抛石机
古代用于围攻和防守要塞的武器
抛石机(配重式投石机)是古代一种远程重型战具,应用于攻击防守战中。它是一种木制机械装置,运用杠杆原理和力学原理抛射石弹或发射药弹来打击对方人员或军事设施。在中国抛石机又名“礟”“砲“”投机”“发石车“’“拍”“抛车”等,这些名称出现在抛石机发展的各个历史时期,每一种名称与当时它的具体形制与应用紧密相联。
抛石机可以分为人力抛石机、弹力抛石机、扭力抛石机和配重式抛石机4大类。其中,人力抛石机是由中国发明,采用杠杆原理。在中国战国时期在战争中开始使用抛石机。在隋唐人力抛石机传播到国外。宋元时期抛石机发展达到一个鼎盛时期。直到明代管状火器在军队中普及后,各种重型火铳、火炮取代了抛石机在城池攻防战中的地位。在公元前4世纪,古希腊人在远程机械武器腹弓的基础上发明了弹力抛石机。公元4世纪,古罗马人发明了靠扭力发射的扭力抛石机。发展至11世纪至12世纪,东地中海地区出现了一种新型抛石机——配重式抛石机。宋元易代之际,在襄阳之战发挥巨大作用的“回回炮”,很可能就是这种配重式抛石机,同时它也代表着抛石机发展史上的最高水准。
抛石机作为一种大型攻远的武器装置,它的主要功用就是用来发射坚硬重物如石弹去摧毁敌方的坚固物体。作为一种古代重型远射武器,抛石机在古代战争史上发挥了重要作用。在古代兵器时代,抛石机的作战优势,不亚于火炮在近代战争中的作战优势。它的广泛应用改变了古代战争的作战面貌,促进了古代战具技术的进步。发射药应用于战争之后,抛石机充当了其远投载体的作用。
发展历史
技术起源
桔槔是中原地区民间一种非常古老的提水装置,最古老的桔槔可推溯至夏商时代。桔槔是一种简单的机械提水装置,它通常设立在井或沟渠边,由两根木柱支撑着一件横木,一端系重物(或用手拉),另一端悬以水桶,使两端上下运动,这样可以将水桶提至提水者所需的高度。这实质上是一种配重式装置,它利用杠杆及物体的惯性原理,大大减轻了提水者的劳动强度,这种装置直至20世纪时还广泛应用于民间。抛石机是用粗木柱连接成砲架,砲架上面置横轴,轴中间夹抛杆,抛杆顶端系绳索,末端系石弹,使用时装好砲架就能投入战斗。桔槔与抛石机在形状上与技术上都有很大的相似性,都是一根长臂在支点上摆动,利用惯性力提起重物。南梁侯景叛乱时,侯景军:“又于船上置木桔槔,聚茅置火,以烧水栅。”就是用木桔槔装置来发射点燃的茅根进行火攻。桔槔与抛石机在技术上的共性说明抛石机在技术上的直接起源就是桔槔。
在中国的发展史
先秦初步应用时期
在中国古代,抛石机何时被用于军事战争充满争议,目前有春秋时期和战国时期两种说法。春秋说的论者常引用《左传·桓公五年》中的“旝动而鼓”与《史记·白起王翦列传》张晏注引《范蠡兵法》“飞石重十二斤,为机发行三百步”两条史料。但前者是汉儒对先秦典籍的解释,而后者所引的《范蠡兵法》可能是汉人伪作,均不够可靠。因此有论者认为:“古代的人力抛石机,尽管可上推到春秋时代,但大致以西汉作为下限,较为可靠。”相反支持战国说的史料比较多。较为详细的有《墨子》一书。《墨子·备高临》详细介绍了守城器械“藉车”的形制,可以确定这是一种杠杆式抛石机。书中记载,可用它投掷装有炭火的“水甬”来打击攻城敌军。
