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古代投石机的射程和准确度靠什么控制?

那肯定不是这么简单的,或者说攻城武器出现在了人类历史上后,就一直是军事史上技术门槛非常高的门类,是真正意义上物理学照亮世界的例子(确信)

比如说马其顿王朝著名军事工程师,有智者之称的理科军神利奥六世,在其所整理的《战术学》(Tactica)里就简明扼要的写了野驴砲和弩砲,这类扭力式投石器的工作原理和射程控制,那就是控制扭力这一变量

"筋束缠绕次数决定张力,缠绕七圈射程可达 300 步(约 450 米)"(Leo VI, 第 19 章)

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希腊世界从古典时代的神话中就一直有塞拉古的狄俄尼索斯,为了抵抗迦太基人的进攻而发明了弩砲的传说 ,而有着相对于周边文明更高数学水准的希腊人,在历史上也确实把这种传统艺能玩出花了,所以这可不是瞎扔砸城墙的。

我们话说回来,调整投石机的射程和瞄准,本质上其实就是用控制变量法,刚才说了控制扭力的变量后,还有什么是能决定射程的呢?

公元一世纪的希罗在《机械学》(Mechanica)中提到了利用木楔控制射击角度,并依靠弩砲的准心、照门来瞄准的记录

"在弩砲滑槽末端刻凹槽为照门,投射前以木楔调节仰角,使照门、准星与目标三点成线。"

同时代的弗朗提努斯所著的《谋略》(Strategemata)则写了罗马人会使用一种名为hodometer 的测距车,来估算目标与投石机的距离。

"以车轮转数推算至城墙步数,据此设定弩砲扭力弹簧圈数。"

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依靠着这些技巧,古典时代地中海世界的弩砲虽然投射弹药的重量有限,但是已经可以认为是具有了很大操作和调整空间的武器了,而根据雅典国家技术大学在 2007 年,使用羊筋等材料复刻的弩砲,在 150 米的射击散布已经可以做到小于 3 米。

而为了打破弹药重量这一制衡,到了中世纪世界各地都开始以更高效的杠杆式投石机,代替前者从而对付同样水涨船高的各种防御工事,比如中国宋朝的梢砲,《武经总要》有载

“凡砲,用百人拽,大者二百人…拽砲手听鼓声齐力,砲梢起而石发。”

可以看出,梢砲本身就是一种需要大量人力配合驱动的武器,依靠鼓声和发号指挥节奏本身就是一种对精准度的控制。

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同样的,因为使用了人力所以砲手还可以依靠着杠杆原理中,力臂长短来控制射程,为此宋军甚至会在砲的杠杆上设置定砲尺作为参考,依靠臂的长短控制,同样是《武经总要》记载

“砲梢末端刻尺度,砲手依尺调整拽索人数,每增十人射程增二十步。”

也是因为有了这些技术准备,所以在日后南宋联蒙灭金,逼得金哀宗出逃蔡州时,《金史·赤盏合喜传》还记载

“宋军砲石重十二斤,射程二百五十步(约 390 米),昼夜发砲,城堞皆碎。”

这种类似标尺的技术在日后也一直被应用,不光是用在了元军得到的回回砲也就是配重式投石机上,也在后来的明军中有了延续,洪武八年(1375 年)《明太祖实录》中记载

"凡砲,五百斤砲配石弹重二十斤,射二百步;千斤砲配弹四十斤,射三百五十步…砲手需熟记砲表,战时依令调整。"

除此以外,抛射的角度也很重要,希波克拉底最早发现了我们最熟悉的抛物线原理,也就是我们所熟悉的 45°抛射角度,也被日后很顺滑的用到了攻城武器的实战之中。

比如 9 世纪的数学家和发明家阿尔 - 拉齐(Al-Razi)在《战争机械之书》提到

"射程与配重质量、下落高度成正比,与投射物重量成反比,当夹角 45 度时最远。"

同时他还提到了关于风向测定的相关影响

“若风自右来,砲架左移半步;逆风时减拽索五人。”

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这些记载都成为了后来伊斯兰世界改进配重式投石机的重要材料,对于东西方投石机的演化都起了非常重要的作用。


这里是浣熊君,一个在知乎撂地的闲散作者

为什么白人特别喜欢印度的灵修之类的概念?英国首都 London 的英式发音更接近于“兰登”,为什么要翻译成莫名其妙的伦敦?「剧透」从什么时候开始被视为不道德的行为?

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