Кранекин - вершина инженерной мысли средневековья

Продолжаем разбор средневековых механизмов натяжения арбалетов.
Кранекин, он же реечно-редукторый ворот, — конструктивно самый сложный и наиболее эффективный механизм натяжения арбалетной тетивы. Появился в первую четверть 15го века, использовался в разных вариациях аж до 20го века.

 
Собственно самое раннее из встреченных мной изображений.
Подписано как
1400; 1425; Wien; Österreich; Wien; Österreichische Nationalbibliothek; cod. 5278; fol. 172r


 
Поздний 16 век, охотничий арбалет с кранекином.



Принцип работы поясню на рисунке, взятом из книги Джозефа Альма,
 
Здесь 1 - колесо непосредственно связанное с ручкой 6, 2 — большое колесо, 3 — малое колесо, соосное с большим, приводит в движение рейку 4; 5 —  петля для фиксации на арбалете.
При вращении ручки 6 диаметром L приводится в движение малое рукояточное колесо 1 с 3 зубьями (диаметр колеса l), оно приводит в движение большое колесо 2 (диаметр D). Соответственно вместе с большим колесом вращается и колесо 3 диаметром d, приводящее в движение рейку 4, которая с помощью крюков цепляет тетиву. Конструкция фиксируется на ложе с помощью петли 5.
Коэффициент передачи данного устройства рассчитывается по формуле
K=(D/d)*(L/l)

Для кранекина начала 16го века из Музея Армии Нидерландов
 
 коэффициент передачи равен 103., то есть, приложив усилие 10кг, можно взводить арбалет натяжением 1030кг. Механизм, с точки зрения коэффициента передачи, практически идеален.
Фото подобрал не случайно, поскольку даный кранекин очень похож по размерам шестерен (оценил по размерам и форме корпуса) на кранекины 15го века. Хотя в целом конструкция довольно таки нестандартная (вращение рукояти в верикальной плоскости, фиксация на ложе металлическими зацепами.
Для более поздних механизмов приводятся коэффициенты передачи от 130 до 170 (для совсем ленивых).

Однако, как это всегда бывает с разными механизмами, если мы в чем то выигрываем, то в чем то обязательно проигрываем, и кранекин не исключение. Первой и самой главной слабостью, ограничивающей максимальное рабочее натяжение, была прочность самого металла. Если присмотреться к схеме, то можно увидеть, что зубцы большого колеса довольно таки тонкие, а малые колеса имеют очень глубокую «шейку», которая как раз является слабым местом конструкции. К тому же, кранекины довольно тяжелые (вышеприведенный весит 2 кг).

Кранекины часто встречаются на изображениях 15го века, причем практически всегда с арбалетами германской конструкции
 
Мученичество св. Себастьяна, Нюрнберг, 1470-1480.

 
Мученичество св. Себастьяна, фрагмент, 1475-1485 



Последняя четверть 15го века. Кстати сюжет имеет «реинкарнацию» в гравюре 16го века о чем как-то раз писал Sasa
http://sasa.livejournal.com/689430.html
 

К сожалению для реконструкторов 15го века кранекинов на данных период сохранилось довольно мало и хуже того, они все имеют довольно таки хитрую конструкцию корпуса, что затрудняет их воспроизведение


Характерные особенности конструкции — малый размер корпуса по сравнению с более поздними, соответственно большая шестерня не такая уж и большая, но это компенсируется длинной рукоятью. Также характерна длинная толстая рейка.

Прорисовка Холгера Рихтера из книги «Die Hornbogen Armbrust». Может быть использована для масштабирования и оценки габаритов

 

И пара хороших фотографий современной реплики кранекина 15го века. Помогут в понимании конструкции корпуса
 
Как раз вот эта сложная хитрая форма корпуса
 

Важно отметить, что в средние века люди ничего не знали про эвольвентный профиль зубчатых колес (именно такие колеса, в основном, выпускает современная промышленность). Здесь сначала по контуру колеса выпиливаются полукруги, которые потом долго и нудно растачиваются и подгоняются до полной работоспособности механизма.

На мой взгляд, этот механизм является одной из вершин инженерной мысли средневековья, поскольку данный механизм предъявляет значительные, по тем временам, требования к точности исполнения и подгонке деталей.

Достоинства конструкции:
1. Самый высокий коэффициент передачи из существовавших тогда механизмов.
2. Компактные размеры и удобство использования по сравнению с полиспастным воротом. 
3. Высокая надежность при использовании с арбалетом, имеющим адекватное натяжение.
4. Позволяет взводить арбалет верхом. Яркий пример — конные арбалетчики кранекиньеры в армии Карла Смелого.
Дядька, взводящий арбалет, прямо по центру.



Недостатки:
1. Значительный вес. Возможно самый тяжелый среди ручных механизмов.
2. При использовании со слишком большим натяжением может погнуть зубья + малая ремонтопригодность.
3. Наиболее сложный в изготовлении, поскольку предъявляются высокие требования к точности и подгонке деталей.
4. Есть требования к конструкции арбалета — должны быть т. н. цапфы
 
Арбалет Андреаса Баумкирхера — очень необычный и интересный. Ему будет посвящена отдельная статья.
Обязан заметить, что под кранекин переоборудовались многие арбалеты 15го века, которые до этого использовались с самсоновым поясом. Самый яркий пример — мой любимый Colonna Crossbow
 
Металлическая пластина — это спиленный крюк под самсонов пояс.

Завтра будет вторая часть, в основном интересные фотографии с комментариями.