同樣的道理,電影與游戲中所展現的大型投石機,與傳統的舊式彈射器相比,也有著本質上的不同。
投石機,從本質上來說,是一種巨大的吊索裝置,而平衡投石機,則巧妙地運用了杠桿和力矩的物理機制。
就拿普通彈射器的運作原理來講,首先需要拉回木臂,由于木臂與一根由扭曲的、精心加工過的動物筋腱制成的電纜相連,木臂在被拉動的過程中,會對這根“動物筋腱”產生一種拉力,而這根“動物繩”則會如同橡皮筋一般,憑借自身的彈性抵抗這種拉力,進而在拉伸的過程中,將勢能儲存于自身。
隨后,當突然松手的瞬間,“筋腱繩”會以極快的速度彈回原位,瞬間將儲存的所有勢能轉化為動能。
而與繩子相連的木臂,也會在這股強大力量的作用下,被拉回原位,從而將放置在臂籃里的石頭,高高地拋向空中……
當然,這只是彈射器基本的運作機制,在實際應用中,可能還存在許多不同的版本。
比如說,有一種相對簡單的方法,無需采用拉伸和彎曲附著在手臂上的動物筋腱這種復雜的機制,而是直接利用木材本身的彈性,將整個木臂彎曲,使其成為儲存勢能的容器。
這種原理,與我們許多人在學生時代課堂上玩過的小游戲頗為相似。大家應該都有過這樣的經歷,拿一把鋼尺或者塑料尺,在一端放置一個小紙球,然后用力彎曲這把尺子,使其形成一定的弧度,再突然松開,尺子便會迅速彈回原位,小紙球也會隨之被彈射出去。
為了實現這一效果,這種彈射器的臂通常選用質地特別柔軟的木材,像是松木或者冷杉。經過一系列適當的修飾與處理之后,這些木材能夠彎曲成幾乎完整的拱形,其彈性之好,就仿佛是用橡膠制成的一般,充分展現出某些木材令人驚嘆的固有彈性。
這種簡單的彈射器設計,在很大程度上是為了節省金錢與材料。畢竟,制作動物筋腱不僅難度極大,而且其使用壽命也相當有限。在經過一定次數的發射之后,就必須對其進行更換。
而木制的“彈簧武裝”彈射器則截然不同,它不僅更加耐用,而且在出現損壞需要更換部件時,也更為便捷。更值得一提的是,它的設計與構造相對簡單得多。
例如,“彈簧武裝”彈射器只需通過手動“裝載”即可。具體操作方式為,通常會有一群人合力拉動連接在臂上的繩子,當繩子被拉到一定程度,木臂彎曲到合適的角度時,便松開繩子,石頭便會如離弦之箭般飛射而出。
這種簡單的操作方式,使得“彈簧武裝”彈射器的體積相對更小,在運輸過程中也更加方便。
與之相比,筋腱彈射器則顯得更為龐大且復雜。
要制作這樣一臺彈射器,首先必須搭建一個結構復雜的框架,用于容納木臂和繩索,并且要確保它們都能準確無誤地固定在相應的位置。
其次,在彈射器的背部,還需要安裝一個類似絞盤的裝置,用于彎曲木臂。這是因為僅靠人力,根本無法將筋繩拉伸到極限狀態。
這種絞盤,有點類似于拖車所使用的絞盤,它是一個鋼制的圓筒,在其兩端分別設有輻條或者孔。炮兵在操作時,可以通過手動旋轉輻條,或者將一根木棍插入絞盤的孔中,并將其當作杠桿來使用,從而帶動絞盤旋轉。
無論采用哪種方式,最終都會使得綁在手臂上的繩子被逐漸卷起,裝有石頭的籃子也會隨之被拉回,與此同時,綁在另一只手上的筋繩也會被拉伸。
然而,這種復雜結構雖然帶來了更遠的射程和更強的有效載荷能力,但也存在著明顯的缺點。制造優質金屬絞盤以及其他相關結構,不僅需要耗費大量的成本,還對工匠的技藝有著極高的要求。