第四十节炮弩定型
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:9064

这个工作比预期的要难。把弩臂的俯仰中心移到前面,在后面用支架顶在不同位置的齿上,也可以调整射角,从48度到0度。但这办法不便于快速调整,不是长久之计。想了一天后,姜海涛设计了一种利用滑轮、绳索来快速调整的系统。

从侧面看,弩架下面是一块1.7米长的厚木板,被称为“弩架底板”。它的前面竖起两根1.7米高的木条,左右之间的空隙只有20厘米。木条的顶端是一对轴孔,弩臂前端就固定在这里,可以俯仰。这对轴孔下面固定了一根2米长的木条,向后下方48度倾斜,一直接到弩架底板的后部。弩臂最大射角时,就完全坐在这根木条上。在这两根斜木条的外侧,分别固定了一根木条,和它呈直角相交,前低后高。姜海涛把它们称为“高低导轨”。高低导轨的顶部、根部装了小滑轮,两条绳索绕在上面,而绳索之间固定着一根竹棍。转动高低导轨顶部的滑轮,就能通过绳索带动竹棍沿着木条上下移动。竹棍穿在弩臂后段的一段狭缝中,因此弩臂就能跟着俯仰。高低导轨上还雕了刻度,可以直接看到射角数值。高低导轨的后端连着两根木条,竖着连到弩架底板上,让整个结构更牢固。拉弦的绳索就穿过这高低导轨、竖木条之间的缝,伸到砲弩后方。

弩架底板的中间,是一个插在车底板上的圆木柱。弩架底板前也穿了一个竹棍,绑在一圈横向绳索上。这圈绳索绕在车箱两边的一对滑轮上,也有一个摇把。因此水平转动摇把,就可以让弩架左右转动,进行方向瞄准。虽然范围不大,左右各10度,但已经足够了。因为这套方向机是负责精调的,粗调是通过直接转动弩车来实现。

和过去的木齿结构相比,这套新的高低机和方向机虽然结构复杂些,但调整起来更方便了,甚至可以在射箭过程中进行调整。

姜海涛设计这些基本结构用了一天,带着井和几个小工匠们具体计算每一个零件的尺寸,又花费了一天。中间还让轸老头等老工匠们看看有什么问题,木料到底需要多粗。因此第一辆采用新式瞄准装置的砲弩,五天后才造成。试验基本上很成功,只不过在快结束时,一条高低机上的绳索松动了,造成弩臂卡壳。幸好豫在框锯的启发下,事先已经想出了一个办法:在绳索中间插一根竹竿,转动它,就能让绳索扭转、收紧,然后把竹竿穿到一个绳圈里固定。用这办法,可以随时调整绳索的张紧程度,既保证瞄准的稳定性,又不至于让摇把转动时的阻力太大。为了进一步提高性能,归豹还破例同意姜海涛在第二辆砲弩上用丝绳代替麻绳,看看效果如何。

新结构砲弩的俯仰中心在前面,可以在弩车上高高地平射。不过这种结构和先前相比,弩臂尾端的高度不固定,拉弦绳对弩架产生的力复杂一点。于是姜海涛让工匠们也制造一些老结构的砲弩,俯仰中心在后面,结构、受力都简单一点,大概可以更耐用。唯一的缺点就是平射时比较低。两种结构将进行长期试用的比较,也能增加保险系数。

另外一个重大改进,就是在弓弦上增加了一个u型铜环。爪式拉弦器不再直接抓住弓弦,而是抓住这里,这样弓弦就能和箭杆尾部的栝直接接触。效果怎样,就得试验后才知道了。

还有很多小地方的改动也完成了,比如砲弩后面的两个车把、轭都进行了一点改进。当初十弓车弩从蓼城回来时,为了便于用牛马拉行,在车把中间加了一个轭,可以套在一头牛的颈背上。姜海涛也由此发现,春秋的马车都是单辕的,也就是一个车把。因为这些车都至少需要两匹马才能拉动,而用斧凿造车辕并不容易,所以春秋工匠就只用一根车辕,两匹马正好拴在车辕两侧。现在有了框锯后,车体上很多部件都可以变细,同时不降低坚固程度和寿命,于是整车变轻了至少10%。再加上铜轴承降低了车轴处的摩擦系数,现在一匹马也可以拉动一辆车。这时单辕就不方便了。于是在现在的砲弩上,工匠们用双辕代替了单辕,用单马牵引代替双马牵引。养敖对此很感兴趣,打算看看砲弩试用的情况,一匹马究竟能拉着它跑多快。也许今后可以只用三匹马牵引战车,就达到现在驷马战车的速度。