战国抛车由砲架、砲索、砲轴、砲稍、弹兜几部分组成,已基本具备中式杠杆式抛石机的主要特征。不过这种用木桩将一部分炮架打入地下的原始抛石机无法移动,主要用于城池防御。从功能上看,有点类似于16世纪至17世纪固定在城墙之上的红夷大炮。在今天看来,战国时期出现的原始抛石机存在诸多问题。首先,投入人力过多,初代抛石机操作还主要依靠人力,甚至需要几百人共同操作以绳子拉动用于弹射的拉杆,发射石弹;其次,初代抛石机无法移动,只能进行定点攻击,射程也受到极大限制。总而言之,由于设计较粗糙笨拙,初代抛石机不仅威力一般,而且抛射距离也有限,以至于这种重型远程兵器在战国战场上的地位并不算高。生活于战国中期的著名军事家孙膑将兵器排名,抛石机的地位还排在驽之后。
秦汉至隋多样化发展时期
尽管诞生较早,但自先秦至两汉,关于抛石机的记载尤其是战例一直十分稀少。第一个确凿的战例是官渡之战。此战曹军使用了“霹雳车”。官渡之战是历史上第一次清晰地记载抛石机应用于战争的战例,抛石机在战斗中发挥了极大的威力,取得了显著的战果。曹操的抛石机形状与墨家的并无很大区别,不过曹操根据实际作战的需要,为避免阵前组装抛石机之时遭到敌方攻击,创造性地将抛石机底座下装上轮子,建造成可移动的车形,作战时推出即可发射,这就是所谓的“霹雳车”。这是一项极富创造性的改进,它大大提升高了抛石机的机动性,对后世抛石机的发展有极大的影响。从官渡之战之后,抛石机作为一种远程重型进攻武器在战争中广泛使用开来。这个时期,抛石机主要用于攻城作战中,多与其它攻城工具结合使用。抛石机在技术上还不是十分成熟,它的射程还不是很远,所发射砲弹的重量有限,因此,它的威力还不是太强。但是,较之其它的攻城工具,它所造成的破坏及震慑力已经是最强大的。
鉴于抛石机频繁的使用及它的巨大破坏力,一些军事技术家甚至已经开始研究如何对付它。由于抛石机不能连发,射出一颗砲弹后需花费较长的时间去装下一颗砲弹,于是防御者采用了蒙湿牛皮缓冲的方法来减小砲弹所带来的破坏。防御者在砲弹有可能落到的建筑物上面悬挂起湿牛皮,砲弹飞来后,落在湿牛皮上,坚韧的湿牛皮将之弹起,再落下来。经过湿牛皮的缓冲,砲弹再落到建筑物上时其冲击力已大大减小,对建筑物所造成的破坏也小了许多。在实战中被证明这是一种很有效的对付抛石机的方法。进攻技术与防御技术是相互克制但又相互促进的两个事物,随着防御技术的进步,抛石机制造技术也在不断的改进之中。魏国马钧以善于制造机械而出名,针对抛石机单发能够被有效防御的缺点,他尝试着作了改进,设计出一种能够连发的抛石机。只是很可惜,马钧的这个发明没有得到政府足够的重视,只是流于试验;而且自马钧后,也没有人再进行过类似的设想和创造。
南北朝时期,关于抛石机使用的战例频繁地出现,这个时期抛石机在技术发展上有一个显著特点,就是它经过改进后应用于水战。这一时期,出现了拍舰。拍舰就是在船上装置抛石机,用它来发射石弹以击毁对方船舰的战舰。所谓因时因地制宜,拍舰的出现无疑是抛石机在发展上的一次突破性的革新,它意味着在水战中也可以展开重型的攻击,这给战争防御又带来了新的考验。
魏晋南北朝时期,由于战争频繁,抛石机的使用相对也较多,但是,也正是由于战争频繁,朝代更换周期快,所以,政府并没有精力去研究这一武器,主要是依靠将领技师个人的努力去改进它。从总体上来看,这一时期抛石机的发展仍取得了显著的成果,射程有所提高,抛射物重量增加,由陆战发展为应用于水战。它的作战效果也得到了军事将领的认可,这一切都为抛石机的进一步发展奠定了良好的基础。
