ТРИ АРБАЛЕТА изображены на картине итальянского художника XV в. Антонио дель Поллайоло "Св. Себастьян". Один стрелок целится из арбалета, два других натягивают тетиву, используя арбалетное "стремя", поскольку для натяжения тетивы требовалось большое усилие. Картина хранится в Национальной галерее в Лондоне.
ФРАНЦУЗСКИЙ БОЕВОЙ АРБАЛЕТ XIV в. и две стрелы к нему из коллекции музея Военной академии США в Вест-Пойнте (шт. Нью-Йорк). Натянуть тетиву такого арбалета вручную было невозможно, поэтому на заднем конце станка, или ложи, устанавливался ворот. Ложа имеет длину 101 см, ширина арбалетной дуги 107 см, длина стрел примерно 38 см.
АРБАЛЕТ состоит из изогнутой дуги, тетивы, зацепного зуба (за который цеплялась тетива) и спускового рычага. При нажатии на рычаг зуб отпускал тетиву, и стрела вылетала из арбалета. Упор фиксировал положение механизма натяжения, с помощью которого тетива отводилась назад. Конструкция механизма натяжения – один из ранних примеров использования зубчатой передачи.
ПАРАДОКС СТРЕЛКА частично объясняет, почему при стрельбе из арбалета использовали короткие стрелы. Парадокс демонстрируется для случая, когда стрелок использует стрелу от обычного лука. Во время прицеливания (1) стрела расположена по одну сторону лука. Линия прицела проходит вдоль стрелы. Однако, когда стрелок выпускает стрелу (2), сила, с которой тетива действует на нее, заставляет двигаться хвостовую часть стрелы к центру лука. Чтобы стрела сохранила свое направление на цель, она должна изогнуться в полете (3). На первых нескольких метрах полета стрела вибрирует, но в конце концов ее положение стабилизируется (4). Необходимость в гибкости лучной стрелы ограничивает количество энергии, которую можно ей сообщить. В отличие от нее арбалетная стрела должна быть более короткой и жесткой, поскольку арбалет сообщает ей значительную энергию. Такие стрелы обладали также лучшими аэродинамическими свойствами.
СПУСКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ арбалетов имели различную конструкцию. В Китае 2000 лет назад использовался механизм (a) с зубом для зацепления тетивы, который крепился на той же оси, что и спусковой крючок. Изогнутый промежуточный рычаг соединял обе детали, за счет чего спуск производился легким и коротким нажатием. Справа показано направление движения тетивы при спуске. На Западе спусковые механизмы впервые стали применяться в катапультах (b). В этих механизмах при отпускании тетивы зуб не опускался, а поднимался. В средневековой Европе самым распространенным был механизм со спусковым колесиком (c); его положение фиксировалось простым спусковым рычагом, который зацеплял за выемку внизу колесика. При нажатии на такой рычаг арбалет мог смещаться с прицельного положения. Со временем во всех конструкциях спусковых механизмов стал использоваться промежуточный рычаг, облегчавший спуск.
ТИПЫ СТРЕЛ для луков и арбалетов: обычная стрела для боевого длинного лука (a); использовавшаяся римлянами стрела (b) для катапульты, похожей на арбалет; типичная стрела для средневекового арбалета (c) и две разновидности стрел для катапульты другого римского образца меньшего размера (d). Под изображениями стрел приведен их вид со стороны хвостового оперения и вид со стороны острия.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ в аэродинамической трубе пяти типов стрел, изображенных на верхнем рисунке. Испытания проводились при участии автора статьи в лаборатории аэрокосмических исследований Университета Пардю. В расчетах, выполненных У. Хикамом, принималось, что начальная скорость каждой стрелы составляла 80 м/с. Хотя такую скорость вряд ли имели стрелы для длинного лука, принятое значение было удобно для проведения сравнительного анализа.