Membina Ballista Rom — Pelontar Anak Panah Berkuasa Kilas

Ballistae direka mengikut sistem berkadar berdasarkan kaliber (D), iaitu diameter lubang yang menempatkan berkas spring kilasan. Bagi pelontar bolt, Vitruvius (De Architectura X.10) menjadikan lubang itu sebanyak satu per sembilan daripada panjang bolt. Untuk bolt 60 cm, ini memberikan D = 60 ÷ 9 ≈ 6.7 cm (67 mm). Semua dimensi bingkai lain dalam cetak biru ini diskalakan daripada ukuran kaliber tunggal ini. (Peraturan punca kubik, D = 1.1 × ∛(100 × berat peluru dalam minae), adalah untuk pelontar batu, bukan pelontar bolt.)

Rangka balista terdiri daripada dua tiang tegak (plat sisi) dan palang melintang mendatar (transsom) yang membentuk bentuk U, serta palung unjuran (saluran tembakan) di sepanjang garis tengah. Semua kayu struktur dipotong daripada kayu keras yang padat dan bebas mata kayu — abu, oak, atau elm. Ketinggian tiang ialah 7× kaliber (7D = kira-kira 47 cm untuk contoh kami). Lebar keseluruhan rangka ialah 6.5D dari luar ke luar. Palung tembakan ialah 18D panjang, dipasang pada bahagian tengah palang melintang dan memanjang ke hadapan. Sambung semua sambungan dengan lubang dan pasak (mortise-and-tenon) serta perkukuh dengan jalur dan bolt besi — rangka akan mengalami daya kejutan yang ganas pada setiap tembakan dan mesti tidak melentur atau longgar.

Rumah spring kilas (modioli) ialah kotak kayu berbentuk segi empat tepat, satu di setiap sisi rangka, dan setiap satunya mengandungi lubang menegak berdiameter D (kaliber) tempat berkas spring melalui. Rumah ini terdiri daripada dua plat kayu berat (kepala dan plat dasar bagi setiap rangka spring, masing-masing kira-kira 3D tebal) yang disambungkan oleh dua tiang menegak kotak spring. Plat pengukuh besi melapisi bahagian dalam lubang spring untuk mengelakkan kayu daripada retak di bawah daya kilas yang besar. Gerudi lubang spring secara menegak melalui rumah yang telah dipasang menggunakan gerudi auger berdiameter kaliber yang betul. Kedua-dua rumah spring mesti dipasang secara simetri pada rangka utama — sebarang ketidaksimetrian akan menghasilkan lontaran yang tidak simetri.

Masukkan bahan spring kilas (tali urat haiwan, tali rambut kuda, atau tali linen yang kuat sebagai pengganti moden) melalui lubang spring dalam pusingan berbentuk angka lapan, sehingga lubang kaliber penuh dan bundel dipadatkan dengan kukuh. Urat haiwan ialah bahan asal. Lilitkan bahan secukupnya untuk memenuhi lubang kaliber dengan rapat apabila semua pusingan telah dibuat.

Setiap berkas spring menerima satu lengan lontar, iaitu lengan tuil kayu keras yang lurus, kira-kira 8D panjang (54 cm untuk kaliber kami), 1.5D lebar, dan 1D tebal. Lengan dimasukkan secara mendatar melalui berkas spring pada ketinggian tengah berkas. Kedua-dua lengan di setiap sisi rangka dengan itu menonjol ke dalam ke arah garis tengah senjata. Dalam kedudukan rehat (tanpa beban), kedua-dua lengan ditarik ke hadapan oleh ketegangan spring, menghala ke arah hadapan senjata pada kira-kira 20–30 darjah dari menegak. Apabila dikokang, lengan ditarik ke belakang sehingga menghala ke belakang, dan inilah kedudukan tenaga tersimpan.

Di bahagian atas dan bawah setiap lubang spring, pasang cakera berputar (epizygis) yang digulung oleh berkas spring. Cakera ini mempunyai lubang periferi (kira-kira 16–20 lubang di sekeliling lilitannya) yang sejajar dengan pin pengunci tetap pada rangka. Memutarkan cakera sebanyak satu kedudukan lubang akan memuntir keseluruhan berkas spring sebanyak satu tambahan lubang, sekali gus meningkatkan ketegangan. Pasang susunan ratchet supaya cakera tidak dapat berpusing balik di bawah beban — pawl besi berpegas akan masuk ke dalam lubang periferi. Untuk melaraskan ketegangan: lepaskan pawl, putar cakera sejumlah yang dikehendaki dengan tuas besi, dan biarkan pawl terlibat semula. Mekanisme ini membolehkan setiap spring dilaraskan secara individu untuk ketegangan yang sama pada kedua-dua belah — penting bagi anak panah (bolt) yang terbang lurus.

Sambungkan kedua-dua hujung lengan dengan tali busur yang pendek, sangat kuat, diperbuat daripada urat yang dipintal atau tali linen tebal. Tali ini menghubungkan kedua-dua hujung lengan dan merupakan antara muka langsung antara mekanisme spring dan anak panah. Tali mesti cukup pendek untuk dicapai dengan mudah dari satu hujung lengan ke hujung yang lain apabila lengan berada dalam kedudukan dilepaskan (ke hadapan), tetapi cukup panjang supaya tidak berada di bawah tegangan dalam kedudukan itu — semua tegangan datang daripada spring kilas, bukan daripada geometri tali. Garis tengah tali mesti terletak tepat sepanjang garis tengah palang/landasan tembakan. Pasangkan tali menggunakan cangkuk besi atau takuk yang diukir pada hujung lengan — tali berada di bawah daya tarikan beberapa ratus kilogram apabila dikokang dan mesti tidak tergelincir.