唐朝逐渐标准化时期
唐朝时期,中原地区在包括军事技术在内的多种技术方面都取得了远远领先于当时其他各国的先进水平。而唐朝统治者的不断的对外扩张,也使得抛石机在这一时期得到很大发展。这一时期抛石机的使用具有规模化、大型化、标准化的趋势。关于隋唐抛石机的形制,记载最详的是唐人李筌所著《神机制敌太白阴经》卷四《攻城具篇》。《太白阴经》将抛石机称为“砲车”,对抛石机进行了详细描述:“砲车,以大木为床,下安四轮,上建双陛,陛间横栝,中立独竿,首如桔槔状,其竿高下长短大小,以城为准。竿首以窠盛石,小大多少,随竿力所制。人挽其端而投之,其车推转逐便而用之,亦可埋脚着地而用。其旋风、四脚,亦随事用之。”通过这段文字可以清楚地了解当时抛石机的具体形状结构。这段文字基本将三国两晋至唐朝数百年间,牵引式杠杆抛石机发展成熟后的结构和种类做了总结,这种重型武器不仅结构简单,容易操作,而且随着不断发展改进,射速也大为提升。“埋地而用”者为防御式定点攻击抛石机,“旋风四脚”者则是可移动,用于攻城的抛石机。
唐朝时,抛石机的制作已有了一定的具体标准,而且形制也不再是单一的,它的具体形制随着作战的需要可进行调整,以适应具体战争的要求。这使得笨重的抛石机有了较强的机动性和灵活性,也更能适应战斗的要求。抛石机发展至唐,已有了一定的形状与制度要求。而且,那时的砲弹也已有了固定的形状与大小,不同的抛石机配以不同的砲弹,抛石机的应用已经规范化与标准化。唐朝,抛石机已经成为军队中的常规武器装备,进入了规范化的发展之路。
中式抛石机在国外的传播
隋唐中原王朝对外交流十分频繁,为各种技术的传入与传播提供了良好的条件。时而发生的边疆战争,更推动了军事技术的交流。中世纪之前西方的投射器械,主要是弩(弩炮)和扭力式抛石机(catapult),这两种可以发射石弹的军事器械的原理都是利用扭力。而中原地区古代的抛石机,一直利用杠杆原理,并由多人拽索提供动力,直到宋元时配重杠杆式抛石机传入中国。鉴于中西方投射器械血统的不同,中世纪时拽索杠杆式抛石机在西方的出现显得令人注目。多有论者认为,这种抛石机是从中国经由阿拉伯传向欧洲的。对这一问题论述最详的著作是《中国科学技术史》第5卷第6分册。作者举出了几个阿拉伯军使用杠杆式抛石机攻城的例子用以佐证。中文史料也记载了阿拉伯在中亚扩张战争中对抛石机的使用。在中国西南方向上,吐蕃至迟在8世纪后期已经掌握了抛石机技术。天竺当时也掌握了抛石机技术。而在中国东面,新罗高丽至迟分别在6世纪中叶和7世纪中叶掌握了抛石机技术,抛石机技术还经由朝鲜半岛传入了日本
宋元高度发展时期
宋元时期是抛石机发展的一个高潮时期。频繁的战争使抛石机得到广泛的应用,而火药武器的应用又为抛石机的发展注入新的推动元素,抛石机的发展无论在种类上还是在技术上都超越前代达到一个鼎盛时期。宋代成书的《武经总要》一书对当时的抛石机作了最详尽的记载。书中共记载了16种抛石机,并对其中多种的结构形制以及使用功能效果都有详细记录。
