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古代的投射器械
目录
第一章.关于古代投射器械的简要介绍
第二章.扭力式投石机(THE CATAPULT)
第三章.弩炮*(THE BALLISTA)
第四章.配重式投石机(THE TREBUCHET)
第五章.对上古及中世纪攻城器械的历史记载及其在战争中的使用效果
*：用弩炮而不用弩炮翻译BALLISTA者，正以原字不用通假，明示BALLISTA非火药类武器也。
作者小序
   自从我那本有关中世纪弓箭装备和古代兵器的著作 发行以来，我也获得了不少关于古希腊和古罗马人的投射器械的资料[1]。现在我将出版一份有关此类投射器械在战争中的建造、功效及历史的简要记载。
   在这本小册子中已经包含了我所添加的附注。
拉尔夫·佩恩-高尔韦
1096年12月
[1] :即作者所著的《十字弩，中世纪与现代，军用与体育的十字弩：其制造，历史与管理 附：关于
上古机弩和扭力式投石机的专题论文》，1901.
第一章：关于古代投射器械的简要介绍
   所有给我们留下此类器械记载的古代希腊作者中，希伦(Heron.284-221B.C.)和斐罗(Philo约200B.C.)是最为可靠的。这两位机械学家都给出了精确的图样和尺寸，使我们可以重新制造这种器械，即使不是非常精确，其准确度也足够用于实际操作。    
   尽管在阿森纳乌斯(Athenaeus)，庇顿(Biton)，阿波罗多卢斯(Apollodorus)，迪奥多鲁斯 (Diodorus)，普罗科庇乌斯(Procopius)，波利庇乌斯(Polybius)以及约瑟夫斯(Josephus)的作品中我们只能找到不完整的描述，但是这些作者们，尤其是约瑟夫斯却经常会提到此类器械在战争中的功效；虽然其行文中透露的信息有限，但在与希伦和斐罗的作品一起看的时候，仍是有用的，并且具有解释性。
   在古罗马众多的历史学家和军事工程师之中，维特鲁维乌斯(Vitruvius)和阿米亚努斯(Ammianus)是最好的。维特鲁维乌斯的描述转抄自古希腊作家那里，显示罗马人从希腊人那里采用了这种投射器械。
   从所有这些描述了投射器械的古代作者那里，我们所看到的是对原始记录的拷贝。因此很自然的，我们将会遇到众多很明显不对的章节和绘图。这是多次转抄的结果，有些部分我们明显感到有错但又无法证明其错误。除了一些极少数的例外，上面提到的所有的作者在遇到所描述的投射器械上的细节和操作性能方面的疑问时只是记录下他们自己的想象。当然，所有这些不合逻辑的信息在我们试图阐述这些投射器械的建造和性能时所起的妨害大于其帮助。 
   中世纪为投射器械所配的图片上经常会省略掉某些至关重要的器械细部，或是因准确绘图有困难时，有意的以士兵的图像将其遮盖。于是在参考文献所提供的关于这种武器的图像上总是会有这种省略现象。
图1：以扭力式投石机和机弩发射阵地围攻一座筑垒设防的城市
作者评价：本图中的机弩画的很正确，但扭力式投石机画的太小
引自 波利庇乌斯 《历史》 1727年版
   实际上是不可能为这些古老的投射器械找出一份完整的详细图纸的。完美的设计图只能是查询众多的古代作者，而后，再将他们各自给出的结构细节拼凑起来

我们并没有直接证据能证明人类何时发明了这些投射器械。看来亚述王撒曼尼色二世(859-825 B.C.，官话本圣经做“撒缦以色”)并未拥有这类器械。因为如今收藏在大英博物馆的巴拉瓦特(Balawat)宫青铜大门上雕刻了描述他的征争的浮雕，其中的攻防器械描绘的很清楚，却未见此类投射器械。
 最早提及投射器械的文献见于《圣经》，其中对乌西雅王(B.C.808-9～756-7在位)的记载。“(乌西雅王) 又在耶路撒冷使巧匠作机器，安在城楼和角楼上，用以射箭发石。乌西雅的名声传到远方。因为他得了非常的帮助，甚是强盛。”[英文钦定本:”  And he made in Jerusalem engines, invented by cunning men, to be on the towers and upon the bulwarks, to shoot arrows and great stones withal. And his name spread far abroad; for he was marvellously helped, till he was strong.”]
 迪奥多鲁斯告诉我们，此种投射器械首次出现在B.C.400年左右，时当叙拉库扎的僭主迪奥尼修斯 (Dionysius of Syracuse，B.C.405-367在位)组织对迦太基城的远征(B.C.397)。从世界各地搜罗来的各位专家中，有一个天才人物，他设计出了能投射石头和标枪的机械装置。自迪奥尼修斯统治时代以后的众多年代，直至14世纪，军事史学家们总会提到投射器械。
 但是直到马其顿的腓力(B.C.360-336在位)及其子亚历山大大帝(B.C.336-323在位)的统治年代，投射器械才得以精心改进，其在战争中的作用才得到了充分的认识。

