Анатомия оружия: как устроен классический деревянный лук
В основе классического лука всегда лежат деревянные плечи. Дерево — уникальный материал, сочетающий в себе легкость, упругость и способность многократно выдерживать колоссальные нагрузки. Для луков подходит разная древесина — ясень, вяз, дуб, клен, тополь, тутовое дерево, гикори (североамериканский орешник), кедр, можжевельник, сосна, тис (из него делались английские длинные луки) и оранжевая маклюра, которую часто называют индийским или китайским апельсином. Сегодня можно купить любое дерево — все эти сорта используются в производстве мебели. Но в большинстве случаев стрелять «мебельная» древесина не сможет. Дерево, способное совершать работу, требует особого подхода к выбору, срезу, сушке, хранению и обработке. Мастерам, изготавливающим луки, зачастую приходится заготавливать древесину самостоятельно. При этом им требуются обширные знания о внутреннем строении и свойствах различных частей каждого вида дерева.
Рассмотрим поперечный срез ствола дерева. Собственно древесиной называется его темная сердцевина, которая состоит из омертвевших и затвердевших клеток и служит твердым скелетом растения. По порам древесины из земли к кроне поднимаются вода и питательные минеральные вещества. Древесину опоясывает более светлый слой дерева — луб. Луб состоит из живых клеток с тонкой неодеревеневшей оболочкой, по нему вниз спускается сок, питающий живые структуры дерева. Между корой и лубом находится тонкий слой камбия — образовательной ткани, которая обеспечивает рост луба.
Древесина может быть кольцесосудистой или рассеяннососудистой. В первом случае в процессе роста дерева формируются годовые кольца. Весной образуется ранняя древесина, она светлее и содержит много пор. Темная поздняя древесина намного плотнее, поэтому именно она представляет наибольшую ценность для лучника. Соотношение ранней и поздней древесины всецело зависит от условий роста. Два внешне одинаковых куска маклюры могут вести себя абсолютно по-разному. Выбирая материал, мастер должен внимательно смотреть на поперечный срез древесины. Идеальный вариант — это толстые темные кольца с тоненькими светлыми прослойками. В поздней древесине старых толстых деревьев иногда можно заметить тоненькие «месячные» кольца. Они значительно ослабляют дерево, и задача мастера — вовремя обнаружить подвох.
Лук делается из продольного выреза дерева, в нем чередуются слои ранней и поздней древесины. Заготовку лучше делать из максимально толстого дерева — тогда узкие сектора годовых колец окажутся практически прямыми и в луке поместится больше широких слоев драгоценной поздней древесины. Мастера без многолетнего опыта за плечами стараются выбирать идеально ровный кусок дерева без сучков: желательно, чтобы поперечная структура лука сохранялась по всей его длине и каждый слой древесины тянулся от одного конца до другого. Однако опытные специалисты знают, что сучковатая маклюра содержит гораздо больший энергетический потенциал, чем идеально ровная. И они умеют придать луку форму, сохраняющую сложную первозданную структуру дерева.
Размер имеет значение
Основная цель любого мастера, изготавливающего лук, — добиться максимально возможной скорости полета стрелы. От этой скорости зависят и пробивная способность лука, и дальность стрельбы, и точность. Чем сильнее стрелок натягивает тетиву лука, чем дальше отводит ее от рукояти, тем быстрее летит стрела. Однако два лука, тетива которых натянута с одинаковым усилием на одинаковое расстояние, могут послать стрелу в цель с совершенно разной скоростью.
В физическом смысле лук представляет собой аккумулятор энергии. В процессе натяжения он медленно накапливает энергию руки лучника, а затем мгновенно выплескивает ее в разгон стрелы. Скорость полета стрелы определяется не столько силой натяжения в крайнем положении (в блочных луках она предельно мала), сколько напряжением руки лучника в течение всего процесса натяжения. Хороший лук натягивается с большим усилием с самого начала и заставляет лучника отдавать максимум энергии своей руки в течение всего процесса натяжения. Разжимаясь, такой лук до последнего момента не ослабляет давление на стрелу. Принято говорить о динамической кривой лука: это график зависимости силы натяжения от расстояния натяжения тетивы. Площадь, расположенная под кривой, и есть энергия лука.
Приведем простой пример: предположим, что два лука длиной 120 и 180 см натянуты с одинаковым усилием на одинаковое расстояние — скажем, 70 см. Из большого лука стрела полетит быстрее. Натяжение на 70 см потребует от маленького лука большей деформации, чем от большого, поэтому маленький лук будет мягче. Да, приблизившись к пределу натяжения, он даст то же усилие, что и большой, но в самом начале согнуть его тонкие плечи будет заметно легче. Динамическая кривая большого лука будет близка к прямой линии, тогда как график маленького лука «просядет». Общая энергия, накопленная большим луком, будет больше. Именно поэтому знаменитые английские длинные луки в человеческий рост могли поразить цель на расстоянии более 100 м.