至宋代,抛石机的发展更加规范。抛石机的制造包括每一个部件的尺寸都有了更具体的规定,如对单梢砲和双梢砲的底座所用木柱长短都有不同的规定,抛石机的生产走上了工艺化、程序化的道路。这样做的好处是不言而喻的,它使得同种型号的抛石机所需的部件相同,制成后的形状大小也相同,这样可首先制造出抛石机的每个部件,再组装好,有利于大规模的生产,在维修时也方便。同时,在严格的工艺程序要求下,也能保证每架抛石机的质量。更可视每场战役的不同之需选择不同种类的抛石机,以适合战斗的要求。宋代抛石机所用砲弹更是有着严格标准,是根据规定的标准加工的形状大小有固定要求的石弹,不同种类的抛石机配以不同的砲弹,大量的统一规格的砲弹事先制成,既有利于大规模战斗的需要,也使得抛石机的打击更精确,射程更远,从而增加了威力。
过去抛石机的抛竿大都是由一根木柱制成,这样抛竿承重量有限,也容易断裂,这就使得抛射物的重量受到限制,从而削弱了抛石机的威力。也不耐长期的使用。宋代的抛石机的抛杆由单梢向多梢化方向发展,出现了双梢砲、五梢砲、七梢砲。这些梢是根据所抛射石弹的重量增加而增加,由数根经过特殊加工的长木捆在一起。这种复合梢既坚固又富有弹性,可极大增强耐重力。原理上是梢越多,所抛射石弹就越重,抛石机的威力也就越大。复合梢的出现是一种创新,它能将更重的砲弹射至更远的目标,极大地增强了抛石机的打击威力。
火药武器于最初出现之时,就与抛石机自然地结合起来,利用抛石机作为它发射的载体。因为早期的发射药武器主要是直接利用火药本身的燃烧或爆炸威力去打击对方,这样在施放时如双方距离太近容易损伤自己,而利用抛石机则解决了这一问题,抛石机可将火药弹抛向远方去打击敌人的目标,这样可充分发挥出火药武器的威力又不伤害自身。抛石机也由单纯依靠石弹重量的砸击破坏发展到发射药弹燃烧爆炸的破坏。
宋元时期,抛石机的射击瞄准方法发生了转折性的变化,由直接瞄准变为间接瞄准,即定放技术。早期抛石机在攻守作战时,都是将抛石机直接安放在敌方阵地之前,这样容易遭到对方的直接攻击,打击对方之时也要躲避对方的打击。大大降低了抛石机的作战效果。1126年开封市失守后,陈规提出“守城之砲不可安在城上”,陈规指出将砲架设于敌人不能目视之隐蔽地,由一个观测员观测砲弹所落之地来指挥砲手修正以达到精确射击的方法就是间接射击,所用的是定放技术。这增强了抛石机的隐蔽性,也提高了射击的精度,是一种有效的射击方法。在现代炮兵中,这种方法已成为唯一的射击法则。
宋元时期中原地区传统的抛石机是拽索式。元朝军队从西域引入的回族砲是配重式。从拽索式到配重式看上去很简单的一个变化,却是抛石机发展中的一次历史性革新。采用配重式技术首先解放出大量的操作抛石机的人手,减少了拽手受到对方攻击的危险;其次它突破了依靠拽索操作所受到的限制,极大提高了抛石机的射程和发射物的重量,将抛石机所能发挥的威力提到了最大限度。这种技术所用的原理与中国古代的桔槔是一样的,但文献中却难以找到它应用于抛石机的记载。直到宋末襄樊保卫战时,这种配重式技术才通过回族砲为人们所知。它的威力超过了以往的拽索式抛石机,终元一代,在战场上发挥了巨大的威力。
明衰亡时期
元末明初的群雄战争里,尽管发射药已广泛用于军事,但抛石机作为传承千年的攻城利器,仍然占有一席之地,直到明代管状火器在军队中普及后,各种重型火统、火炮才取代了抛石机在城池攻防战中的地位。
在国外的发展史
弹力抛石机的发明