 如我们在前面所说的，罗马人采用了希腊人的投射器械。维特鲁维乌斯及其他历史学家均如是说，并且他们还直接从希腊作者那里将其描述也抄袭过来——抄的时候还经常会发生明显的错误。
 为了弄清楚这种上古投射器械的威力和机理, 对于所有提到过投射器械的古代作者做一番详细的研究是非常重要的，其目的在于从罗嗦的行文和令人不解的引文中收集出有用的真相。人们普遍认为，比起希腊工匠所建造的投射器械的原型，罗马人征服希腊(B.C.146)之后所制造和使用的投射器，在此后的两至三个世纪里逐渐变得粗劣。主要是因为其关键部件的制造工艺逐步被遗忘，而后竟至失传，这些器械的效率降低了。比如，对每一台古代投射器来说都是至关重要的筋腱绞索(skein of sinew)制作工艺。用来制索(sinew)的腱(tendon)采自动物，具体是何种筋腱及其处理方法今天都已不可考了。我用来试验的各种筋索(sinew)、毛发或绳子，在施加了很大的压力后，只需经过很短的时间，不是断裂损坏就是丧失弹性，不得不费钱费力地加以更新。我们不得不用在模型上的绳束，其强度(特别是弹性)，远比不上动物筋腱绞索，甚至还比不上毛发。
 投射器杆臂的构造，不论是用于单臂竖直式的扭力式投石机(以下省称为投石机)，还是双臂横置式的弩炮，也是现在无法克服的一个难题。因为我们对如何制造此类杆臂以使其能承受巨大的形变一无所知。我们只知道大型投射器的杆臂是由数根木杆和又粗又长的筋腱沿纵向配合起来，而后再用较宽的生兽皮条绑扎成圆形，等兽皮硬了以后就会又紧又硬，犹如一层金属外壳。我们知道这些，但却不知道制作一根既轻便又有韧性，强度又足以承受施加在投石机和弩炮上的变形的杆臂，秘诀在哪？
图2：围城战
作者评价：此图对读者侧是敞开的，以便于读者观察守城者和围城者的工作。守城者刚用投石机投出了一块石头，石头落在攻城方的可移动式攻城塔上。
引自 波利庇乌斯 《历史》 1727年版

当然，通过制作一个很粗的杆臂，这样的杆臂是不会折裂了，但是对重量影响太大，而重量不合理则使杆臂达不到以较高效率投出弹丸所需的速度。由坚硬实木制作的笨重的杆臂，其轻便和效率当然比不上由木头，兽筋和兽皮复合的杆臂。前者在抛石时必然会较为迟缓，而后者相比之下就较为快捷而有弹性，就好像一个钢制弹簧。
 当希腊人完美的投射器制造技巧已经失落，人们只能用低效的设计取而代之。假如上古时代巨型投石机的制造技术能按其完美原样保存，中世纪那笨拙的配重式投石机(Trebuchet)根本就不会得以普及。配重式投石机的威力乃是籍由回转臂一端的巨大配重使另一端抬起，带动其上安装的掷弹带以投射石弹。至于射程，配重式投石机不管有多大，由于只是依赖配重工作，与依靠螺旋状紧紧盘曲的巨型筋腱绞索弹性的投石机相比，其效率是无法相提并论的。毫无疑问，假如后者能以其完美的形态保存下来，那么大炮的引进将会推迟很多——因为早期大炮的作战效果比起上古最好的投射器械来曾长期明显落后。
 尽管有着众多的困难，我还是成功地重新制造出各主要种类的古代投射器械，当然，那是按比例缩小很多的。而且我还成功地将其与其所代表的古希腊和罗马武器原型的射程做了对比。当然，我的投射器的工作机理并不完美，而且在工作造成的形变下总是会损毁。其中的原因之一在于，所有的现代投射器械都要在其极限能力下工作，即，在其破坏点的边缘工作，以期获得与其原型全部相等的结果。古代投射器械与其现代仿制品之间的一个重大区别在于，不论仿制品的效果多好，古代投射器械能轻而易举的胜任其工作，而且工作在其强度范围内，不会有过度变形从而使其在短期使用后毁坏[2]。
 [2]：我最大的一台投石机可以将石弹投到很远的距离外，但考虑到其框架尺寸，所用绳索及其机理，却无法将一块与重量其比例相称的石块投到很远的距离。由此可见，它比古代投射器械明显差了很多。

