Доклад "Катапульты"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение г. Улан-Удэ

«Средняя общеобразовательная школа №35»

Доклад

«Катапульта»

по предмету «Физика»

10 класс

Подготовил: Дармаев Э.

Проверила: Савельева Е.М.

учитель физики в.кв.к.

г. Улан-Удэ

Содержание

1 Общие сведения……………………………………………………………………………….3

2 Изобретение катапульты……….……………………………………………………………..4

3 Принцип действия катапульты………………………………………………………………..5

4 Современные катапульты..……………………………………………………………………6

5 Литература……………………………………………………………………………………..7

Катапульта

Общие сведения

Катапульта (греч. καταπέλτης, лат. tormentum, catapulta[1]) — греческий термин, которым обозначается любая метательная машина.

Древнеримские авторы называли катапульты «tormentum», от слова скручивать, то есть машинами с торсионным принципом действия. В римское время катапультой (catapulta) назывались именно стреломёты, но к закату Римской империи стреломёты стали называться баллистами, а название катапульт распространилось на все метательные машины с торсионным принципом действия.

В узком смысле, возникшем у римлян, катапульта обозначает двухплечевой торсионный стреломёт, где в отличие от баллисты, стреляющей камнями навесом, стреловидные снаряды запускались по настильной траектории. Буквально слово катапульта, или на древнегреческом катапелтес, переводится как «против  щита». То есть катапульта является оружием, способным пробивать защиту воина на расстоянии. Плутарх сообщал как о некой диковине о специальном доспехе из железа, способным выдержать выстрел катапульты. Александр Македонский при осаде Газы был тяжело ранен в плечо стрелой из катапульты, пробившей насквозь щит и панцирь. Сам Александр применял катапульты в полевом бою. Хотя количество катапульт не было большим, они оказывали сильное психологическое воздействие на противника:

«Машины по данному знаку стали метать стрелы в скифов, скакавших на лошадях по берегу. Некоторые были ранены; одному стрела пробила насквозь щит и панцирь, и он упал с лошади. Скифы испугались стрел, летящих на такое большое расстояние, и того, что богатырь их убит, и отошли немного от берега.»

Такой стреломёт назывался также эвтитон у греков (то есть стреляющий горизонтально, хотя иногда авторы трактуют значение греческого слова как элемент конструкции стреломёта) в противоположность палинтонону (стреляющему навесом камнемёту), также скорпион у римлян. В более широком смысле катапульта обозначала у греков и более поздних авторов все виды античных метательных машин. Диодор, рассказывая об осаде Галикарнаса в 334 до н. э., упоминает о катапультах, стреляющих дротиками. Однако в рассказе об осаде Тира Диодор более широко использует термин:

«Александр установил камнеметные катапульты в соответствующих местах и заставил стены содрогаться от валунов, которые они метали. При помощи стрелометов на деревянных башнях он поддерживал постоянный обстрел всеми видами снарядов и причинял тяжёлый урон защитникам стен.»

У греков слово катапульта обозначала просто метательное оружие, и к слову катапульта они добавляли другое слово, обозначающее вид снаряда (стрела или камень). У римлян значение слова катапульта приобрело вполне определённый смысл. Древнеримский автор I в. до н. э. Витрувий четко относит катапульты к стреломётным машинам, а баллисты к типу камнемётов.

Древнеримский историк Полибий писал о 7 тоннах волос, посланных союзниками в осажденный Синоп для изготовления катапульт. Обычно применялся конский волос, но в случае крайней нужды торсионы плели из женских волос. В основном метательные машины применялись при осаде городов. Когда Сципион взял Новый Карфаген в Испании, то захватил там 75 баллист и 400 катапульт. Видимо из-за более широкого распространения стреломётов название катапульта перешло на все виды метательных машин.

Однако во времена поздней Римской империи стреломёты стали называть баллистами, и с тех пор царит путаница — часто баллистами называют стреломёты (катапульты), и наоборот, катапультами называют камнемётные машины типа онагров. Согласно автору IV века Вегецию на штатном вооружении римского легиона состояло 55 карробаллист, которые представляли собой не что иное, как установленные на повозку стреломёты:

«Обычно каждая центурия имеет свою „карробаллисту“, к которым приписываются мулы для перевозки и по одном человеку из каждой палатки, то есть 11 человек, для её обслуживания и наводки. Чем эти баллисты больше, тем дальше и сильнее они бросают стрелы. Они не только защищают лагерь, но и в поле они ставятся позади тяжеловооружённой пехоты. Силе их удара не может противостоять ни вражеский всадник, одетый в панцирь, ни пехотинец, защищённый щитом. Таким образом, в одном легионе обычно бывает 55 карробаллист.»

