Bau einer römischen Balliste – Der torsionsgetriebene Bolzenwerfer

Ballisten wurden nach einem Proportionssystem entworfen, das auf dem Kaliber (D) basiert, dem Durchmesser der Bohrung, die das Torsionsfederbündel aufnimmt. Für einen Bolzenwerfer setzt Vitruv (De Architectura X.10) die Bohrung auf ein Neuntel der Bolzenlänge. Bei einem Bolzen von 60 cm ergibt dies D = 60 ÷ 9 ≈ 6,7 cm (67 mm). Alle übrigen Rahmenmaße in diesem Bauplan leiten sich von dieser einen Kalibermessung ab. (Die Kubikwurzelregel, D = 1,1 × ∛(100 × Schussgewicht in Minen), gilt für Steinwerfer, nicht für Bolzenwerfer.)

Der Rahmen der Balliste besteht aus zwei senkrechten Ständern (Seitenwangen) und einem waagerechten Querholm (Traversen), die eine U-Form bilden, sowie einer vorspringenden Rinne (dem Schusskanal) entlang der Mittellinie. Alle tragenden Hölzer werden aus dichtem, astfreiem Hartholz geschnitten – Esche, Eiche oder Ulme. Die Ständerhöhe beträgt das 7-Fache des Kalibers (7D = etwa 47 cm für unser Beispiel). Die Gesamtbreite des Rahmens beträgt von Außenkante zu Außenkante 6,5D. Der Schusskanal ist 18D lang, an der Mitte des Querholms befestigt und läuft nach vorn. Alle Verbindungen als Zapfenverbindung (Schlitz und Zapfen) ausführen und mit Eisenbändern und Bolzen verstärken – der Rahmen wird bei jedem Schuss heftigen Stoßkräften ausgesetzt sein und darf sich weder verbiegen noch lockern.

Die Gehäuse der Torsionsfedern (modioli) sind rechteckige Holzkästen, je einer auf jeder Seite des Rahmens, die jeweils eine vertikale Bohrung mit dem Durchmesser D (das Kaliber) enthalten, durch die das Federbündel läuft. Das Gehäuse besteht aus zwei schweren Holzplatten (dem Kapitell und der Grundplatte jedes Federrahmens, jeweils etwa 3D dick), die durch zwei vertikale Ständer des Federkastens verbunden sind. Eiserne Verstärkungsplatten kleiden das Innere der Federbohrung aus, um zu verhindern, dass das Holz unter der enormen Torsionskraft reißt. Bohren Sie die Federbohrung senkrecht durch das montierte Gehäuse mit einem Bohrer des korrekten Kalibers. Die beiden Federgehäuse müssen symmetrisch am Hauptrahmen montiert werden – jede Asymmetrie führt zu einem asymmetrischen Wurf.

Fädle das Torsionsfedermaterial (Sehnenschnur, Rosshaarseil oder starkes Leinenseil als moderner Ersatz) in figur-achtförmigen Windungen durch die Federlöcher, bis das Bündel das Kaliberloch vollständig und fest ausfüllt. Tiersehne ist das ursprüngliche Material. Wickle genug Material auf, um das Kaliberloch bei vollständig gelegten Windungen dicht auszufüllen.

Jedes Federbündel nimmt einen Wurfarm auf – einen geraden Hartholzhebel von etwa 8D Länge (54 cm für unser Kaliber), 1,5D Breite und 1D Dicke. Der Arm wird waagerecht auf halber Bündelhöhe durch das Federbündel gesteckt. Die beiden Arme auf jeder Rahmenseite ragen somit nach innen zur Mittellinie der Waffe. In der Ruhestellung (entlastet) werden beide Arme durch die Federspannung nach vorn gezogen und zeigen etwa 20–30 Grad von der Senkrechten nach vorn zur Waffenfront. Beim Spannen werden die Arme nach hinten gewunden, bis sie nach hinten zeigen – dies ist die Position der gespeicherten Energie.