在最早的远程机械武器,即腹弓(gаstrарhetes),出现的同时,古希腊人对这类武器的大型化改进即已开始。对于随后出现的大型弓体式远程武器,一位较早的机械工程学者比冬(Biton)提供了非常详细的相关记载。大约在公元前240年,比冬为帕加玛(Pergаmon)王阿塔罗斯一世(Аttаlos Ⅰ,公元前241年-前197年在位)撰写了一本机械武器制造手册。
比冬的论文所涉及的机械武器主要有6种,除两种大型建筑类近程攻城机械之外,其余4种皆为弓体式远程武器,亦即弩炮。其中两种为发射箭矢的弩炮,另两种为发射石弹的弩炮。4种弩炮依照能量由小到大依次为山地腹弓、中型腹弓、“卡戎”(Chаron)抛石机和“伊西多鲁斯”(Isidorus)抛石机。这4种武器的结构与能量差异主要是出于不同的战术需要。根据学术界的主流观点,它们出现的时间可大致限定在公元前4世纪中前期。因此,在腹弓出现后不久,古希腊人就尽可能发掘腹弓的机械结构潜力,设计制造出种类繁多且威力远胜于单兵腹弓的远程机械武器。
已知第一种成熟的抛石类弩炮为“卡戎”抛石机。这类抛石机的结构和功能都与发射箭矢的弩炮有别,比冬称其为“抛石器”,强调其不属于箭矢类武器。“卡戎”抛石机是马格尼西亚的卡戎(Chаron of Mаgnesiа)为罗德岛(Rhodes)设计的重型远程武器。伊西多鲁斯”抛石机是由阿拜多斯遗址的伊西多鲁斯(Isidorus of Аbуdos)为帖撒罗尼迦(Τhessаlonicа)——即今希腊北部塞萨洛尼基(Sаlonikа)港——设计的重型远程武器。
扭力抛石机的出现
至公元4世纪,古罗马人发明了第一种外形更符合现代人想象的抛石机-扭力抛石机。处于中后期的罗马帝国开始大量装备抛石机。曾在罗马军团中担任军官、参加过多场战役的阿米亚努斯·马塞里努斯(Ammianus Marcellinus)在其著作《历史》记载了罗马帝国军队所使用的驽炮、抛石机、攻城车、活动攻城塔等攻城机械,他多次提到“驽炮的全部力量来源于扭力”,即指古罗马时期出现的扭力抛石机。
相比中式抛石机,扭力抛石机的器械设计较为复杂,使用时先以绞盘将弹射杆拉至接近水平的位置,在“勺子”或皮弹袋处放进弹丸,松开绞盘绳索后,弹射杆便会恢复到垂直位置,产生的强力会将弹丸迅速射出。这种扭力抛石机精准度一般,但有弹道低、弹速快等特点,更适用于野战。
配重式抛石机的发明
发展至11世纪至12世纪,东地中海地区出现了一种新型抛石机——配重式抛石机。这种抛石机一端装置重物,另一端装待发射的石弹,发射之前,将放置弹药的一端用绞盘、滑轮或直接用人力拉下,准备就绪后放开或砍断绳索,利用重物迅速下坠的势能,所产生的巨大力量也会将石弹顺势抛出。从作战功效来看,配重式抛石机的精度、发射频率都要胜过人力牵引式杠杆抛石机,但其缺点是制作复杂,一旦完成后就不易改装。在欧洲中世纪战争里,配重式抛石机以令人恐怖的精度而闻名。
到13世纪末,工程师们已经制造出了许多种配重式抛石机。它们的工作原理大同小异,只在如何安装配重物方面有所不同。曾在1280年左右为法王“美男子”腓力(Philip the Fair of Fance)撰写《治国论》(De Regimine Principum)一书的埃吉迪奥.科隆纳(Egidio Colonna),曾在著作中介绍了几种不同的配重式抛石机。第一种采用了固定式配重,其杠杆前端安装有一个装满沙土、石块或铁块的木箱。第二种安装配重物的方式被科隆纳称为“移动式”(Biffa),工程师可调节配重的安装位置,使其更加接近或远离杠杆前端,从而控制抛石机的射程。第三种抛石机既有安装在长杆前端的固定式配重,也有能够沿长杆前后滑动的移动式配重。这种投石机被称为“三脚式”(Tripantum),其实际射击时的威力和精度要比前面的两种更加出色。