2. Изобретение катапульты

Диодор приписывает изобретение катапульты в 399 до н. э. сиракузскому тирану Дионисию I, который собрал ремесленников в Сиракузах на Сицилии, чтобы те изготовили ему передовое оружие. Дионисий положил ремесленникам высокое жалованье, щедро одарял и приглашал к столу, а те в ответ создали катапульты разных видов, изготовили комплекты доспехов, построили новые мощные типы весельных судов. Уже в 397 до н. э. Дионисий применил стреломёты с берега против кораблей Карфагена. Новое оружие нанесло немалые потери и оказало большой психологический эффект на карфагенян. Плутарх в «Изречениях» приводит восклицание современника Александра Македонского, спартанского царя Архидама, при виде стрелы катапульты, недавно изобретённой на Сицилии: «Великий Геракл! Вот и конец воинской доблести! »

Иногда встречается утверждение, что первые катапульты изображены на ассирийских барельефах IX в. до н. э. из Нимруда, однако на барельефах из метательной техники показаны только пращи и луки. В энциклопедической книге об Ассирии автора George Rawlinson «The Seven Great Monarchies Of The Ancient Eastern World» приводится изображение сооружения с барельефа, которое по словам автора напоминает прообраз катапульты, но с такой трактовкой изображения трудно согласиться.

Библия приписывает изобретение катапульт древнееврейскому царю Озии в VIII в. до н. э.: «В Иерусалиме Озия сделал машины, которые были изобретены умными людьми. Эти машины стояли на башнях и на углах стен. Машины метали стрелы и большие камни.» Немецкий историк Дильс предположил, что автор жил приблизительно около 300 г. до н. э. и добавил в предшествующий период современную ему технику эллинистической эпохи. Подтверждений о существовании катапульт до IV в. до н. э. со стороны письменных источников или археологических свидетельств не поступало.

Александр Македонский в походах широко использовал дальнобойные катапульты. Вероятно, его отец, македонский царь Филипп II, впервые применил катапульты в Греции для осады городов Византия и Перинфа, однако и сами эти города оборонялись с помощью катапульт. Уже около 350 до н. э. в афинском арсенале хранился боезапас для катапульт согласно античному списку предметов в хранилище.

3. Принцип действия катапульты

Баллисты для метания камней появились несколько позднее катапульт, впервые упоминаются в походе Александра Македонского.

Средневековая катапульта для обороны крепости (фантастическая реконструкция, включающая многие черты, появившиеся не ранее XIX века, включая конструкцию станка).

Основные сведения об устройстве катапульт и других метательных машин оставили авторы I в. до н. э. римлянин Витрувий, греки Герон Александрийский и Филон из Византия.

В отличие от лука, где кинетическая энергия обеспечивается упругостью согнутых плеч лука, в катапультах и баллистах энергия запасается в скрученных пучках (жгутах) малоэластичных волокон. Рычаг, вставленный одним концом в закрученный жгут, стремится раскрутиться, разгоняя другой конец рычага до большой скорости. Таким образом каждое плечо катапульты состоит из горизонтального рычага, вставленного в закрученный с определённым усилием жгут, а также основания или рамы, куда вертикально крепится жгут. Оба плеча катапульты соединены тетивой, оттянуть которую возможно только с помощью лебедки. Между рычагами установлена направляющая балка для направленного полета метательного снаряда: стрелы в баллисте и камни в катапульте.

