Рычаг рекомендуется испытывать постепенно, прибавляя по нескольку градусов, и наклонять его на полное расстояние только после нескольких испытаний на короткие.
Древние испытывали те же самые трудности в изготовлении рычага для своих больших катапульт, которые испытал я при построении своих малых Моделей[165].
По этой причине их инженеры изготавливали рычаг катапульты из трех продольных элементов.
Вначале они соединяли три гладкие, плотно прилегающие доски, склеивали их и скрепляли небольшими заклепками, а затем обрабатывали скрепленные доски, изготавливая из них рычаг правильной формы и размера.
Лебедки катапульты (рис. 197)
Это наиболее важные детали катапульты, создающие ее движущую силу.
Каким бы мощным ни был каркас катапульты, ее эффективность зависела главным образом от двух лебедок, закручивавших моток веревки, в который вставлялся торец рычага.
На рис. 197 приведены чертежи лебедки и ее поперечины в различных проекциях.
У описываемой мной катапульты размеры лебедок следующие:
Большое колесо — диаметр 14 дюймов (36 см) по верхней поверхности. Его отверстие (для пропускания мотка веревки) 8 дюймов (20 см) в диаметре.
Полная длина колеса 8 дюймов (20 см).
Длина его фланца, который вставляется через металлическую пластину, 3 дюйма (8 см).
Толщина фланца 3/4 дюйма (1,9 см).
Зубчатое колесо — диаметр 6 дюймов (15 см). Длина 4 дюйма.
Каждый выступающий конец осей зубчатых колес составляет 2 дюйма (5 см) по стороне квадратного сечения и 5 дюймов (12,7 см) в длину. На эти концы надевают мощные гаечные ключи для закручивания мотка веревки. См. рисунки на фронтисписе.
Поперечины, прикрепленные поперек отверстий больших колес, в которые пропущены концы мотка веревки, имеют длину 10 дюймов (25 см), глубину 4 дюйма (10 см) и ширину 11/4 дюйма (3,2 см) по верхней части каждая.
Они сужаются до 1 дюйма (2,54 см) в нижней части и, следовательно, немного скошены по бокам, как показано на рис. 197, IV. Эти поперечины вставляются как клинья в прорези, сделанные для их приема внутри больших колес лебедок (рис. 197). Поперечины скруглены на выступающих краях, чтобы не трепать веревку, которую они поддерживают. Естественно, они делят отверстие колеса пополам.
Хотя древние применяли именно такой метод закрепления поперечин, однако я заказал отлить свои лебедки с поперечинами, составляющими одно целое с колесами, а не в виде отдельных деталей.
Пластины из ковкой стали, через которые проходят фланцы больших колес лебедок и на которых вращаются выступающие края этих колес, имеют толщину 1 дюйм (2,54 см) каждая. Эти пластины привинчены к боковым сторонам катапульты (рис. 202).
Круглые стержни осей зубчатых колес (закрепленные на концах шайбами и гайками) также проходят через эти пластины и боковые стороны каркаса катапульты (рис. 197, II).
Напряжение, которое может быть приложено к мотку веревки, закручиваемому усилиями четырех человек, вращающих лебедки катапульты, невозможно себе представить. Оно настолько огромно, что ни один рычаг приемлемых размеров не может противостоять наклоняющей его силе.
Некоторые средневековые писатели описывают устройства, ранее использовавшиеся для уменьшения трения между краями больших колес лебедок и металлическими пластинами, на которых они вращаются.
Однако катапульты, которые построил я, не нуждаются ни в каких дополнительных устройствах (например, подшипниках). Для нормальной работы лебедок вполне достаточно обильной смазки трущихся поверхностей.
Моток веревкиГотовность катапульты к действию определяется по наличию мотка веревки, а также лебедок, установленных по обе стороны каркаса.
В первой построенной мной катапульте я установил моток веревки по обе стороны рычага, но оказалось, что при закручивании лебедками невозможно приложить равномерное напряжение на веревку.
Неравномерность этого напряжения приводила к тому, что отдельные образующие моток веревки толщиной 11/2 дюйма (3,8 см) каждая рвались как гнилые нитки, поскольку прилагаемая лебедками сила действовала на них по отдельности, а не как на одно целое.