到14世纪中期,有的配重式抛石机已能抛射将近454千克重的弹体。宋元易代之际,在襄阳之战发挥巨大作用的“回回炮”,很可能就是这种配重式抛石机,同时它也代表着抛石机发展史上的最高水准。
分类
抛石机可以分为人力抛石机、弹力抛石机、扭力抛石机和配重式抛石机四个大类。
人力抛石机
人力抛石机亦称牵引抛石机,最早出现于中国战国时期,北周隋唐传入国外。人力抛石机是纯利用人力的抛石机,操作时要多人一同拉下杠杆的一边抛射另一边的石弹。据记载,最多曾有七个炮梢装在一个炮架,需250人施放。人力抛石机的运用意味着要消耗大量的人力资源
弹力抛石机
弹力抛石机又称床弩弩炮、射箭机,古希腊时期即有投入使用。主要依靠弓弦的弹力来抛射,除了发射大型箭也可以发射石弹,可以说是机械弓弩的超大加强版。弹力抛石机具有强大的威力,性能良好的弹力抛石机能够将约合26千克重的石弹抛出2800米开外。希腊人在弹力抛石机的研制方面几乎倾注了全部智慧,其设计的弹力抛石机带有坚固的支架,让其威力、稳定性、协调性发挥到了极致。
扭力抛石机
扭力抛石机又称石弩、投石车、弹射器。在古希腊古罗马时即有使用,主要依靠扭绞绳索产生力量弹射。弹射时,先用绞盘将弹射杆拉至接近水平的位置,在“勺子”或皮弹袋里放进弹丸,松开绞盘绳索后,弹射杆便会恢复到垂直位置将弹丸射出。中世纪时它的主要作用是在攻城中破坏敌人的防御设施,或者压制城内的部队。相比于配重式抛石机,扭力抛石机的准确性更差一些,但是其弹道更低、弹速更快,其特性也决定了它适合野战。
配重式抛石机
配重式抛石机又名回回炮、平衡重锤投石机、重力抛石机,从人力抛石机发展而来,最早出现在欧洲南宋时期随蒙古传入中原地区。配重式抛石机一端装有重物,另一端装有待发射的石弹,发射前将放置弹药的一端用绞盘、滑轮或直接用人力拉下,放好石弹后放开或砍断绳索,石弹也顺势抛出。到了14世纪中期,有的配重式抛石机能抛射将近1000磅(约454公斤)重的弹体,威力巨大。
结构原理
人力抛石机
人力抛石机基本都由炮架、炮梢即抛射杠杆、拽索、安置大石与火球用的甩兜构成。炮架是基座,有多种形式。通常用粗长的圆木或方木制成。炮架的上部都安有能在轴座上转动的横轴。炮梢用一根坚硬的大木制作,与横轴构成“十”字形,头部较短,后部较长,分别成为抛射杠杆的短臂和长臂。拽索系于炮梢的头部,从十几根至上百根,炮梢的尾端安有铁质的两个分叉尖刺,形如毒蝎之双尾。甩兜的一端用两根绳索系于炮梢的尾部,可放石块或火球。甩兜的另一端也系扣两根绳索,绳索的末端各有一个铁环,分别套在两个铁蝎尾(即尖刺)上,以便将甩兜中的石块或火球悬吊起来。抛射时,用众多士兵猛拉炮梢的头部,两个小铁环同铁蝎尾脱离,甩兜中的石块或火球,因受突发力的作用而作离心抛射。最大的抛石机可抛射100斤重的石弹或火器,射程达50步以外。抛石机可高达4米、宽5米,将近2吨重。抛石机的机架之间,有固定横轴,上有与轴垂直的杠杆,可绕轴自由转动。杠杆短臂上固定一个重物,长臂末端有弹袋,用于装弹。抛石机威力不小,最远可将石弹抛至200米远,一般用于城池的攻守,在火炮发明以前,这种抛石机就是最重型的远射武器,可以说就是炮的“原型”。