 经常引起争议的投石机和弩炮的射程问题可以通过对比其性能，即古代军事作家所给出的性能和现代复制品的实验结果而获得相对精确的解决。在处理此类问题时，我们必须仔细地将攻城时投射器械的位置和环境因素考虑进来，特别是还要考虑到攻城器械的制造目的。例如，弓箭手由于利用了在高塔和雉堞的优势，可以将箭矢轻松地射到270～280码(246-256米)射程。为此之故，为了安全操作攻城器械，很有必要将其置于任何被围城墙的300码(274米) 之外。由于投石机和弩炮的作用不仅在于向筑垒地点防御工事上的士兵投射矢石(missile)，同时也要清除城头，攻击防御工事内的房屋和人员，所以很明显的，投射器械的射程要达到400至500码(365~457米)或以上，才能适于操作，并具有其曾经确有的破坏性。
 约瑟夫斯告诉我们在A.D.70年的耶路撒冷之围中(犹太战记·第五卷·第6章)，重达1塔兰特的巨石(其值在古代地中海地区处处不同，在 23-30kg间变化，此处作者取为57.75英磅＝26.2kg)被投石机掷出了2个斯塔迪亚以上(1 stadium=185米)。此处的陈述应该是值得确信的，因为约瑟夫斯谈及了他的亲眼所见，这是一位聪明的高级指挥官的意见。“两个斯塔迪亚以上”，姑且认为是2至2.1/4斯塔迪亚，也就是400 至450码 (=370~415米)。我们有确凿而又不容置疑的证据证明约瑟夫斯描写的真实性：我最大的一台投石机——当然比那位历史学家所提到的要小很多，威力也逊色很多——可以将一枚重8磅(3.6kg)的石弹投到450至500码远的地方。所以我们很容易就能明白，古代配有筋腱绞索的巨大而又完善的投石机可以将远重于8磅的石弹发射到500码以外去了

图3：筑垒设防的城镇正遭到一台投石机的轰击
作者评价：可以看到守城者发射的石弹正落在攻城方的战壕里。图中所绘的投石机比例太小了
引自 波利庇乌斯 《历史》 1727年版
 埃吉西斯特拉图斯[3]，一位活跃于B.C.200年左右的希腊作家，曾著有论述制造军用武器的专题论文，其中估计某些投射器械的射程可达 3.5至4个斯塔迪亚(670-740米)。尽管如此之长的飞行距离显得似乎不可思议，但我却举不出任何合理的理由来置疑其可能性。根据我最近的试验结果，如果不计成本而且使用较轻的投射物(missile)的话，我有信心也能制造出一台可以完成此项壮举的投射器来。
 [3] 其人的著作虽已不存，但部分内容曾被阿森纳乌斯所引用而得以保存

第二章：扭力式掷弹带投石机
图5：一台攻城的扭力式投石机(无掷弹带型)
作者评价：这台器械是使用滚筒就位的，然后在侧边底部添加支撑物以调整弹丸的射程。杆臂的末端通过大铁钩的开口而固定，释放时则以大木锤击打铁构柄，将其击倒。但本图所绘的杆臂长度较之阻挡横木的高度显得太长，会在中部折断。用于放石弹的凹槽太大，能盛满槽子的石弹，不是用本图所示的小投石机所能发射的。
引自 十五世纪的插图手稿(no.7239)，Bibl.Nat.Paris

 中世纪的扭力式投石机通常都在杆臂末端装有一个凹槽或座子，以安放投射的石弹，参见图5[4]。但我发现，古希腊和古罗马人所用的最初也更好的投石机的结构上，在杆臂的末端装有一个有绳子和皮套做成的掷弹带(参见图6.)[5]。
[4] 另见《十字弩》55，56章，图片193至202。
[5] 中世纪的扭力式投石机不带掷弹带，投出的是巨石，但是比起以前带掷弹带的同类武器投射的距离要短。除了配重式投石机而外，我找不到任何在此时代有投石机使用掷弹带的例子或图片。所有的证据都表明，制造扭力式投石机的弦索及其他重要部件的秘密，在罗马人从其被击败的敌手—希腊人手里将此类武器仿制过来以后的2个世纪内，大量丢失，其结果就是引入配重式投石机抛射石弹。而扭力式投石机，由于其制造的技艺逐步被遗忘，在攻城时的效率逐步降低，最后逐步被替代。15和16世纪的扭力式投石机比起约瑟夫斯所描述的用在A.D.70年耶路撒冷之围和A.D.67年约他帕他之围中的投石机要差的太多了。

