков сухожилия животных, используя для этого клеи, полученные из звериных шкур и плавательных пузырей рыб.
Сухожилия имеют высокий предел прочности на разрыв, составляющий около 20 кг/кв.мм, т.е. примерно в четыре раза больше, чем у древесины, из которой делается лук. Это позволяет значительно укоротить дугу без ущерба для длины натяжения или увеличения риска ее поломки. Легкие в обращении на скаку, эти луки с короткими плечами, усиленные сухожилиями, получили распространение в Северной Азии и на Дальнем Востоке. Некоторые индейские племена на западных равнинах Северной Америки также изготавливали и использовали такие луки. (Наличие у человека лошади не является обязательным условием появления таких усиленных сухожилиями луков: в калифорнийских лесах с подобными луками охотились пешие индейцы.)
Главное преимущество такого лука заключается в том, что его дуга неизменно возвращается в исходное положение, более того, при снятой тетиве плечи могут даже выгибаться в обратную сторону. Благодаря этому при надетой тетиве плечи находятся в большем напряжении и накапливают в себе больше энергии, чем плечи простых луков. Короткие плечи также позволяют эффективнее передавать энергию стреле. На "разгон" длинных тяжелых плеч мощного простого лука затрачивается большое количество накопленной при натяжении тетивы энергии, что приводит к менее эффективной ее передаче стреле.
Древние изготовители луков в Восточной и Западной Азии использовали не только сухожилия животных. Некоторые мастера, очевидно, знали, что в природе существуют другие материалы, прочнее, чем дерево. Они создали самый сложный по конструкции лук, для изготовления которого требовалось большое искусство. Этот "сложный" или "составной" лук – удивительное проявление изобретательности в механике. Судя по его названию, он состоит из нескольких различных материалов. В своей классической форме – это деревянная сердцевина, к внешней стороне которой приклеены сухожилия, а к внутренней – роговые пластины (обычно из рогов буйвола). Современные мастера называют такой лук по-разному: 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.
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/кв.мм (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. Наши испытания 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).
Только арбалет, появившийся примерно в 500 г. до н. э., может выстреливать стрелу с большей скоростью и на большую дальность [см. статью: Вернард Фоли, Джордж Палмер, Вернер Содэл. Арбалет, "В мире науки", 1985 г., № 3]. Однако арбалет непрост в употреблении. Для получения огромной силы натяжения, которая иногда достигает одной тонны, в арбалете требуются механические части. Следовательно, было бы некорректно сравнивать его с луком, в котором стрела выпускается вручную.
Еще одним преимуществом составного лука является то, что он мог храниться с надетой тетивой в течение длительного времени без ухудшения боевых качеств. В простых деревянных луках и луках, усиленных сухожилиями, тетива обычно снималась в неиспользуемое время во избежание "остаточной деформации" дуги и потери силы натяжения.
Одним из древнейших сохранившихся образцов составных луков является западноазиатский "угловой лук", появившийся в третьем тысячелетии до н. э. Этот лук образует тупоугольный треугольник при надетой тетиве и полукруг при полном ее натяжении. Изображения таких луков имеются на печатях из Месопотамии, росписях в египетских гробницах и ассирийских монументальных рельефах. По всей видимости, такая конструкция применялась в течение примерно двух тысяч лет – с 2400 до 600 г. до н. э.
Помимо художественных изображений археологи получили многочисленные образцы составных угловых луков из египетских захоронений. В 1922 г. Говард Картер обнаружил наиболее известные экземпляры в гробнице Тутанхамона. Там находилось 32 составных угловых лука, 14 деревянных простых луков и 430 стрел, а также колчаны и чехлы для луков (налучи).
Первые появившиеся описания действия составных угловых луков не могли объяснить очевидную способность такого лука сгибаться в рукояти. Это свойство абсолютно не соответствует конструкции традиционного длинного лука, который бы сильно вибрировал в руке, если бы его рукоять не была жесткой.
Испытания изготовленной нами точной копии составного углового лука показали, что создается лишь впечатление того, что его центральная часть сгибается. Угол в центре лука жесткий, и лук в действительности сгибается по всей длине своих плеч. При отпускании тетивы не происходит резкого рывка, что позволяет производить плавный и точный выстрел. Чрезвычайно большая длина натяжения тетивы, достигающая 101 см, при которой плечи лука находятся под максимальным напряжением, позволяла, достигать большей дальности выстрела по сравнению с простыми луками второго тысячелетия до н. э.
Угловой лук был широко распространен в Западной Азии вплоть до конца VII в. дон. э., когда скифы объединились с жителями Медии и Вавилона и положили конец существованию Ассирийской империи. Скифы, признанные наездники и лучники, по-видимому, происходили из степей на востоке Украины (территория СССР). Эти кочевники захватили обширные пространства в Азии и от Китая до Греции оставили после себя характерные небольшие бронзовые трехлопастные наконечники стрел размером от 25 до 50 мм.

 
   
Hosted by uCoz