现在砲弩的拉力在120公斤左右,拉长为0.7米。通过射击新的草靶,姜海涛他们测出箭的动能在282焦耳左右。普通箭的重量为80克,因此箭的初速为84米/秒左右。

制造出的头三辆砲弩,最后采用了三种不同的结构:俯仰轴在后的老结构,被称为一型砲弩;俯仰轴在前,用麻绳瞄准机构的新结构,称为二型砲弩;用丝绳瞄准机构的称为二改型砲弩。它们立刻被拉到小盆试验场进行了试验。小盆试验场,是姜海涛给那个小盆地起的名,现在被建成了专门的远程武器试验场。养锜带人在周围搭了几个木楼,方便警戒。上次安放砲弩的地方也被填平、夯实,方便今后放置试验的武器。

路上的行驶状况表明,一匹马牵引的砲弩车可以跟上驷马战车的速度,只不过上面不能坐人了。如果坐上三个人,它的行驶速度比人步行快一点。一个砲弩小组完全可以把他们的辎重装到车上,轻装前进,速度要比普通的步卒、牛车还快一些。

试射中采用了新的计量单位,测出砲弩的最大射程达到了530米左右。姜海涛还发现,最大射程的射角在44、45度,而不是直角的一半,48度。这可与抛物线理论计算出的结果不一样。他想了半天,只能把这归结于空气阻力影响的结果。

由于在弓弦上增加了u型铜环,散布也略有改善,从半径50米减小到40米。效果不如预期的好,但是养敖对此很满意了,因为射程毕竟那么远,是普通弓箭的四倍多。他觉得在很多情况下,砲弩不会需要射那么远,300米就不错了。试验表明,此时的砲弩仰角只需要16度,散布半径30米。

姜海涛还指导豫造了一批特殊的箭。它们还是80克重,但用硬木制成,长度从70厘米缩短到30厘米,前粗后细。豫对这个什么“流线形”很不理解,告诉姜海涛这箭短了以后,散布肯定会更大。而且这箭加工起来太麻烦,造出20支以后姜海涛只得作罢,改成前后一样粗细的箭杆,30厘米长。试射结果也证明豫说对了,这个所谓的“流线形”大概在炮弹、飞机那样高的速度下才有用,在这里没什么效果。硬木短杆降低散布的效果也不明显,仍旧在35米左右。射程倒是有一点点提高,可以达到540米。再综合考虑到硬木的材料、制造成本后,这项改进可以说没能成功。

砲弩的持续射箭能力、高射速,再次得到表现。用新的单摆计时器测量后,他们知道普通弓手能够每5秒射一箭,踏张弩则需要15秒,而砲弩平均4秒。

姜海涛测量了一下甲士们的冲锋速度,在每秒5米左右。因此从530米外冲过来,敌人至少要跑106秒,砲弩可以射出26箭。考虑到调整射程花费的时间,砲弩至少可以射15箭,训练好的话大概能到20箭,而且每一箭都足以穿透敌人的皮甲。普通弓箭最大射程150米,但落下时的速度已经很低了,根本无法穿透皮甲。它的有效射程也就在120米左右,对冲锋的敌人只能射4、5箭。踏张弩最大射程能达到310米,能射4、5箭。

这次试验中的另外一个重要项目,就是砲弩的瞄准指挥系统,以及一些辅助设备。

最主要的辅助设备是调整水平的垫板、木楔、水平仪等。木板、木楔等都比较简单,每辆砲弩将携带一组,垫到车轮、车把下,或者用木锤、撬杆楔入。水平仪则固定在弩车上,主要由三个竹筒和两根竹管组成。竹管排列成l形,两头插着竹筒,接口密封,是水的通道。三个竹筒内有刻度,可以看出它们之间的水面差距。几名弩长经过训练后,已经就能根据水面刻度判断出弩车的哪一角需要调整、调整多少。