图6：投射石弹的投石机设计草图，其杆臂已部分绞下
大致比例：1:24
 在投石机的杆臂上加上掷弹带至少能使其威力提升1/3。例如，在我的书中第55章和56章所写的投石机 ，可以将1枚8磅重的圆形石弹 (3.6kg)掷出350至360码(320-330米)，同样的投石机，在杆臂上装上一个掷弹带之后，就可以将8磅的石弹掷出450-460码(410 -420米)。假如将其弦索绷至其极限，可以射出近500码远(457米)。假如杆臂的上端被做成座子以安放石弹(如图5所示)，则杆臂的此端必须做的又大又沉。又假如杆臂端部安装的是一个掷弹带(如图6所示)，则杆臂可以从粗头向上逐步变细，则杆臂可以轻便不少，比起末端出大以安放弹丸的杆臂，反弹的时候速度也要快得多。杆臂装上掷弹带以后，掷弹带的长度实际上成了臂长的延长，如此也不会给杆臂重量带来明显的增加。假如弹丸重量合理的话，投石机的杆臂越长，扫过空中的距离也就越长，弹丸的投射距离也就越远。这其中的区别就象学童们用来射石子的小弹弓和大弹弓之间的区别一样。在杆臂的末端增加掷弹带所带来的威力增长是令人吃惊的。我制做的一个投1磅石弹的小模型，如果使用带座子的杆臂，投射的极限是200码(182米)。在杆臂上加了掷弹带以后射程立即提升到300码(274米)了。所有历史学家中，唯有阿米安·马尔赛里努斯明确的告诉我们，希腊人和罗马人所用的投石机上使用的是有掷弹带的杆臂。他的活跃期在A.D.380年左右。通过对他以及和他同时代人的作品所做的详细研究，使我用投石机和弩炮进行了实验，而在我的关于古代投石机的著作出版之前，我原本并未打算进行这种实验。

图7：扭力式掷弹带投石机，框架和器械部分恻视图(及掷弹带打开的视图)
大致比例：1:24

A:驰态的杆臂。可以用一头联在臂上一头联着绞盘上木质滚筒的的绳索将其绞下。可以见到掷弹带中的石弹。滑轮绳索的上端扣在一个可滑脱活钩上(参见图6)，活钩又插在一个一头固定在掷弹带紧下方杆臂上的环首铁栓里。
B: 杆臂被绞盘和绳索完全绞下至于全张位。参见图8的EE
C: 杆臂反弹至大约45°角，石弹D正离开掷弹带时，杆臂的位置。
E: 通过拉拽牵引绳E，活钩立即将杆臂从B位置释放，以高速扫过90°，回到其起始位置A。

F: 掷弹带的固定端穿过接近杆臂末端的一个孔洞。
G: 盛石弹的皮套
H: 当石弹已如图中A/B位置置于掷弹带中就位，用来系在杆臂末端销钉上的绳套
阿米安这样写道 ：
 “一条可弯曲的木制手柄从这根粗绳 （弩弦）中穿过，并如车轴那样向外侧凸出。(当弩弦被扭至极限后，它就会向上翘起。)它的顶端安装着一个掷弹带……在战斗中，人们在掷弹带上放上一颗石质弹丸，投石机的两侧各有四个年轻士兵绞动杆臂，直到几乎把杆臂拉成与地平齐为止…当杆臂被释放以后，向上弹起，从掷弹带中将石弹奋力掷出，可想而知石弹将摧毁所有撞上的东西。这种器械因为将其毒刺竖起的样子，以前被称作“蝎子炮” ，但是后来又得名野驴 (Onager)，因为野驴在被追猎时经常把石块向后猛踢…”[

图8：扭力式掷弹带投石机，框架和器械部分俯视图
大致比例：1:24； 杆臂EE在图中为绞至全张位置(对比图7中的B)

I-I. 恻部构件 III. IV.大横档木
II-II. 恻部构件 V. 小横档木
横档木粱的末端都已插入恻部构件中
AA： 绞制的弦索 BB: 大绞盘(一对) 弦索就在这对绞盘之间绷紧，弦索末端穿过木框架的恻部，通过绞盘，直至绞盘横杆之外(参见图  12)。用图6中所示的长手柄转动方形末端的心轴DD，带动了副齿轮CC，传动给绞盘BB，使弦索AA扭转。杆臂EE正位于弦索AA的正中。 FF:  用于绞动杆臂EE的木质滚筒。 滚筒由两侧各两名士兵操作，使用长手柄旋转方形末端的心轴GG。 心轴GG的位置穿过滚筒的中心，从框架一侧穿至另一侧。  
HH: 木框恻部的凹槽，用于承接两立柱的底榫头。两立柱的顶部有一横梁横跨，杆臂被释放后就击打在此横梁上(参见图6)。 KK: 承接斜撑底榫头的凹槽。两斜撑的作用是当杆臂反弹时阻止两立柱和其间的横梁倒塌

