Din inventiile si tehnologiile evului mediu

Noi, modernii, avem tendinta de a privi cu o infinita superioritate catre cei din vechime. Ni se pare ca revolutia tehnologica din ultimii 200 de ani nu-si are egal in istorie. Si totusi ... Piramidele ne contrazic, apaductele romane, despre care se vorbeste prea putin, ne contrazic, minunatele constructii din Evul Mediu ne contrazic ... Iata de ce dorim sa amintim aspecte din istoria tehnicii, incercand sa suprindem aspectele mai spectaculoase ale acesteia. De pilda, stiati ca in Evul Mediu existau masini de asediu capabile sa lanseze la mare distanta proiectile care cantareau mai mult de o tona?

Artileria a aparut cu mult timp inainte de aparitia prafului de pusca. O gama foarte diversificata de masini de asediu era capabila, inca din antichitate, sa faramiteze cele mai rezistente ziduri de cetate. In acest domeniu, romanii, cu pragmatismul lor, erau lideri de necontestat (ar fi poate interesant sa vedem care a fost rolul inginerilor la faurirea Imperiului Roman). Ei au perfectionat o serie de masini de asediu, cum ar fi catapulta si balista, care transformau energia potentiala stocata prin deformarea elastica a unui arc, capabile sa duca la bun sfarsit asediile cetatilor celor mai inversunati dusmani. Totusi, se pare ca eficienta lor lasa uneori de dorit, un proiectil de 20 kg neputand sa produca prea multe stricaciuni unei cetati construite dupa toate regulile artei militare.

In acest timp in China, unde altundeva decat in China, aparuse deja o masina de asediu uluitoare, care depasea orice imaginatie. Ea era capabila sa lanseze proiectile de o tona la mai mult de o suta de metri. Preluata de mongoli, ea si-a adus o contributie insemnata in faurirea celui mai mare imperiu cunoscut in istorie, iar prin secolul al VI-lea al erei noastre, prin intermediul arabilor, ea patrunde si in Europa. Aceasta ciudata catapulta, fara element elastic, a impus mari modificari ale strategiilor defensive. Totusi, sa vedem daca poate fi ridicat valul misterului, deci:

·         Introducerea contragreutatii a dus la cresterea puterii catapultei. Eliminarea franghiilor a mai permis realizarea unei inovatii: plasarea sub postamentul catapultei a unui canal de ghidare care a dus la cresterea preciziei tirului. Prastia era legata de catapulta cu un capat, iar cu celalalt era fixata de un carlig. Atunci cand bratul catapultei atingea un anumit unghi, proiectilul era lansat. Alegerea optima a formei carligului si a lungimii prastiei ducea la obtinerea unor performante optime.

·         Primele catapulte perfectionate erau actionate de echipe alcatuite din pana la 250 de oameni, care trageau de bratul scurt al catapultei prin intermediul unor franghii. Bataia depasea 100 m.

·         Contragreutatea artificiala duce la cresterea bataii, printr-un transfer de energie mai eficient. In plus, datorita inertiei, ea va frange bratul catapultei in ultima parte a traiectoriei, absorbind reculul si facand inutila repozitionarea catapultei dupa fiecare tir. O imbunatatire suplimentare este realizata prin ridicarea initiala a contragreutatii, rezultand o energie potentiala initiala mai mare.

Cum functiona?

Ca orice mare realizare din vechime, principiul ei este deosebit de simplu. O parghie se roteste in jurul unui ax, care, la randul lui, o imparte in doua brate inegale. Bratul lung se termina cu o prastie, semana cu cea folosita de David in lupta sa cu Goliath, doar ca era mult mai mare. Pe bratul scurt se aplica o anumita forta. Din acest punct de vedere putem identifica trei tipuri de catapulte: catapulta cu contragreutate, cu tractiune umana si masini hibride, care foloseau atat contragreutati, cat si tractiunea umana.

Cele mai puternice masini erau cele cu contragreutati. Acestea erau plasate intr-o lada asezata pe bratul scurt al catapultei si puteau cantari cateva zeci e tone. Proiectilele erau si ele pe masura: de la 200 kg la 1 t. Sa amintim, in trecere, ca o replica moderna a unei asemenea catapule, lunga de 18 m, a putut lansa un automobil la o distanta de 80 m, cu ajutorul unei contragreutati de 30 t.

Un salon al ingenioitatii medievale

Nu trebuie sa credem ca europenii nu si-au adus nicio contributie in perfectionarea acestei masini de lupta, ei au gasit de-a lungul timpului diferite mijloace pentru cresterea randamentului. La inceput nu au facut altceva decat sa mareasca dimensiunile catapultei, dar, cum toate lucrurile au limita, au constatat ca nu au la dispozitie materiale suficient de rezistente. Asa ca au fost nevoiti sa treaca la subtilitati. Mai intai au modificat lungimea prastiei si forma carligului de fixare. Ei intelesesera ca pot obtine bataie maxima, atunci cand traiectoria initiala a proiectilului face un unghi de 45º cu veticala. De asemenea, au mai constatat ca bataia creste, atunci cand reusim sa transferam maximum de energie potentiala catre masa lansata. Prin incercari repetate (caci pe acea vreme matematica si fizica faceau primii pasi), ei au gasit solutia optima. Aceasta era calea simpla si, oarecum, lipsita de subtilitate. Mai exista o imbunatatire, privitoare la contragreutate, insa facem referire mai ales la “catapulta catapultelor”. Este vorba de utilizarea contragreutatii articulate. In momentul armarii, contragreutatea, fixata intr-un fel de balama, face un anumit unghi cu bratul catapultei. Atunci cand bratul era eliberat, distanta dintre centrul de greutate al contragreutatii si axul catapultei se modifica pe parcusul miscarii, ceea ce duce la un transfer de energie mai eficient. Rezulta o crestere a bataii. Dar aceasta nu este totul. Ca pentru orice arma de artilerie, un parametru foarte important este cadenta de tragere. In variantele anterioare, in momentul lansarii proiectilului, se producea un recul puternic, care sscotea catapulta din pozitia de tragere. Acelasi recul impunea realizarea unor postamente, relativ sofisticate, capabile sa absoarba socul produs in urma lansarii. Mai mult decat atat, sistemul era astfel realizat incat bratul catapultei sa se opreasca in pozitie verticala, imediat dupa tragere. Utilizarea contragreutatii articulare a permis preluarea de catre aceasta a unei parti din recul. Rezultatul? Cresterea preciziei si a cadentei tragerii. Un experiment efectuat de Muzeul Falster Minder din Danemarca a demonstrat ca o replica a unei asemenea catapulte, ca putea plasa loviturile la o distanta de 180 m, intr-un patrat cu latura de 6 m. O precizie demna de invidiat!

Transfer tehnologic medieval

Principiul catapultei de care am vorbim si-a gasit putine aplicatii in scopuri civile. Totusi ... sa nu uitam instrumentele de masurare a timpului. Observarea regularitatii miscarilor catapultei a dus la ideea utilizarii pendulelor in domeniul ceasornicariei. Chiar daca acesta este asociat in general cu epoca lui Galilei si Huyhens, regulatorul pendular pare sa fi fost inventat de ceasornicarii italieni apropiati de Leonardo da Vinci. Acesta a spus explicit ca unele dintre masinile de lupta pe care le-a proiectat ar putea servi ca instrumente de masura a timpului. Desenele sale reprezentau, de exemplu, o articulatie dintre axul si greutatea unui pendul, foarte asemanatoare cu cea utilizata la catapultele perfectionate.