瞄准指挥系统,则是砲弩能否准确射中目标的关键。

姜海涛在上一次砲弩试验后,就一边改进砲弩,一边考虑今后该怎么指挥射击。仔细一想,发现要实现真正的间瞄射击还真费点事。首先要建立一个基准点和基准方向,让所有的砲弩都对准它;然后是准确测量目标的方位和距离;第三是快速计算出砲弩所需要的瞄准角、俯仰角,而且要考虑到不同位置砲弩的区别。按照这些要求,姜海涛让工匠们造了两个测角器和一个计算板。

测角器的主体是一块大木板,刻了半圈192度;下面有三角架,木板上还有竹筒式水平仪,两根同轴的旋转木条。在试验场,工匠们把它们布置在砲弩两边,中间拉着一根50米长的丝绳。那三辆砲弩就排列在它们之间的连线上,而且左右分别瞄准它们。两个侧角器也用一根木条互相瞄准了对方。砲弩进行第一轮试射后,箭的落点中心处插了一杆大旗,工匠们用侧角器上的另一根木条瞄准大旗,于是得出了两个角度值。

计算板是一块长1米、宽0.5米的木板,一端钉着四个细铜钉,间距10厘米。现在中间两个铜钉上绑着丝线,按照侧角器得出的那两个角度分别拉向前方,交于一点。从木板上的刻度,工匠们很快就能看出这个交点的坐标——前方多少米,偏左或偏右多少米。利用从铜钉之间的中点拉出的另外一条丝线,还有计算板顶端的角度刻度,工匠们也能很快读出方位与距离。

这实际上利用了相似三角形的概念。而且姜海涛通过六艺考核中的数,知道春秋人已经懂得一些三角测量法的实践知识,比如测量远处山峰、城楼高度,只是还没有上升到数学理论的高度。所以他这套测量方法,很快就被工匠们和归豹他们理解了。

根据地面上预先划好的距离和方位,这套瞄准系统的精确度也得到了试验。试验性的测量几次后,姜海涛发现,两个测角器的距离不能小,必须在50米以上。而且测出的角度必须很精确,误差不能超过0.5度,否则得到的距离误差很大。如果间距只有20米,对300米外的目标测距误差能有50米以上。虽然砲弩的指挥者可以根据箭的落点偏差来修正一下,但在对付快速冲锋的敌人时,这样的结果还不够理想。

试验回来后,姜海涛和养敖决定今后的砲弩阵地确定为100米或50米宽,砲弩一字排开在中间,分别可以排30辆或15辆。他们还对计算板进行了改进,在一端按照砲弩的阵形钉入一些细铜钉,弩长根据自己所处的位置,在相应的铜钉上拴丝线,然后就可以根据指挥者提供的目标坐标,拉线测量目标相对自己的方位和距离。左右方向瞄准,弩长只要转动方向机滑轮,转动整个弩座底板就能完成。弩臂的仰角,从一个表格上按照距离数据一查就知道了。当然,这个射程、仰角关系表,也就是射表,需要等到下一次试验来获得。姜海涛在造出10多辆砲弩后全部拉去测试,以便得到尽量平均、准确地射表。

根据指挥者提供的数据查表、调整方向机、高低机,自然会这让弩长的工作量和难度又增加了一些。不过养敖他们已经决定从甲士中选拔一些聪明伶俐的担任弩长,而且进行专门训练。负责放箭的人也将分担一点工作,比如观察指挥者展示的数据,查射表。

这样一辆砲弩10个人,正好一个什。弩车后是7人拉弦,1人专门负责驾车控马,作战时在后面照管马匹。弩车采用单马牵引,上面除了弩、箭,调整水平的垫板、木楔、木棰,还有一些自卫用的剑、盾。必要时,驾车控马的人还可以作为拉弦手的替补,或者代替弩长去操作拉弦器、指挥拉弦,弩长专门负责查表和瞄准。