图9：投石机的一对绞盘， 
大致比例：1:16
I.绞盘及作为绞盘上大型上弦齿轮承座的厚铁板的侧视图
II.已经安装进投石机恻部绞盘的俯视透视图。可以看到上了弦的绞索在上弦齿轮的横档上周转掉头
III.绞盘的大型上弦齿轮恻视图
IV.大型上弦齿轮的横档，横档块的安装类似于楔入在相应的齿轮内壁所开的斜槽
V.绞盘齿轮的透视图
 绞盘是每台投石机上最为关键的部分，由绞盘产生了抛射的动力。使用时绞盘旋转，上紧弦索，而杆臂的大头端正安放在其中。组成弦索的绳子就在投石机的两侧壁之间绷紧，并穿过侧壁，或者如图8所示是穿过上弦齿轮的内部，绕过横档块。

右图图10 铁质滑钩
 (滑钩)这一简单的设计不仅能将投石机的杆臂绞低，同时也用于将其释放。如果滑钩的设计是合适的，则不管滑钩的承受的形变有多大，要实现杆臂的释放都是很容易的。弹丸的弹道也可以经由此种形式的释放杆臂而加以调校，杆臂被 绞下的距离越长，则弹丸的抛出角就越高。另一方面，绞下的距离越短，则弹丸的弹道就越低伸。而滑钩则不论杆臂位于全张位或仅仅被盘车绞下了一部分，都可以将杆臂释放。图6中所示的大型投石机所配滑钩有一个长达10英寸的手柄 (杠杆)，而该滑钩的端部，即穿过环形固定栓的部分，直径为1英寸。

图11：可以同时发射2枚石弹的翘曲式投石机，带掷弹带
选自：II Codice Atlantico, 作者： 莱昂纳多·达·芬奇

图12：绳子绞成的弦索
A. 第一步，绳子绕过大型上弦齿轮(图中是剖面)的横档块
B.弦索以及位于其两股之间的杆臂大头端(以剖面显示)
C. 弦索由绞盘上弦绷紧之后的样子，参比图8的AA
粗约四分之一英寸(6.4mm)的意大利大麻纤维绳，用于小型投石机绝佳。对大型投石机，则粗约二分之一英寸(12.5mm)的马鬃绳最佳，且弹性也最好。无论使用何种质料，用来制弦索的材料必须先以牛骨油(neats-foot oil，又名牛脚油，用牛的胫骨和趾节骨制的一种油，是一种皮革鞣制剂)浸透数日方可使用，否则在上紧弦后摩擦力的作用下肯定会损坏或崩断。上油还可保持弦索免遭受潮和腐烂长达数年之久。

如何使用投石机
 关于这个题目的记载很少；我确信图纸上关于其制造和示例将会阐明其使用方法。
 当投石机不用的时候就要将弦索松开，而不能总保持在紧绷状态。在投石机投用之前，先用图6所示的长柄套扳转动其绞盘，先扳动一侧的，再扳另一侧的——两侧的转动幅度要恰好相等。在大型上弦齿轮表面上靠近边缘处绘上小小的数字，可以显示出其转动幅度。由此调控其转幅相互协调。绳子成的弦索就被威力强大的绞盘所扭动，而杆臂则对横跨两立柱之间的横梁施加一个逐步增长的压力，紧紧的压在横梁中部的缓冲垫(或稻草垫)上。不论投石机的大小，此时用手都无法将杆臂拉开一点距离。我最大的一台投石机，用绞盘将其弦索完全上紧之后，三个强壮的男人也无法用绳子将从横梁上拉开一英寸，而为了将投石机绞开预备发射，得用绞盘将其绞开达6～7英尺。当弦索已经绷紧就位，将滑钩套进杆臂上的环首铁栓，将石弹放进从杆臂顶端垂下的掷弹带里。而后就可以用长柄套扳将盘车扳动，将杆臂绞开，直至杆臂降至最低位或预期位置。此时应该立即拉紧滑钩手柄上栓着的绳子，使杆臂释放。稍有迟疑，则杆臂上持续的巨大变形都有可能使杆臂别无选择，只能断裂。
 我所给出的图里画的都是我最大的投石机，乍一看就觉得很是笨重(重达2吨)，但是比起古人投射重达40-50磅(18-20kg)来，还不到其1/2大。由于所绘图片的比例很精确，可以很容易的仿造出一台较小型的投石机。这种有趣的模型可以做成有一条3英尺(914mm)长的杆臂，其弦索直径为4英寸(101.6mm)。可由一个人操作，能将一枚桔子大小的石弹发射出300码(274米)。若在杆臂的末端加上掷弹带，则其长度应如图7所示，为杆臂长度的1/3左右。假如掷弹带的长度缩短，石弹的投射高度增加；如果掷弹带长度增长，则石弹的抛射角缩小，抛射初速增加。
第三章：弩炮(BALLISTA)
图13：准备发射重型弩矢或称标枪的弩炮
大致比例：1：24
 本图所示器械呈控弦待发状态，其弩弦已经被盘车完全绞开。嵌有铁质箭头的沉重弩矢就放置在浅浅的木槽或者叫刻槽中，木槽直穿整个弩炮托架。刻槽之下，固定着一块形状类似平底船的木块。这块平底木块可以在托架上表面上所开的一条鸽尾型槽子中做往复滑动(鸽尾型刻槽贯穿大部分的托架表面)，参见图 14。
 箭矢在弩弦未拉开之前就置于滑块上的木槽中(图14中的A,B)。弩炮通过操作盘车上弦预备发射。盘车将放有箭矢的滑槽沿着弩炮的托架向后拉，直至弩弦的绷紧就位，可以发射箭矢(如图13)。由于滑槽和箭矢是一起被盘车拉开就位的，所以，在弩炮发动之前箭矢都可以很安全的处于待发射位置。用于把持弩弦的钩子，以及放箭的扳机都固定在木质滑槽的尾端(见图14)。 
滑槽尾端两侧的两只棘爪随滑槽一起向后掠过固定在托架两边的嵌齿，就位后与其咬合(见图14)[10]。这样的布置可以使确保滑槽能停在行程中起点至弩弦满张点之间的任意点。从图14可以发现锁定和触发机构都固定在滑块的尾端，由此可知，作战时无论弩弦是否挂满，箭矢都可以发射。尽管弩炮和十字弩颇为相似，在这方面是有区别的。在十字弩上，弩弦在挂到锁定机构前的中间位置上是无法使用扳机释放的。我们可以看出，弩炮的威力来自其两条弩臂，每条弩臂上都有其独立的绞索束和绞盘对。弩炮的这一部分的作用和器械构造与投石机上的绞索束和绞盘对是一样的。