Am oberen und unteren Ende jedes Federlochs wird eine drehbare Scheibe (Epizygis) angebracht, um die sich das Federpaket wickelt. Die Scheibe besitzt randseitige Löcher (etwa 16–20 Löcher am Umfang), die mit einem feststehenden Sperrstift am Rahmen fluchten. Das Drehen der Scheibe um eine Lochposition verdreht das gesamte Federpaket um ein Lochinkrement und erhöht so die Spannung. Eine Sperrvorrichtung ist so anzubringen, dass sich die Scheibe unter Last nicht zurückdrehen kann – eine federbelastete eiserne Klinke greift in die randseitigen Löcher ein. Zum Einstellen der Spannung: Die Klinke lösen, die Scheibe mit einem eisernen Hebel um den gewünschten Betrag drehen und die Klinke wieder einrasten lassen. Dieser Mechanismus ermöglicht es, jede Feder einzeln abzustimmen, um auf beiden Seiten gleiche Spannung zu erzielen – unerlässlich für einen geradeaus fliegenden Bolzen.

Verbinde die beiden Armspitzen mit einer kurzen, sehr festen Sehne aus gedrehter Sehne oder dickem Leinenseil. Die Sehne verbindet die beiden Armspitzen und ist die direkte Schnittstelle zwischen dem Federmechanismus und dem Bolzen. Die Sehne muss kurz genug sein, um in der abgeschossenen (vorderen) Stellung der Arme bequem von einer Armspitze zur anderen zu reichen, aber lang genug, um in dieser Stellung nicht unter Spannung zu stehen – die gesamte Spannung stammt von den Torsionsfedern, nicht von der Geometrie der Sehne. Die Mittellinie der Sehne muss genau entlang der Mittellinie der Schussrinne verlaufen. Befestige die Sehne mit eisernen Haken oder Kerben, die in die Armspitzen eingearbeitet sind – die Sehne steht im gespannten Zustand unter einer Zugkraft von mehreren hundert Kilogramm und darf nicht rutschen.

Das Spannen der Balliste (Zurückziehen der Bogensehne aus der Ruheposition in die gespannte Position gegen den Federwiderstand) erfordert einen mechanischen Vorteil – selbst eine kleine Balliste benötigt 200–400 kg Kraft. Baue einen Winden-Mechanismus: eine horizontale Achse (den Epagogeus) mit einer Kurbel auf einer Seite und einer Sperrklinkentrommel auf der anderen, montiert in Halterungen am hinteren Ende der Schusswanne. Ein Seil oder eine Kette von der Trommel verbindet sich mit einer Klaue (dem Chelonium – „Schildkröte“), die die Bogensehne erfasst. Durch Drehen der Kurbel wird die Bogensehne entlang der Wanne zur Auslöseposition zurückgezogen, wobei die Sperrklinke die Last in jedem Schritt hält. Das mechanische Übersetzungsverhältnis der Winde (Verhältnis von Kurbelradius zu Trommelradius von etwa 4:1) reduziert den Kraftaufwand des Bedieners auf handhabbare 50–100 kg.

Der Auslöser (Katastates) hält die gespannte Bogensehne und gibt sie auf Befehl des Bedieners sauber frei. Die einfachste wirksame Bauweise ist ein schwenkbarer Eisenhaken, der in einem Schlitz der Schusswanne montiert ist: Der Haken greift im gespannten Zustand in eine Schlaufe der Bogensehne ein und löst sich, wenn der Bediener einen Hebel betätigt, der den Haken nach unten in den Schlitz dreht. Der Auslöser muss unter der Federspannung absolut sicher halten, gleichzeitig aber sauber und augenblicklich auslösen. Jedes Zögern lässt die Sehne über den Haken schleifen, drückt den Bolzen seitlich weg und führt zu einem ungenauen Schuss. Den Auslöser vor dem Laden ohne Bolzen mehrfach trocken testen, um eine zuverlässige, gleichmäßige Auslösung sicherzustellen.

