问题:古代没有弹簧,抛石机是怎么弹出去的?

译者:黄锴

回答:

审阅:刘晓、锤盾历史复原俱乐部

其实古代是有弹簧的……

顾问:[英]杰里米·布莱克(大英帝国勋章获得者)

好吧……还是说说抛石机的事情吧。

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抛石机(或称投石机),是金属火炮成熟之前古代最具威力的重型远程攻击武器,中国古代称之为机石、投石、发石、飞石、抛石,或写作“礮”、“砲”,在火药出现以后又演变为火字旁的“炮”。其以结构方式可划分为扭力弹簧抛石机(罗马式弩炮)、弹力抛石机(床弩型)和杠杆抛石机三种,而其中以杠杆抛石机威力最强使用时间最久。

罗马帝国的力量以其军团作为象征,但罗马不仅仅只依靠重步兵建立了这个庞大帝国——囊括了从直布罗陀到巴勒斯坦与埃及的地中海世界,同时向北进入日耳曼尼亚,并最终抵达不列颠。罗马军团携带的投射武器——各种各样的投石机,在防御战和攻城战中为军团提供支援。

地中海地区自古希腊时代,约在公元前399年发明了扭力弹簧投射器.这是一种利用马鬃、皮绳或动物肌腱产生的扭力作为动力,驱动弩臂带动弓弦,抛射弹丸或箭矢的远程攻击武器。它主要分双臂的弩砲和单臂的投石机两种类型。希腊人设计的双臂弩炮能够将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。

投石机

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罗马投石机由希腊投石机发展而来,经过罗马工程师多年的改进,发展为数个不同的类型。野驴式投石机的结构和演化是非常典型的。它被安置在矩形底座上,可以在投臂末端安装投石索,或在投臂上安装一种“勺子”,能够容纳石弹。石弹通过杠杆“投掷”出去。大部分证据表明,投石机的矩形底座上没有车轮,但后期的设计增加了车轮,增加车轮的时间可能在西罗马帝国后期。

双臂弩砲

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单臂投石机,亦称为“野驴”、“石弩”

公元1
世纪,野驴式投石机
。“野驴”尽管尺寸各有不同,但基本设计都是相同的。它既可以部署在陆地上,还能部署在战舰上。野驴式投石机在投射石弹时,其投臂会弹跳,故而得名。这种投石机在整个中世纪被西欧人和东罗马人沿用。

这种武器在罗马帝国时代(公元前27年—公元395年)得到推广。罗马帝国最强盛时期疆域横跨欧亚非三洲,西起西班牙、高卢与不列颠,东到幼发拉底河上游,南至非洲北部,北达莱茵河与多瑙河一带,地中海是其“内湖”。因此扭力弹簧投射器也在整个环地中海地区普及开来。

投石机的绰号是“野驴”,原因是发射的时候,它会发生弹跳。有些文献认为,投石机直至公元4世纪才投入使用,但令人难以理解的是,为什么这种简单有效的投石机没有在更早的时候发明。

但是在罗马帝国晚期,大型投射机械的储能手段出现了从扭力向张力转变的趋势,即放弃以扭转纤维绳束转力的扭力弹簧结构而改用结构更加简易的弹性弓弩投射器(中国称床弩)。到公元4至5世纪时,罗马帝国前线堡垒防御中,弓弩投射器已成为基本装备。

野驴式投石机发展出不同的规格,可能是以投射石弹的重量进行分类(火炮的分类方式是在14世纪之后,甚至19世纪才出现)。随着大型投石机的出现,砲手人数无疑会增加。它是卓有成效的投射武器,并用金属进行加固,这种武器一直在东罗马军队以及中世纪的欧洲军队中沿用。

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弩砲

弹力投石机

弩砲或者“射矢弩”是能投射多种规格大型箭矢的器械,箭矢规格取决于弩砲大小。这一类器械的例子有很多,其砲手的数量取决于弩砲的规格。早期的希腊弩砲被称作“石弩”。无论是否可以投掷各种重量的石弹或者箭矢,它们全部都被设计成大型弩的样式。最常见的弩砲可以投掷60磅“砲弹”。这是一种以扭力为“动力”的投射武器,随着罗马帝国在战争和攻城技术方面的进步,它变得越来越精密。它和小型的箭矢发射器一样,采用了一种组装之后十分坚固的弩机结构,并且用金属部件加强,加固了所有应力点。这种类型的弩砲既有效又致命,是罗马军队在攻城战中如此成功的原因之一。