[10] 弩弦松扣，箭矢被发射出去之后，再抬起棘爪，使其与弩炮托架两边嵌齿脱开。这样滑槽就可以滑回如图14中A,B所示的初始位置，而后就可以准备下一次发射了。

图14：射矢式弩炮托架构造原理
A. 弩炮托架侧视图。其中箭矢位于滑槽上，弩弦尚未拉开。
B. 弩炮托架俯视图。其中箭矢位于滑槽上，弩弦尚未拉开。
C. 托架前端剖图，可见到滑槽的鸽尾型轨道。
D. 滑槽俯视图，可见到扳机和弩弦的扣钩。
E. 侧视图，可以见到滑槽底部的平底滑块(F)，盘车拉开弩弦时滑块沿着托架表面的刻槽滑动。
G. 滑槽末端实心端的放大图。图中可见弩弦的扣钩、扳机、咬合在托架两边嵌齿里的棘爪，以及托架上所刻的用于刻槽下部鸽尾型平底滑块运动的滑槽。 
人们制造了各种尺寸的弩炮，用于围城和野战等多种用途。最小号的弩炮并不比重型十字弩大多少，但其威力和射程都比十字弩要强。小型弩炮主要用于从射击孔或墙头雉堞后设计携带有移动塔楼或伸缩式云梯的攻城之敌。大型弩炮的弩臂长达3至4英尺，弩臂绞索束为直径6至8英寸的筋腱绞索。
 根据我制做的模型及精心实验的结果来判断，古代更为强大的弩炮可以将弩矢，即重达5～6磅(2.3- 2.7 kg)的带有羽翼的标枪，发射出450～500码远(410-460米)。

图15：发射石球弹丸的弩炮
大致比例：1：24，图中所示为盘车刚将弩弦轻轻拉开的情况
 可以看出，这台弩炮在制造上和我们前述的那台几乎完全相同(图13)。区别在于这台弩炮发射的是石弹而不是箭矢。石弹被置于方形的木质刻槽上，大约石弹直径的1/3长的部分被装在刻槽的两侧边之间，以确保弹丸在弩弦松扣之后的发射方向正确。弩弦是一条宽带子，中部放石弹的部位扩大。
 用于发射箭矢弩炮的机理和操作也适用于大小尺寸不同的发射石弹式弩炮。
 小型投弹式弩炮的弩臂长约2英尺，弩臂所用绞索束直径为4英寸。我用来做实验的那些小型弩炮可以将一枚1磅(453克)的石弹射出300～350码远(270-320米)。
 对于古代希腊人和罗马人用的巨型投弹式弩炮能将重达6至8磅(2.7-3.6kg)的球型石弹射出450-500码远(410-460米)这一说法，我基本上没有什么疑问[11]。
[11]古代使用于投石机和弩炮上的石弹，是由沉重的砾石外包以烘焙的粘土做成的，这样弹丸在落下时就会摔得粉碎，敌人的器械就无法再次利用这些弹丸。 射箭和投石的弩炮如果是用于野战的，则制造时就会安上轮轴和轮子。