Древнеримский автор I в. до н. э. Витрувий в своем трактате «Десять книг об архитектуре» приводит данные о конструкции катапульт:

«Пропорции катапульты и скорпиона зависят от длины стрелы, для которой предназначено орудие. Размер квадратного отверстия, через которое проходят торсионные жгуты, должен составлять одну девятую от этой длины… Жгуты скрученны либо из женских волос или кишок… 
Закрутка жгута осуществляется до такой степени, когда жгут после удара по нему рукой издает ровный мелодичный звук по всей длине, такой же звук должен быть в другом жгуте…»

У греков Герона и Филона все размеры катапульты также привязаны к длине стрелы:

Катапульта стреляет по настильной траектории относительно лёгкими стрелами, обеспечивая высокую точность попадания; баллиста предназначена для поражения групповых целей методом навеса, то есть под высоким углом возвышения, чтобы послать тяжёлый снаряд как можно дальше. Из сообщений античных авторов можно сделать вывод, что из катапульты удавалось прицельно поражать одиночных людей на большой дальности.

Некоторые подробности по устройству катапульт, называя их балистрами, приводит ранневизантийский автор Прокопий Кесарийский: направляющая сделана из железной штанги; стрела вкладывается в выдолбленную деревянную колодку, которая приводится в движение тетивой.

«Когда из этой машины хотят стрелять в неприятелей, то, натягивая при помощи короткого каната, заставляют сгибаться деревянные части, которые являются краями лука, а в ложбинку колодки кладут стрелу длиною в половину тех стрел, которые пускаются из обыкновенных луков, толщиною же больше в четыре раза. Перьями, как у обычных стрел, они не снабжены, но вместо перьев у них приделаны тонкие деревянные пластинки, и по внешнему виду они совершенно похожи на стрелу. К ней приделывают острый наконечник, очень большой и соответствующий её толщине; стоящие по обе стороны при помощи некоторых приспособлений с великим усилием натягивают тетиву, и тогда выдолбленная колодка, двигаясь вперед, выкидывается и с такой силой выбрасывает стрелу, что её полет равняется минимум двойному расстоянию полета стрелы из простого лука.

В работе Афинея Механика, автора I века, цитируются достижения древнегреческого инженера Агесистрата, который послал 70-см стрелу (наименьший калибр стреломёта) на 3 с половиной стадии, то есть за 600 м, а тяжелая катапульта послала стрелу в 177 см за 700 м.

Германский артиллерийский офицер Шрамм в начале XX века строил и испытывал античные метательные машины. Ему удалось метнуть 88-см стрелу катапульты, построенной в соответствии с описанием Витрувия, на 370 м. Эти стрелы пробивали деревянный щит толщиною в 3 см, обитый железом, и проникали на половину своей длины[13]. По опубликованной информации других энтузиастов для стрел длиной от 0.7 до 1.2 м удавалось достигнуть дальнобойности в 300 м.

4. Современные катапульты

В настоящее время катапульты применяются для запуска снарядов и самолётов с авианосцев. Ведутся разработки по созданию катапульт для запуска грузовых космических кораблей с поверхности планет. Запускать пилотируемые корабли не представляется возможным ввиду слишком большого ускорения для живого организма.

Различают следующие виды современных катапульт:

• Гидравлическая катапульта — применялась для запуска самолётов с авианосцев до 1950 года.
• Паровая катапульта — применяется в настоящее время в артиллерии и ВВС. Снаряд или самолёт разгоняется под действием сжатой парогазовой смеси.
• Электромагнитная катапульта — Проходит испытания в ВВС США. Также возможно в будущем будет применяться для запуска грузовых космических кораблей с поверхности планет. Объект разгоняется под воздействием электромагнитного поля.
• Рельсотрон - Разновидность электромагнитной катапульты.

5. Литература

• Катапульта / Н. Ф. Азясский // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
• Виоле-ле-Дюк Эжен. Осада и оборона крепостей. Двадцать два столетия осадного вооружения / Пер. А. А. Цыпленкова. — М.: Центрполиграф, 2009. — 378 с.: ил. —ISBN 978-5-9524-4239-9.
• Кэмпбелл Данкан Б. Искусство осады. Знаменитые штурмы и осады Античности / Пер. с англ. О. В. Серебровской. — М.: Эксмо, 2008. — 224 с.: ил. — Серия «Военная история человечества». — ISBN 978-5-699-27073-6.
• Носов К. С. Осадная техника Античности и Средневековья. — СПб.: Полигон, 2003. — 368 с.: ил. — Серия «Военно-историческая библиотека». — ISBN 5-89173-222-X.
• Носов К. С. Осадная техника. Античность и Средневековье. — М.: Эксмо, 2010. — 328 с.: ил. — Серия «Военная история человечества». — ISBN 978-5-699-42199-2.