После серии экспериментов с разными видами веревок я пришел к выводу, что чем тоньше применяемая веревка (конечно, в пределах разумного), тем более упругим и компактным получается моток и тем менее он подвержен разрыву.
Разрыв нескольких бечевок в большом мотке тонкой веревки не вызывает никаких последствий, но разрыв одной прочной веревки среди мотка, состоящего из дюжины таких веревок, означает заметную потерю мощности.
В древности хорошо знали об этом и изготавливали мотки для катапульт из тонких бечевок и даже скрученных волос[166].
Если не было конского волоса подходящего качества, применялись шейные сухожилия лошадей или быков[167]; я не нашел свидетельств того, что для этой цели когда-нибудь применялась обычная веревка.
Эластичность волос настолько высока, что, как бы туго ни закручивали большой моток из них, было невозможно достичь экстремального растяжения, или предела прочности на разрыв.
По это причине моток из конского волоса всегда можно закрутить до максимума, чтобы обеспечить движущую силу, требующуюся для ускорения рычага катапульты.
Если бы моток обычной веревки был бы закручен до той же степени, он разорвался бы от чрезмерного напряжения.
После испытания разных материалов для мотков катапульты я обнаружил, что веревка толщиной 1/2 дюйма (1,3 см), сплетенная из конского волоса, намного превосходит все остальные.
При отсутствии конского волоса его можно до некоторой степени заменить прочными бечевками из чистого льна, применяемыми при изготовлении парусов.
Если эта бечевка используется для изготовления мотка катапульты, из нее нужно свить веревку толщиной 1/4 дюйма (0,63 см).
Глава LVI
КАТАПУЛЬТА, ЕЕ КОНСТРУКЦИЯ И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ (окончание)
Как изготовить и установить моток катапульты (рис. 199)
Вбейте тонкий колышек в землю на полпути между лебедками. Поместите его вертикально внутри каркаса катапульты. Этот колышек служит для разделения половин мотка в процессе его изготовления, чтобы после окончания работы рычаг катапульты можно было без труда установить в рабочее положение. Поворачивайте лебедки до такой степени, чтобы обе их поперечины встали перпендикулярно земле и на одной линии с колышком.
Затем закрепите один конец веревки, используемой для мотка, в углу поперечины одной из лебедок.
Пропустите второй конец веревки через отверстия в боковых сторонах катапульты и вокруг поперечины противостоящей лебедки, а затем снова обратно, через поперечину первой лебедки. Проводите регулярную намотку туда и обратно, сначала с одной стороны колышка, затем с другой. Старайтесь не скрещивать участки веревки, пропуская их между лебедками. Они должны проходить по отдельности, прямо, быть туго натянуты и находиться в правильном положении с каждой стороны колышка поочередно (рис. 199, А).
Оборачивайте веревку вокруг поперечин лебедок не бессистемно, а в правильном порядке — от одного конца каждой поперечины к ее другому концу и затем обратно.
Когда на поперечину будет намотан полный слой веревки, положите на него полоску бумаги шириной 1 дюйм (2,54 см). Когда будет закрыт последний слой, бумага покажет, где начинать следующий[168].
Теперь колышек можно вынуть и установить торец рычага между половинами мотка. Моток должен выглядеть как на рис. 199, В.
Если моток формируется из конопляных или льняных волокон, а не из конского волоса, его необходимо предварительно пропитать маслом. Это масло сохранит моток и обезопасит его от износа и разрыва; оно также превратит моток в одну сплошную массу, в результате чего при закручивании лебедками его пряди будут испытывать одинаковое напряжение.
Если моток делают из отрезков тонкого шнура по 40 ярдов (37 м) длиной, их необходимо вдеть в несколько больших игл для плетения сетей, которые используют изготовители сетей для ловли сельди. Тогда тонкий шнур можно будет легко пропускать через лебедки туда и обратно.
Например, для изготовления мотка самой большой построенной мной катапульты потребовалось 1400 ярдов (1280 м) шнура.
Если в процессе изготовления мотка применяются более короткие отрезки тонкого шнура, то при необходимости их можно связывать вместе.
Когда моток закончен и рычаг катапульты установлен в рабочем положении внутри него, моток можно закручивать (рис. 199, Q.
Для этой цели служит мощный гаечный ключ длиной 6 футов (1 м 83 см).