弹力抛石机
弹力抛石机又称弹弩,它基本上由炮架、弹射装置、弹射槽和底座等部分构成。炮架由两根水平横杆组成,横杆被四根坚硬的垂直木条隔开,炮架被牢固地放置在底座上。这样炮架就形成了三个窗口,弹射槽穿过中间的一个窗口,旁边二个窗口的外侧支撑杆上各系着一束稍微扭绞着的垂直绳索。在扭绞着的绳索中插两根坚硬的木梢,然后同另一根结实的弓弦绑在一起。用很大的拉力将弓弦安放在弹射槽中弹射物(通常为投枪)的后面,然后拨动扳机装置将弹射物弹出。
扭力抛石机
扭力抛石机是典型的靠扭力发射的抛石机,由地上的坚固沉重的长方形框架,一根直立的弹射杆,顶上装有横梁的两根结实的柱子构成。弹射杆的下端插在一根扭绞得很紧的水平绳索里,绳索绑在长方形框架的两端,正好位于支撑架下面的位置。平时绳索使弹射杆紧紧顶牢支撑架上的横梁。弹射杆的顶部通常做成勺子的形状,有时在弹射杆的顶端装一皮弹袋。弹射时,先用绞盘将弹射杆拉至接近水平的位置,再在“勺子”或皮弹袋里放进岩石或其他种类的弹体。当用扳机装置松开绞盘绳索时,弹射杆便以很大的力量恢复到垂直位置,并与横梁撞击,产生的惯性力便将弹体以弧形轨道弹向目标。罗马士兵将这种机械称为蒙古野驴,表示弹射杆撞击横梁时长方形框架的后端向上提起的样子就像驴子“弹跳”一般。
配重式抛石机
配重式抛石机与拽索式抛石机(人力抛石机)在外形上并无很大区别,二者主要的不同是抛竿一端的拽索改为一个配重体。这个配重体由一个绞盘装置或其它装置控制,作战时用绞盘将配重体升起,装好砲弹,然后松动绞盘,配重体迅速下坠,砲弹被猛力拉起,抛竿在瞬间由横立变成垂直,与架抛竿的横木相撞击。在一个强大的惯性力作用下,砲弹射向远处的目标。这种配重体的优点是节省了大量用来拽索的人力,在作战时能极大缩小被对方攻击的目标,从而减少损失,提高了攻击效果。另外,由于采用配重体,从而突破了拽索手的限制,能将抛射物的重量提高到尽可能大的程度,在射程上也超过了一般的拽索式抛石机。
实战应用
官渡之战
建安五年(公元200年),曹操袁绍两军相持于官渡,展开汉末乱世的第一场大决战-官渡之战。当年八月,袁军主力接近官渡区,依沙堆立营,人力物力皆占优势的袁绍军迅速修建楼槽,堆土如山,形成居高临下的态势,而后利用地理优势向曹军营地放箭,密集的箭雨形成一道密集的网,导致曹军不得不“蒙楯而行”。处于被动态势的曹操忙召集谋士商议对策,前一年刚投奔到曹营的刘晔献上一计,他认为要破袁绍箭雨封锁网,非重型武器抛石机不可。于是曹操急令营中秘密制作“发石车”数百架,而后隐蔽于营中各部,将发石车瞄准目标。一切就绪,随着曹操一声令下,数百架抛石机同时打向袁绍军所建楼槽,一举摧毁袁军的楼槽。抛石机发动攻击时发出巨大声响,如同雷霆霹雳,令袁绍军肝胆俱裂,他们将这种恐怖的武器称之为“霹雳车”。
襄樊保卫战