Die Schussrinne ist ein U-förmiger Kanal, der den Bolzen von seiner Ruheposition am Abzug bis zur Mündung der Waffe führt. Die Rinne muss absolut gerade sein; jede Krümmung oder Verdrehung lenkt den Bolzen ab. Lege die Rinne mit einer glatten Nut aus, die gerade breit genug ist, um den Schaft des Bolzens aufzunehmen (etwa 25–30 mm bei einem Standardbolzen). Die Nut muss genau mittig zur Rinnenbreite liegen, damit die Sehne das Bolzenende völlig zentriert berührt. Glätte die Nut mit einem Stechbeitel und Sandstein und beschichte sie mit Talg oder Bienenwachs, um die Reibung zu verringern. Der Bolzen liegt in der Nut nur unter Schwerkraft auf; bringe keine Haltefeder oder Klemme an, die den Abschuss des Bolzens behindern könnte.

Feldballisten wurden auf einer Holzbasis montiert, die eine Drehung in der Azimutebene (horizontale Ausrichtung) und eine Höhenverstellung ermöglichte. Baue eine einfache Traversier-Basis: eine schwere untere Plattform (fest) mit einer drehbaren oberen Plattform, die sich auf einem eisernen Zapfen in der Mitte dreht. Der Waffenrahmen wird auf die obere Plattform geschraubt. Zur Höhenverstellung schwenkt der Waffenrahmen auf einer horizontalen Achse am hinteren Ende des unteren Rahmens – durch Anheben oder Absenken der Vorderseite ändert sich die Elevation. Verriegelungskeile halten die Elevation, sobald sie eingestellt ist. Römische Ballistenlafetten verfügten außerdem über eine Zielvorrichtung: einen einfachen eisernen Stift am Mündungsende und eine V-Kerbe an der Position des Bedieners, die eine wiederholbare Zielerfassung ermöglichen.

Ballistenbolzen sind kürzer und schwerer als Pfeile – etwa 60–75 cm lang, mit einem Schaftdurchmesser von 25–30 mm. Der Schaft wird aus geradfaserigem Eschenholz gedreht oder gespalten. An der Spitze wird eine etwa 8 cm lange, pyramidenförmige Eisenspitze gehämmert und passgenau auf den Schaft gesteckt, gesichert mit eisernen Nieten oder umwickeltem Eisendraht. Am Ende werden drei oder vier Stabilisierungsfahnen aus steifem Holz oder Bronzeblech geschnitten – nicht aus Federn, die der Gewalt der Ballista nicht standhalten – und in 120-Grad-Abständen am Schaft verklebt und gebunden. Der Bolzen muss auf einer ebenen Fläche perfekt gerade rollen. Jeder Verzug führt im Flug zu unberechenbarem Taumeln. Ein hochwertiger Ballistenbolzen mit Eisenspitze wiegt etwa 150–200 Gramm.

Auf einem offenen Feld mit einer freien Schussbahn von mindestens 200 Metern aufbauen. Beide Torsionsfedern auf dieselbe Spannposition an den Sperrradringen einstellen (dieselbe Kerbennummer, gezählt von der Nullspannungsposition aus). Die Waffe spannen, einen Bolzen in die Rinne legen, auf ein stabiles Ziel in 100 Metern Entfernung zielen und abfeuern. Notieren, wo der Bolzen einschlägt: Wenn er nach rechts geht, hat die linke Feder mehr Spannung; wenn er nach links geht, die linke Feder um eine Sperrradposition erhöhen oder die rechte Feder um eine Position verringern. Die Federspannung auf beiden Seiten in gleichen Schritten anpassen, um die Leistung zu erhöhen oder zu verringern. Die Schussweite und Streuung bei jeder Federeinstellung über einige Testschüsse festhalten, um den Nullpunkt festzulegen.