Теория лука

Первое, что нужно разобрать — что происходит с деревом. когда его изгибают.
Смотрим картинку — с внутренней стороны древесина сжимается, а с наружной ее волокна растягиваются. Вся проблема в том, что древесина плохо приспособлена к растягиванию. Если вы согнете палку — то она треснет именно с наружной стороны изгиба. Простейший способ борьбы с этим — подбор материала. Классический длинный английский лук, выбивший цвет французского рыцарства, изготовлен из тиса. Тис — ядовитое дерево. Он не гниет, в нем не образуются трещины. В Японии длинный лук делался из бамбука со схожими свойствами.
Английский лук без тетивы прямой, хотя мог быть и кривоват, его делали по форме дерева. Постоянно его держать натянутым нельзя (тетиву ставили непосредственно перед боем), чтобы избежать деформации. Такие луки не выдерживают сильного изгиба и поэтому их приходится делать очень длинными, английский тисовый лук — два метра длины, японский длинный лук — до 2.4 метра (у японцев он ассиметричный, верхняя часть длиннее).
Такие луки были достаточно дешевые и как следствие — массовые. Именно это свойство позволило англичанам вырастить большое количество простолюдинов, с детства занимающихся стрельбой — и получить на этом немалую пользу во время Столетней Войны.

По своим боевым качествам такие луки не блещут. Английский длинный лук бил в среднем на 90 метров (у него было тяжелые стрелы с граненым наконечником и на дальних дистанциях они не могли пробить доспехи).

Но, как всегда, технологии на месте не стоят и был изобретен композитный лук. Изобретен он был задолго до Столетней Войны, еще в Древнем Египте. Однако, стоит он на пару порядков дороже. Как основа лука там тоже использовали дерево, но с внутренней стороны (где сжатие) добавляли роговые пластины, а с наружной (где растягивание) сухожилия животных. Вся эта конструкция склеивалась животным или рыбьим клеем и обматывалась полосками кожи, ткани и т.п. Это задача для мастера, да и то не для всякого. Только на сушку сухожилий уходило больше года. Быстро таких луков не наделать. Понятно, что такая конструкция была менее надежна, чем простая тисовая палка. К тому же животный клей в сырую погоду мог набухнуть и лук при выстреле просто разлетался на части. Также клей и другие элементы лука плохо переносят морозы. Может быть, именно поэтому композитные луки в основном использовались в теплых странах — в Египте, в Турции, в Китае.

Композитный лук, однако, имеет заметно лучшие боевые свойства. Он много компактнее и при той же силе растягивания тетивы посылает стрелу дальше. Чтобы понять, как это получается, посмотрим на график.

Энергия, которую лук передает стреле, зависит только от двух параметров — от силы натяжения тетивы (а она зависит от упругости лука) и от длины, на которую натянута тетива (собственно, это длина человеческой руки). Снизу три значка — лук с тетивой без натяжение, с нормально одетой тетивой и лук, растянутый для выстрела. Площадь, которую дает пересечение этих двух параметров (выделено цветом) — это и есть энергия, которая пойдет в стрелу.

Сразу видно, почему слабо натянутая тетива делает лук слабым. Чем сильнее натянута тетива, тем более вправо сдвигается квадрат с длиной человеческих рук и тем большую площадь (то есть энергию) он займет. Поэтому на боевые луки так трудно одеть тетиву (все помним история с Одиссеем?) и в большинстве случаев это куда более сложное занятие, чем натянуть ее для выстрела.

Но композитный лук из-за своего хитрого устройства можно сделать сложной формы — с кончиками, загнутыми в обратном направлении. И как раз эти кончики запасают в себе дополнительную энергию (на графике — розовым), что дает примерно +20% к дальности выстрела. В случае боя — совсем немало, когда можно стрелять за пределами чужой дальнобойности. В общем, с технической стороны, композитный лук имеет более высокий КПД.

Из графика следует еще один вывод — если отпустить натянутый лук без стрелы, то энергия никуда не девается и лук легко ломается.

Ну и последним типом луков, которые появились недавно — это блочные луки. У них на концах лука тетива идет через сложной конструкции ассимметричные блоки, и как следствие — тетива имеет разную степень натяжения при разных растяжениях лука. То есть при полностью растянутом луке, у которого общее усилие порядка 45 кг, усилие удержания тетивы падает килограммов до 8! Но, как видно из анимации — эта игрушка никак не для древнего мира. Я подозреваю, что даже для 18 века сделать такую вещицу на грани возможностей, скорее за гранью.