Mengokang balista (menarik tali busur dari kedudukan rehat ke kedudukan terkokang menentang rintangan spring) memerlukan kelebihan mekanikal — walaupun balista kecil memerlukan daya 200–400 kg. Bina mekanisme win: sebatang gandar mendatar (epagogeus) dengan pemegang engkol di satu sisi dan dram ratchet di sisi lain, dipasang dalam palang di bahagian belakang palung tembakan. Tali atau rantai dari dram menyambung ke cangkuk (chelonium — 'kura-kura') yang mencengkam tali busur. Memutar engkol menarik tali busur ke belakang sepanjang palung ke kedudukan picu, dengan ratchet memegang beban pada setiap peringkat. Kelebihan mekanikal win (nisbah jejari pemegang kepada jejari dram kira-kira 4:1) mengurangkan usaha pengendali kepada 50–100 kg yang boleh diurus.

Picu (katastates) memegang tali busur yang telah ditarik dan melepaskannya dengan bersih apabila operator memberi arahan. Reka bentuk paling mudah dan berkesan ialah cangkuk besi berpaksi yang dipasang dalam slot di dalam palung tembakan — cangkuk itu mengait gelung pada tali busur apabila ditarik dan melepaskan apabila operator menarik tuas yang memutarkan cangkuk ke bawah ke dalam slot. Picu mesti benar-benar selamat di bawah beban tegangan spring tetapi melepaskan dengan bersih dan serta-merta — sebarang keraguan akan membolehkan tali menggesel pada cangkuk, menolak anak panah ke sisi dan menyebabkan tembakan tidak tepat. Uji picu secara kering (tanpa anak panah) berkali-kali sebelum memuatkan untuk memastikan pelepasan yang boleh dipercayai dan konsisten.

Penyalur tembakan ialah saluran berbentuk U yang memandu bolt dari kedudukan rehatnya di picu ke muncung senjata. Penyalur mesti lurus sempurna — sebarang lengkok atau pintal akan menyasarkan bolt. Lapikkan penyalur dengan alur licin yang cukup lebar untuk menerima batang bolt (kira-kira 25–30 mm untuk bolt standard). Alur mesti berpusat tepat pada lebar penyalur supaya tali busur menyentuh pangkal bolt secara tepat di tengah. Licinkan alur dengan pahat dan batu pasir, dan sapu dengan lemak haiwan atau lilin lebah untuk mengurangkan geseran. Bolt diletakkan di dalam alur hanya di bawah graviti — jangan pasang sebarang klip penahan yang boleh mengganggu pelepasan bolt.

Balista lapangan dipasang pada pangkal kayu yang membolehkan putaran dalam azimut (arah mendatar) dan pelarasan ketinggian. Bina pangkal pusingan yang mudah: platform bawah yang berat (tetap) dengan platform atas yang berputar (berpaksi pada pin besi melalui tengah). Rangka senjata dibaut pada platform atas. Untuk pelarasan ketinggian, rangka senjata berpusing pada gandar mendatar di bahagian belakang rangka bawah — menaikkan atau menurunkan bahagian hadapan mengubah ketinggian. Baji pengunci memegang ketinggian setelah ditetapkan. Pelekap balista Rom juga menggabungkan alat bidikan: pin besi mudah di hujung muncung dan takuk-V di kedudukan pengendali, membolehkan pengesanan sasaran yang boleh diulang.

Bolt balista lebih pendek dan lebih berat daripada anak panah, kira-kira 60–75 cm panjang, dengan diameter batang 25–30 mm. Batang dikisar atau dibelah daripada kayu abu berurat lurus. Di hujung depan, tempa mata besi berbentuk piramid kira-kira 8 cm panjang menggunakan palu, dan tekankan ke atas batang, dikunci dengan paku keling besi atau dibalut dengan dawai besi. Di hujung belakang, potong tiga atau empat bilah sirip daripada kayu keras atau kepingan gangsa, bukan bulu burung yang terlalu rapuh untuk kekuatan balista, dan gamkan serta ikatkan pada batang pada sela 120 darjah. Bolt mesti betul-betul lurus apabila digolekkan di atas permukaan rata. Sebarang lengkok akan menyebabkan ia berpusing seperti skru secara tidak menentu semasa terbang. Bolt balista berkualiti dengan mata besi biasanya berat kira-kira 150–200 gram.

Sediakan di kawasan lapang terbuka dengan julat jelas minimum 200 meter. Tetapkan kedua-dua spring kilas pada kedudukan ketegangan yang sama pada gelang ratchet (nombor takuk yang sama, dikira dari kedudukan ketegangan sifar). Kokang senjata, letakkan anak panah di dalam palang, sasarkan sasaran yang stabil pada jarak 100 meter, dan lepaskan tembakan. Catatkan di mana anak panah terkena — jika ia ke kanan, spring kiri mempunyai ketegangan lebih; jika ia ke kiri, tingkatkan spring kiri atau kurangkan spring kanan sebanyak satu kedudukan ratchet. Laraskan ketegangan spring dengan pertambahan yang sama pada kedua-dua belah untuk meningkatkan atau mengurangkan kuasa. Rekodkan julat dan serakan pada setiap tetapan spring over beberapa pusingan ujian untuk menetapkan sifar.