1267年,中国历史上持续时间最长的一场保卫战在襄樊拉开序幕,元朝军队进攻襄樊,并在次年将之包围。襄樊由位于汉江两岸的襄阳市樊城区组成。在战略位置上极其重要,曾是南宋抗金名将岳飞的驻地。城墙坚固,物资储备丰富,元宋在此形成了长期的胶着状态。元军主帅来自西域的畏兀儿人阿里海牙于是向孛儿只斤·忽必烈建议从西域征回族砲手来助战。来自西域的亦思马因阿老瓦丁进献了回回砲。亦思马因被派往襄樊战场上。当时樊城宋军在城前树立栅栏,进行顽强抵抗,亦思马因到襄阳市后,用回回孢发射火药弹,烧毁栅栏,失去屏障的樊城很快被元军攻陷。然后,亦思马因把他的回回砲转移到襄阳城东南角,在猛烈的砲弹射击后,襄阳市守将吕文焕自知襄阳难保,加之元将阿里海牙的再三劝降,遂于1273年投降元朝。至此襄樊保卫战以元军的胜利落下帷幕。在元朝统一中原地区的战争中,回回砲发挥了重大的作用,在某些战役中,甚至是决定性的。
国外战争
古代西方抛石机也是主要进攻手段之一,波斯人希腊人都曾经大量使用它。中世纪欧洲的抛石机动辄发射数百公斤的石弹,规模比中国的大得多。土耳其人攻占伊斯坦布尔市的时候,为了对付数米厚的巨石城墙,苏丹下令建造了人类历史上最大的抛石机,可以发射数吨的巨石。
史书记载
《墨子.备城门第五十二》中记载:“诸籍车皆铁什,籍车之柱长十七尺,埋者四尺,夫长三丈以上,至三丈五尺,马颊长二尺八寸,试籍车之力而为之困,夫四分之三在上。籍车夫长三尺,四二三在上,马颊在三分中。马颊长二尺八寸,夫长二十四尺,以下不用。”文中所说的籍车,就是那个时期的抛石机。
唐人李筌所著《神机制敌太白阴经》卷四《攻城具篇中将抛石机称为砲车:“砲车,以大木为床,下安四轮,上建双陛,陛间横栝,中立独竿,首如桔槔状,其竿高下长短大小,以城为准。竿首以窠盛石,小大多少,随竿力所制。人挽其端而投之,其车推转逐便而用之,亦可埋脚着地而用。其旋风、四脚,亦随事用之。”
宋人曾公亮丁度所著《武经总要》中记载的抛石机:“大木为床,下施四轮,上建独竿,竿首施罗匡。木上置砲梢,高下约城为准。推徙往来,以逐便利。其施放及用物一准常砲法。”
影响
自抛石机于先秦时期步入战争舞台以来,在两千余年的时间里,它在中国古代战争史上扮演了重要角色。抛石机巨大的威力,使得坚固高耸的城墙不再成为不可逾越的障碍。它的应用加速了战斗的进度,进而缩短了战役的周期。从长远影响上来讲,它甚至改变了中国古代战争的面貌。抛石机的应用改变了以往战斗的形式,相应地,有关的防御技术也必然得到发展,这促进了中原地区古代战具技术的进步。而这种进步也必然会对其它技术的发展起到促进作用。
发射药应用于战争之后,抛石机充当了其远投载体的作用。二者结合发展,既为抛石机的发展注入新的因素,又促进了火药武器技术的进步。并直接启迪了后世火炮的产生。在古代兵器时代,抛石机的作战优势,不亚于火炮在近代战争中的作战优势。它的广泛应用改变了古代战争的作战面貌,促进了古代战具技术的进步。抛石机在中国古代军事史与技术史上都产生了深远影响。
参考资料
投石机的设计与原理探究.四川科技报.2024-08-08
目录
概述
发展历史
技术起源
在中国的发展史
先秦初步应用时期
秦汉至隋多样化发展时期
唐朝逐渐标准化时期
中式抛石机在国外的传播
宋元高度发展时期
明衰亡时期
在国外的发展史
弹力抛石机的发明
扭力抛石机的出现
配重式抛石机的发明
分类
人力抛石机
弹力抛石机
扭力抛石机
配重式抛石机
结构原理
人力抛石机
弹力抛石机
扭力抛石机
配重式抛石机
实战应用
官渡之战
襄樊保卫战
国外战争
史书记载
影响
参考资料