图16：投弹式弩炮上的滑槽
A: 俯视图，石弹已经就位。
B: 侧视图，石弹已经就位。
C: 前视图，石弹位于滑槽中，其后是中部扩大的弩弦带。
D: 滑槽固定端的放大图。图上可见石弹已经就位，后面就是弩弦带。扣钩扣住了弩弦上的绳套、回转式扳机，只要转动就能放弦以及盘车开弩时将刻槽向后拉动而咬合在托架两边嵌齿里的一只棘爪。刻槽下带有一平底木块，如同射箭式弩炮上的滑块一样在托架上来回滑动(参见图13)。
比照图13、14，可见细节构造的更多解说。

图17：一具投射石弹的攻城弩炮
作者评价：一件巨型的投石弩炮(Stonebow)。A和B代表的是两种不同的锁定机构。A型锁定机构的情况是：通过用短锤击打画面上在其下方的突起，释放拴住弩弦上绳套的锁钩；B型锁定机构的情况通过杠杆释放锁钩。C所示为开弩上弦的方法，转动两侧的辐条轮，则刻有螺旋线的蜗杆就带动上弦螺杆转动，锁定机构A就沿着上弦螺杆移动。锁定机构是沿着努机托架上的槽子来回滑动的。在图上可见弩炮弓型臂已经弯到极限，所画的人正要发射弹丸。发射完毕，锁定机构再被螺杆拉回，同时锁钩拴住弩弦，使努机弓型臂再次曲张。莱昂纳多除了是一名著名画家之外，还以器械和水力学发明家以及精确的作家而知名。
“在他的时代之前，绝没有哪位艺术家拥有这包罗万象的天赋，博大精深的技巧或是洞察秋毫的判别能力，能自行将艺术和科学的各个方面研究得如此透彻。”——约翰·古尔德，《画家辞典》，1839.
从上面的颂词中我们可以得出一个结论，莱昂纳多·达·芬奇的关于上古攻城器械的图纸画得相当准确。
选自：Il Codice Atlantico, 原作： 莱昂纳多·达·芬奇 1445-1520

第四章：配重式投石机(TREBUCHET)
 这种器械，比起古代希腊人和罗马人所使用得投石机和弩炮来，是一种相当晚近的发明了。据说，是由法国人在12世纪将其引入围城作战的。而投石机和弩炮则在基督纪元前数世纪就已被人使用。1280年左右，埃吉迪奥·科伦纳曾对这种器械做了相当精确的描写，当时配重式投石机(以下为省称并和 CATAPULT区别，称为抛石机)已是有效的攻城器械了。
 这种器械的投射力来自沉重的配重物的重力，而不像投石机和弩炮那样来自于绳索的扭力。大约自12世纪中叶起，抛石机就在很大程度上取代了投石机。对于抛石机的偏好可能是由于它可以将重达300磅(136kg)的石弹投射出去，比起最大型的投石机所能发射的石弹要沉5～6倍[12]。
[12]扭力式投石机的制造工艺已被遗忘，所以在引入配重式投石机之前的数世纪里，扭力式投石机的效能比起从前大为不如。
  约瑟夫斯时代的投石机所发射的石弹毫无疑问可以摧毁塔楼和雉堞——这要集中多台投石机长期密集轰击才行。可是由抛石机所发射的一块重达200- 300磅(91-136kg)的石弹就足以撼动最为坚固的砖石结构的防御工事。抛石机主要用于摧毁堡垒护墙的上部结构，结果就可以用伸缩云梯或其他方式越过城墙。而投石机，由于其射程较长，主要用于给城镇防御工事内部的人员或住宅造成破坏。
 通过在一定尺寸的模型上的实验以及其他来源，我发现，最大号的抛石机——其杆臂长度接近50英尺(15.24米)，配重达到2万磅(9.07 吨)，能够将200-300磅的石弹投射出300码远(274米)。照我的观点看来，这种器械的射程是达不到350码(320米)[13]。
[13] 埃吉迪奥·科伦纳告诉我们说某些时候，也有制造时不带配重的配重式投石机，此时，投石机的杆臂是由很多人一起托拽而不是由重物下坠。我无法相信此事。不论有多少人托拽投石机的杆臂，其力量都不可能达到重物下坠时其重力所转化的拉力。【参见本章之后的中译者注】
图18：一具投射石弹的攻城机弩
作者评价：杆臂已经全部拉开，盘车上的滑轮组已经和杆臂分开。石弹已置于掷弹带中，通过托拽杆臂末端的滑钩就可以发射了。滑钩与图10中的结构相类似。
注意：图中出现的罗马士兵是时代错误。抛石机是在罗马人的时代之后发明的。
 抛石机上总是有一条掷弹带以安放弹丸。掷弹带使得投石机的威力倍增，弹丸的射程因此而增长了一倍。抛石机的威力来自其杆臂、重量合适的配重以及掷弹带。其杆臂在释放滑钩之后，缓缓的以直径很长的圆形回转，不必借助任何手段就达到了投石机较短的杆臂所能达到的(末端线)速度。
  抛石机的掷弹重量是由其配重控制的。这种抛石机的威力几乎没有上限，限制因素只有器械本身的强度和操作的要求。从中世纪的作家那里可以找到无数的记载，将死马抛进被围城池，以期引起瘟疫——毫无疑问只有抛石机才能用于此种目的。一匹小马的重量约为10英担(1120磅＝508kg)。由此，我们可以对抛石机所能抛射的巨石或石弹的大小有个概念了。
 当我们设想使用一台抛石机将马掷过城墙，我们就应相信斯岱拉的说法[14]，“1376年热那亚派驻塞浦路斯的军队中，除了其他的巨型器械之外，有一部能发射12英担(609kg!)巨石的器械”。
[14]:斯岱拉(Stella)活跃于14世纪末到15世纪初，著有《热那亚编年史》，记载了1298-1409年间事。穆拉托里将其收入25卷的大作《Rerum Italicarum Scriptores》，1723-1728年出版 
 维拉尔·德·奥诺库尔[15]曾提到过一台抛石机，其配重的盛沙箱框架为12英尺长，8英尺宽，12英尺深(3.65×2.44×3.65 米)。这样的器械尺寸惊人也就很容易理解了。例如，圣徒路易九世在撤离达米埃塔时带走的24台抛石机就给整个营地提供了栅栏[16]。1291年当异教徒攻取阿卡时所用的抛石机，装了足足一百辆大车[17]。1428-1429年间著名的奥尔良城防中，一座巨型投石机塞满了奥尔良城的圣保罗塔楼，此前将其拆卸开以防御英国人时，木料装满了26辆大车[18]。
[15]维拉尔·德·奥诺库尔，十三世纪的一名工程专家，他的文集由R.维利斯硕士在1859年翻译出版 
[16]让·德·儒安维尔，他伴随路易九世前往达米埃塔。他的回忆录，做于1309年，1859年由F·米歇尔出版。 
[17]阿布尔菲达，1273-1331，阿拉伯士兵兼历史学家，著有《穆斯林编年史》，1789-94年由Hafnire出版。阿布尔菲达自己就是这一百辆大车的指挥。
[18]来自从该市市政厅所发现的一步关于围城历史的手稿，1576年由该市的书商Saturnin Holot出版。