公元395年,罗马帝国分裂为东、西两部,实行永久分治。东罗马帝国即拜占庭,而西罗马帝国在公元476年时因内忧外患而覆亡,被新崛起的日耳曼蛮族分支哥特人所占据。他们在西罗马帝国废墟上建立了多个哥特人国家。由于哥特人政治、社会、经济结构落后,中世纪早期的国王们没有罗马皇帝们的威权和财富,无法长期供养一群熟练的军事技术人员和维持大量的随军攻城装备。罗马人的双臂式扭力投射机,因制造、维护和操作都需要很高的技巧和知识,在罗马帝国末期都已趋于淘汰,更不要说中世纪初那些连大型装备都少得可怜的军队。单臂式扭力驱动的“野驴”投石机,尽管同样也要依赖于筋腱绞索,但结构与制造则简易得多,因此在中世纪时期还得以保留,但数量并不多。这种单臂扭力投石机与弹力投石机的单位投射量均不大,因此在中国的牵引式杠杆抛石机传入后,以其结构简单维护易、射速快,抛射弹重大等特点,很快便取代地中海地区与西欧的传统投射器而占据主力地位。在第一次十字军东征以前,牵引式杠杆抛石机基本已经成为地中海周边伊斯兰、基督教国家军队唯一的重型远程投石机械砲(李约瑟《中国科学技术史》第五卷第六分册182~183页)。欧洲现存最早的牵引式杠杆抛石机图像,便是十字军攻打耶路撒冷的次年即1100年,绘制于加泰罗尼亚法属巴塞罗那伯爵领,现存于意大利都灵皇家图书馆。

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公元1
世纪,弩砲
。弩砲是大型箭矢投射武器,在野战和攻城战中都很有用,它比弓弩和腹弩都大,因此操纵它的砲组规模也较大。为了便于运输,所有攻城器械都能分解并打包,并能在必要时就地组装。

围攻耶路撒冷

射矢弩

杠杆抛石机是利用杠杆原理及离心力作用,以抛射的方式,将一切可以杀伤目标的物体(包括石头、火药炸弹,甚至是带有疾病的牲畜或人)砸向敌方人员或军事设施的重型远程攻击战具。其主要结构有作为主体的砲架底座、架设于砲架之上可纵向转动作功的杠杆炮梢、系于炮梢尾端用于承载抛射物的皮弹兜。而动力部分,则在炮梢前端根据需要系上数量不等的砲索或挂载重物,以人力拉拽或通过重力下坠来提供,由此而分为牵引式(人力拽索)杠杆抛石机(traction-trebuchets)和配重式(平衡重锤)杠杆抛石机(Counterweight
Trebuchet)两种。

罗马人也使用这种发射箭矢的小型扭力弩砲,在战斗中由两名砲手操作。这是一种简单的弩砲,在近距离内非常有效。这种“型号”的弩砲既是一种全新设计的野战武器,也是对旧弩砲的改进,可以使用不同重量的箭矢。军团可能会为所属的每个百人队都配置一具射矢弩。它有时会部署在战场的显要位置,有时则部署在能够掩护砲手的掩体“阵地”中,因为射矢弩本身并无法为砲手提供保护。

牵引式,通常也叫人力抛石机,起源于中国。其最明显的特征是在杠杆砲梢的前端系有数量不等的砲索,操作时由数名乃至数百名拽砲手同时用力向下拉拽激发,炮梢后段就会像跷跷板一样猛地翘起,系在尾端的皮弹兜一端脱钩,将“砲弹”发射出去。牵引式杠杆抛石机的弹重可由数斤至数百斤不等,射程可达三四百米。整个操作过程相当简短,一个熟练的砲手团队可以每分钟发射5~6个次。它的结构也比较简单,基至可以在战场临时制作,这使得它非常容易得到推广。

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公元1
世纪,射矢弩
。射矢弩是一种简单的弩砲,通过类似大型弓弩的方式发射箭矢般的砲弹。砲手由一人或两人组成,既可以部署在要塞或营寨的墙垣上,也可以部署在桨帆战舰上。

中国牵引式杠杆抛石机

腹弩

一份现存的伊斯兰史料,支持了配重式杠杆抛石机是由穆斯林在中国式人力抛石机上改良而来。在公元1187年,由名为穆尔达•本•阿里(Murda
ben
Ali)的穆斯林献给萨拉丁一份关于各种武器、战斗技巧和围城方式的军事图册,其中一幅设计草图便是一台配重式杠杆抛石机,这是目前为止最早的。