砲弩指挥组需要15个人,其中4人操作两部测角器,2人操作计算板,6人负责用旗语展示数据。指挥官有2人,分正副,指挥测角器标准哪个目标。另外一人负责两部测角器之间的联络。

在如何通知所有砲弩目标数据上,养敖最初打算直接派人喊话。姜海涛觉得这样不够快捷,有可能出错,需要的人也多,因此提出用旗语向各位弩长通报数据。这是他受海军舰艇启发想到的。可以要想让那些弩长都记住不同姿态的旗语代表什么意思,麻烦了一点。就算姜海涛自己,想到细节处都有点头疼。于是他又想到了一个变通方法,就是在旗帜上直接写数字。为此他们还专门造了三组旗杆,10套数字旗。说是数字旗,其实更像卷轴画。一组旗杆布置在一个测角器旁,用来通报测量结果;两组旗杆布置在另一个测角器和计算板附近,用来展示目标的方位和距离。

对于测角器,姜海涛也在工匠们的帮助下进行了一些改进。他把木板改成四根木条组成,这样可以折叠,便于携带。一根94度的弧形木条上刻着角度值。半径加大到1.5米,以便提高精度。工匠们又对量角器上转动的长杆作了一点改动,顶端加宽并刻上角度,最小0.05度,左右各20个。这样测角器的弧形木条上只需要刻到1度,但读数可以精确到0.05度。

工匠们还制造了一种新的计算板。它是一个长2米、宽1米的卷轴,丝帛面上画了坐标方格。另外还有两根2米和一根2.23米长的木棍,使用撑开卷轴。

利用这种更大、更精细的测角器和计算板,几名经过训练的甲士可以很快测量出一个目标的方位、距离,误差也能保持在1度和10米以内。这样,砲弩的瞄准指挥系统,包括基本操作方式,算是初步成型了。

很多工匠经过这么长时间的工作、学习,跟着姜海涛造了那么多新奇玩艺,思想居然也得到“解放”,变得敢想敢干。曾在试验中负责往弩臂上放箭的一名工匠提出,能否像自动松开的爪式拉弦器那样,也搞一个自动机构,可以自己把箭放到箭槽里,这样能把射速提得更快。姜海涛刚听到这想法时吓了一跳,心说自己都还没想到搞那么先进的“半自动机关弩”,现在这工匠居然想到了,真是胃口吊高啦!不过仔细讨论后,很多工匠都感觉它需要不少小机关。存箭、放箭的,要让它们在正确时机以正确的角度恰好落到弓弦前面,还不影响弓弦、拉弦器的前后运动。这个设想在细节上实现难度比较大。

姜海涛一时也想不起有什么好办法。学步枪上的?看过一些枪械的结构图,那子弹好像是通过左右两个弯曲的金属片限制在弹匣里,枪机上的一个小突起穿过它们之间的空,可以把子弹往前推。不过它怎么能保证只把子弹往前推,而且还能升到高处的枪膛里呢?姜海涛想不起来了。参照这玩艺设计自动上箭的机构?好像没戏,至少弹簧就难办。

但姜海涛还是奖赏了这名工匠,让大家都动脑筋想想,看有什么办法提高踏张弩、砲弩的性能,包括任何方面的。

砲弩、踏张弩、神臂弩虽然厉害,但它们只是远射兵器,必然要跟其它兵器配合,包括剑、矛、戟、盾等等。弓与这些兵器的配合方式,现在自然是无法继续采用,因为射速、射程、威力都有了非常大的差别。因此早在前两天确定踏张弩、神臂弩和砲弩的生产数量之前,养敖就已决定充分利用这些弩的巨大穿透力,对所谓的“战术编组”进行改革。

“战术编组”,自然是姜海涛提出的新名词,从记忆片段里的什么“步兵班组战术”、“火力配备”、“反坦克小组”变来的。他还参照现代步兵的三三制,结合现在的编制情况和方便程度,提出了一种三三一制。那就是以10个人作为一班;3个班一个排,3个排一连,外加1个直属班,总计10个班;3个连一营,3个营一团,外加1个直属连。可是这个编制方法与现在的习惯差别有点大,而且养敖他们不习惯用数字作为部队的编号。对于现在那些普通国人、步卒的文化程度来说,这1班、2排、3营之类的,也确实复杂。