各种各样的物品，包括马、人、石弹和爆炸弹都可用抛石机投射。《瓦萨夫书》 记载道：“1296年，当德里城的守军拒绝给阿老丁·基尔西打开大门时，他在攻城器械中装上几袋金子，将其发射到堡内，这一措施结束了敌对行为。”
【德里苏丹政权的建立·希尔基王朝的统治 加拉鲁丁·希尔基(Jalu'd-din Khiliji or Khelji)创立的王朝，一般叫做希尔基王朝(1292-1320)，他本来是巴班当政时，奴隶王朝的将军，建立王朝之时，他已是七十高龄的人，所以国家大事多由他外甥，也是他的养子阿老丁(Ala-uddin)协助处理。一二九四年，阿老丁远征德干以后，觊觎苏丹位，谋杀他的舅父而即苏丹位。】
 图18和20上可以看出抛石机的构造和工作原理。
[19]瓦萨夫，波斯历史学家，著述时间为13世纪末至14世纪初。书的序言中注明的时间是1288年，但书中所记内容直至1312年
图19：使用抛石机将死马发射进城
From ‘ Il Codice Atlantico,’ Leonardo da Vinci, 1445-152

图20：抛石机的动作
A:杆臂被拉到低位，在盘车的牵引绳脱钩以前就用滑钩固定住。 B：滑钩滑脱，杆臂被释放，将石弹从掷弹带中射出
C: 杆臂到达向上行程的终点。
两段重要的补充内容，由于不是作者原意，故单独列出。以下两段文字都引自J·K·Kaufmann和H·W·Kaufmann的著作《THE MEDIEVaL FORTRESS》，目前还未有汉译本。
1.关于注13，埃吉迪奥·科伦纳的记载是否属实？
A simpler weapon, sometimes confused with the trebuchet, was the perrier , which was initially used by the Arabs in the Levent. It too consisted of a beam with a sling, looking much like a trebuchet. However, instead of being set into motion by a counterweight, it relied on man- or animal power to provide the force necessary to launch the projectile.
 ---------------------- The Medieval Fortress, pp66.
2.关于配重式投石机的威力
We are told by the medieval chroniclers that some of these weapons reached ranges of 500 meters and lobbed projectiles weightings as much as 200 to 300 pounds.
Tests with reconstructed weapons done in 1999 by Professor Wayne Neel of Virginia Military Institute with the group of specialists and Renaud Beffeyete, a French restorer of castles, for the public broadcasting system program series NOVA near Urqyhart Castle overlooking Lochness, confirmed that the trebuchet was capable of hurling projectiles of 250 pounds with s