腹弩是一种以复合弓作为动力的早期弩炮。这类武器可能是在公元前4世纪发明的,由于体积较大,在部署之后便很难移动。有些型号一次发射一支弩箭,而另一些能够一次发射两支。这种弩炮只使用少量金属部件,使用“尾部”配置的绞盘上弦,这点与之后的投石机相同。

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穆尔达•本•阿里绘制的配重式杠杆抛石机

公元1
世纪,腹弩
。腹弩是射矢弩的放大版本,可以发射两枚较大的箭矢。这也是一种简单的弩砲,其优点是可以部署在任何地方。它的弓弦仅靠人力无法拉开,需借助其尾端配置的绞盘。

回答:

扭力手弩

古人是极善于学习的,其实这个学习用英文的“study”来形容更为妥帖,它还有“研究”的义项。古人在学习、研究一事上,触类旁通的本领实在令后人叹为观止。

木制的扭力手弩大约在公元100年左右开始使用。木材是所有弩炮的主要制作材料,但后来更多使用金属材料,因为它比木材更坚固,能更好地保障弩炮的结构强度。投石机在持续射击后会磨损,因此需要专业的武器工匠,以保证投射武器能持续工作,尤其是在攻城战等需要长期持续火力的场合。扭力手弩得益于金属结构和以金属加固的木质结构,这无疑能为军团带来技术上的飞越。

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公元1
世纪,扭力手弩
。扭力手弩是另一种比弩炮和射矢弩更加先进的弩型投射武器。它使用绞盘上弦,体积小到足以部署在营地墙垛上。值得注意的是,由黄铜制成的扭力机匣象征着投射武器的技术进步,较老的型号则是木制机匣。

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攻城塔

相较于热武器,中国人更擅长的是冷兵器,小到刺人脏腑的刀、剑,大到攻城拔寨的云梯、弩车、投石机之流,可惜经近代的热武器洗礼之后,我们或许还能见到刀剑,弩车、投石机之流却已经销声匿迹了,我们仅能从存余的史料中才能领略到它坠石毁城的锋芒了。

对于任何攻城的军队来说,足够多的攻城塔是不可或缺的重要器材。建造这种塔楼是为了让部队能够逼近敌军要塞城墙,以便寻找城防的薄弱点。如果这一作战企图成功,军队将通过城墙顶部的一个小入口突入要塞,打垮守军,并尽快让尽可能多的军队攻入城市。这些塔楼的顶部都建有一座吊桥,吊桥降下时,桥面会搭在城垣的胸墙上。然后,在塔顶层待命的军队将冲过这条通道,攻占要塞城墙。其他友邻部队将从攻城塔背面的楼梯登上城墙,不惜代价保证攻城部队的兵力数量。

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公元1
世纪,攻城塔
。对于研究中世纪战争的人来说,这种被希腊人及其他古代军队所使用的攻城塔,是令人熟悉的经典设计。罗马攻城塔与西欧军队在攻城战中使用的设计有着明显的相似之处。它的使用很简单:将它推到城市或堡垒的墙壁附近,然后放下吊桥,搭在敌方城垣上,军队越过吊桥进攻,在城墙上占领立足点。

中国古代城池林立,人们对城池的修建可谓熟极而流。尽管因为时间侵蚀、人为破坏,古城墙大多湮灭在了历史长河中,但仍有少数存留了下来,让后人领略到古人智慧的一二。古城墙最经典的例子,莫过于长城。管中窥豹,略见一斑,要以冷兵器攻破一座城池,其难度可想而知。投石机作为攻城拔寨的大杀器,在古代战争中几乎是必不可少的一种兵器。

这些塔楼比靠墙部署的云梯更加有效,能够在突击部队登上敌方城垣之前,为其提供相当保护。塔楼的外侧三面披有兽皮,以保护它免受敌方火攻,而且塔楼是可以移动的,能够在敌军投射武器和砲石的射程之外建造并组装。借助安装在塔底的大型车轮,士兵可以将攻城塔推至被围攻的要塞城墙前。

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攻城锤

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攻城锤是自古典时代以来的攻城武器,其设计是为了撞塌敌人的城门或是在城墙上撞出一个洞,导致城墙上部因为自重而坍塌,形成突破口,让攻城部队能从地面突入堡垒。有趣的是,许多古代攻城锤都使用铁制锤头,整个罗马时代都沿用了这一设计。

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