养敖和甲士、国人、步卒们更熟悉的是把部队分为上、中、下、左、右,五五制的。也就是一个伍5人;一个两有5个伍,25人;一个卒有4个两,100人;一个旅有5卒,500人;一个师5旅,2500人;一个军5旅,12500人。他们的头分别叫做伍长、两司马、卒长、旅帅、师帅、军将。这是周礼制度规定的,但具体到各诸侯国,就差别很大了。

比如胡国很小,最多只能组织几千人的队伍,因此最大编制也就到师。而且每个师都不是满员的2500人,因为他们分别属于不同的家族、派系。所以在胡国,常见的作战单位是卒,100人的,然后根据战场情况组成大小不同的队伍,由一个贵族将领率领。

其它国家也根据各自的情况进行了很多改动。比如齐国;10个伍组成一小戎,50人;4个小戎为一连,200人;10个连为一旅,2000人;5个旅为一军,10000人。这是跟他们的行政划分制度相吻合的,比如50家为一里、2000家为一乡。

可是现在有了新兵器后,伍、两的编制就不太合适了。5个人根本无法操纵一辆砲弩。踏张弩的射速比弓慢很多,采用轮流射击的方法后,5把弩组成一个作战单位也显得小了。

养敖最终决定结合吴国的方法,再加上姜海涛的建议,形成一种适合现在情况的编制方法。

在下面的作战编制上,他采用了比较简单的十十制,并且推广到步卒中。吴国就是这样的,似乎更适合步卒战斗。最基本的作战单位变成了10个人,叫做“什”。10个什组成一个卒,100人,和现行的编制一样,是一个比较标准的作战单位。在有些情况下,主将都有可能指挥到这一级,特别是在守城战中,比如指派某一个卒去增援某部。

再往上,养敖就把砲弩和步卒区别开了。步卒采纳姜海涛的三三一制建议,首先由3个卒组成一营,然后3个营外加一个直属卒,一共10卒1000人组成一个旅。这三个营分别称为左营、中营、右营,也比较方便旅长指挥。直属的那个卒被称作卫营,既负责跟随旅长作战,也负责联络等任务。

砲弩部队则继续采用十十制,1000人、100辆砲弩组成一个旅。养敖和姜海涛都觉得,这砲弩要么是几十辆集中起来一起射击敌方的大部队,要么就是一辆或者十辆地进行平射,暂时不需要营这一级编制。

更大规模的部队,就是师了,左中右三旅组成一师,3000人。在归豹的能力范围内,这基本上就是最大规模的编制。胡国内很多其他家族的属地、国人,他可管辖不了,得依靠归章、栾元、章通等人去征召队伍。他们大多连一个师都凑不齐,还得几家合起来才行。因此以胡国的举国之力,最多最多只能组成三个师,正好左中右三师,勉强搭成一个军的架子,但抵不上大诸侯国的一军。

现在一辆砲弩就是一个什,算一个最小作战单位,弩长自然也就是什长。每一个砲弩卒将有10辆砲弩,100人,10匹马,算一个基本作战单位。在考虑了姜海涛设计的那套瞄准指挥系统的特点后,养敖决定每一个卒的砲弩排列成两排,前面为二型砲弩,后面为一型砲弩,发挥它们各自的特点。作战中可以三个砲弩卒并排布置,在它们的两侧布置指挥组的测角器。如果需要动用更多砲弩卒,既可以排在它们后面,也可以另外再组建一个阵地。这样,他们需要训练3~4个砲弩指挥组,以便配合100辆砲弩。

踏张弩到底怎么装备,姜海涛提出了两种方法。一是像轻机枪一样,每个什配一两把(其实更像步兵班里配狙击步枪,因为它射速低、威力大);二是像迫击炮,专门设立一些用踏张弩的什,甚至让100把踏张弩组成一个单独的卒。

养敖也不知道哪种方法更好,于是两种方法都在试。姜海涛抽时间去看了看养敖正在试验的新式作战单位,什。因为这直接关系到踏张弩怎么配备,砲弩这种“炮兵”如何配备和使用,如何与“步兵”进行“步炮协同作战”。

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