Есть и еще один довод в пользу длинного лука. Любому лучнику (речь идет о классических, а не блочных луках) знакомо ощущение резкого нарастания усилия у пика натяжения, когда кажется, что дерево достигло границы гибкости и вот-вот треснет. В таких случаях начинающие стрелки нередко зажмуривают глаза от страха, что лук сломается прямо у них в руках. На самом деле дереву еще очень далеко до предела. Причина пика — угол между тетивой и концом плеча лука. Легче всего лук сгибается, когда тетива тянет плечо под прямым углом. Чем тупее становится угол, тем меньше усилия передается от руки лучника плечу лука в правильном направлении. Натягивая длинный лук, стрелок может даже не приблизиться к прямому углу. Стреляя из короткого лука, он, скорее всего, упрется именно в этот предел.
Примат формы над содержанием
Увеличение длины лука — не единственный способ решения проблемы тупого угла. Концы плеч лука могут быть отогнуты в сторону от стрелка. На пике натяжения тетива все еще располагается под острым углом к этим рожкам, в то время как основная часть плеча давно образовала с ней тупой угол. Такой лук имеет менее резкий предел натяжения, позволяет запасать больше энергии и облегчает прицеливание с натянутой тетивой. Он называется обратновыгнутым, или рекурведом (англ. recurved).
Концы рекурведа могут быть выгнуты настолько, чтобы в расслабленном состоянии тетива полостью ложилась на них. Фактически они превращают расслабленный лук в более короткий и жесткий за счет более короткого плеча. Натягивая такой рекурвед, лучник прикладывает большое усилие в самом начале. Это позволяет запасти больше энергии. Затем, когда тетива отделяется от «рожек» и начинает тянуть плечи за самые концы, усилие несколько падает. Этот спад компенсируется ростом упругости уже напряженного дерева. Ближе к пределу «рожки» сглаживают пик, сохраняя острый угол с тетивой. Если концы плеч рекурведа загибаются плавно, то и переход от усилия «короткого» лука к усилию «длинного» происходит постепенно. Если «рожки» отгибаются резко, то и переход происходит скачкообразно. Справедливости ради стоит отметить, что и у лука с мягкими прямыми концами плеч есть одно преимущество: в отличие от более энергичных собратьев, он меньше вибрирует.
Длинный лук имеет один существенный минус: накопленная энергия расходуется не только на разгон стрелы, но и на движение его плеч. В момент выстрела плечи развивают столь серьезные ускорения, что даже незначительное увеличение их массы может существенно повлиять на эффективность лука. Мастера уделяют внимание распределению массы по длине плеча. К примеру, пирамидальные плечи широки у рукояти и равномерно сужаются к концам. Поэтому та часть, которая пролетает наибольшее расстояние при выстреле, имеет наименьшую массу.
Компактная мощь
При равном объеме запасаемой энергии деревянный лук всегда будет стрелять лучше композитного, потому что он легче и его плечи разгоняются чуть быстрее. Почему же тогда знаменитые турецкие луки слыли таким грозным оружием? Секрет в том, что турецкие стрелки передвигались на лошадях и колесницах и не могли позволить себе размахивать луками длиной более метра. Чтобы вложить в руки всадника взрывную энергию большого лука, мастерам пришлось прибегнуть к помощи отличных от дерева материалов.
В основе турецкого композитного лука, как правило, лежит деревянный сердечник из пяти частей: рукояти, двух плеч и «рожек». Части сердечника склеены посредством глубоких V-образных соединений. Живот лука (плоскость, обращенная к стрелку) обрабатывается инструментом, напоминающим пилу с мелкими зубцами. Мастер процарапывает им продольные канавки по всей длине лука, а также на накладке, вырезанной из рога, которая приклеивается к дереву. Канавки увеличивают площадь поверхности склеивания. Рог, приклеенный к животу лука, проявляет колоссальную упругость на сжатие, недостижимую для деревянного плеча такого же размера. Рога буйвола, антилопы орикс, каменного козла, а иногда и домашних козлов и овец могут выдерживать усилие до 1,5−2 т.
Самое интересное начинается, когда мастер приступает к приклеиванию сухожилий на спину лука (плоскость, обращенную от стрелка). Лук слегка сгибают в обратную сторону от лучника и стягивают веревкой. К спине приклеивают первый слой сухожилий. Мастер тщательно покрывает сухожилиями всю спину, приклеивая каждый следующий пучок волокон со значительным перекрытием предыдущего. При этом используется клей, также сваренный из сухожилий. Когда первый слой высохнет, мастер стягивает концы лука чуть сильнее и приклеивает следующий слой — и так, пока концы плеч не соединятся. В итоге композитный лук в полностью расслабленном состоянии (без тетивы) оказывается сильно выгнутым в противоположную сторону. Такой лук называется ретрофлексным.
Как известно, сила упругости возрастает пропорционально растяжению волокон. Поэтому, даже когда тетива ретрофлексного лука не натянута, сухожилия очень сильно напряжены. Лук сопротивляется натяжению с первых же миллиметров, формируя высокую и сравнительно пологую (с ровным усилием) динамическую кривую. Преднатяжение сухожилий и упругость рога — вот что придает компактным азиатским композитным лукам их выдающуюся точность стрельбы и дальность поражения.
