Арбалетные дуги бывают деревянными, композитными (сложносоставными) и стальными. Цельная деревянная дуга представляет собой короткий лук (обычно из тиса); она не может выдерживать большую нагрузку и применяется только в самых слабых арбалетах. Композитная дуга при тех же размерах способна запасать намного большую энергию; в ней к деревянной основе с внешней стороны приклеены сухожилия (устойчивые к растяжению), а с внутренней – роговые пластинки (устойчивые к сжатию).

Ложе арбалета делается из твёрдого дерева, дуба или вяза, и часто снабжено стременем для удобства зарядки. Тетива делается из пеньковых веревок, реже из сухожилий. От многократного использования она растягивается и теряет способность натягивать дугу в нужной степени, поэтому это самая часто заменяемая деталь арбалета. Растягивается тетива и от смачивания. При этом важно помнить, что тугую арбалетную тетиву невозможно натянуть на дугу вручную, эта операция производится при помощи специального станка. Как следствие, неожиданный дождь способен резко снизить эффективность арбалетчиков.

Короткие и толстые арбалетные стрелы называют болтами. Болт «большого арбалета», называемый «донден» (dondain), стоил в 2-3 раза дороже болта «однофутового», “карро” или “гарро” (при разнице в весе в 6-7 раз, т.е. работа ценилась больше, чем материал). Их древки вырезают из твёрдого, тяжелого дерева (дуба, бука или ясеня), снабжают оперением из кожаных или латунных листков и четырёхгранным стальным наконечником, высокоэффективным против кольчуги и любых кожаных или войлочных доспехов. Против позднесредневековых пластинчатых продуманно выгнутых лат гранёный наконечник менее эффективен, поскольку склонен соскальзывать или рикошетировать при попадании под углом. Поэтому болты наиболее мощных арбалетов снабжали наконечниками «венцом» (floris garotum), с несколькими остриями по кругу. Пробиваемость такого болта ниже, зато он не соскальзывает и вся энергия остаётся в цели. Иногда, чтобы помешать соскальзыванию болта с обычным гранёным наконечником, на него насаживали специальный металлический кружок; такой болт называли «босон». Иногда оперение прикрепляли по спирали, чтобы болт вращался в полёте и имел повышенную устойчивость; такой болт называли «виретон». Тевтонский орден применял и «свистящие» болты (Heulbolzen) с целью психологического давления на противника.

Наиболее важным с точки зрения повышения мощности является способ натяжения арбалета. Можно выделить следующие способы:

А. Натяжение руками. Стрелок ногами становится на дугу и руками натягивает тетиву. Самый старый и наименее эффективный способ. Учитывая малую длину дуги, арбалет такого рода сравним с короткими деревянными луками и опасен лишь для противника, не защищенного доспехами. Дальнобойность его не превышает 100-150 м.

Б. Натяжение при помощи крюка и стремени. Стрелок вдевает стопу в стремя арбалета, прикреплённым к поясу крюком зацепляет тетиву и натягивает дугу, используя силу ног и становую силу. Этот способ значительно мощнее и удобнее, чем предыдущий, все еще прост, надёжен и недорог. Такой арбалет способен в благоприятных условиях пробить кольчугу или бригандину и без труда пробивает любые подбитые войлоком кафтаны. Обеспечивается максимальное усилие до 150 кг при скорострельности до 4 выстр./мин. Конечно, 150 кг – верхний предел, не норма; не стоит забывать, однако, что это весьма непродолжительное, «толчковое» усилие – тетива оттягивается не более чем на 15-20 см. По мощности такой арбалет приближается к длинному луку, превосходит его по легкости обучения и точности, но значительно уступает по скорострельности, а также занимаемому пространству по горизонтали и стоимости.

В. Натяжение при помощи «козьей ноги», или складного съёмного портативного рычага. Такой рычаг весом ок. 1 кг способен обеспечить усилие в 150-200 кг, судя по сохранившимся образцам. Теоретически усилие может быть доведено даже до 300 кг, но в этом случае рычаг будет слишком длинным и неудобным. Этот метод утяжеляет оружие, повышает его стоимость по сравнению с предыдущим, усложняет и замедляет процесс натяжения. Мощность оружия возрастает, но не в такой степени, чтобы представлять опасность для пластинчатых лат. Главным достоинством этого способа является удобство применения с лошади, поэтому он был основным для конных арбалетчиков позднего средневековья.

Г. Ворот. Обычный полиспастный ворот с античных времён был главным механизмом для натяжения больших баллист, поэтому большие станковые арбалеты долгое время назывались «арбалеты с воротом». Его производительность вычисляется по формуле Q=P x R / r, где Q – сила натяжения, P – усилие на рукоятке, R – плечо рукоятки, r – радиус барабана. С XIV века ворот стал применяться и для ручных арбалетов. Наиболее широкое применение он нашёл во Франции, Италии и Испании. При размахе рукояток всего 40 см и прилагаемой силе 20 кг такой ворот способен создать усилие натяжения в 800 кг, если же добавить промежуточные блоки (такой вариант назывался “английским воротом”), создаваемое усилие увеличивается до 1600 кг. Арбалет такой мощности способен пробить и пластинчатые латы при попадании под углом, близким к 90 градусам. В то же время английский ворот увеличивает вес арбалета на 3-4 кг, снижает скорострельность до 1-2 выстр./мин (непосредственно натяжение занимает 12 сек, но много времени уходит на подсоединение к арбалету), увеличивает стоимость оружия. Кроме того, усложнение конструкции повышает вероятность поломок и отказов при неосторожном или неаккуратном обращении, неизбежном в боевых условиях.

Мощность арбалета можно повышать двумя путями: или делая более мощным механизм натяжения, или оттягивая тетиву на большее расстояние. Первый путь значительно снижает скорострельность, уменьшает надежность, увеличивает вес и стоимость оружия. Второй возможен только за счёт увеличения длины дуги (принимая, что она выполнена из того же самого материала) и общей ширины оружия. Поскольку габариты ручного оружия жестко ограничены, основным в средневековой Западной Европе оказался первый путь.

31-33 % потенциальной энергии арбалета переходит в кинетическую энергию снаряда. В свою очередь, Т = ? mV2, где m – масса снаряда, а V – его скорость. То есть кинетическую энергию можно расходовать либо на увеличение массы снаряда (и его убойной силы), либо на увеличение его скорости (и зависящей от нее дальности полёта).

Сопротивление воздуха только в незначительной степени влияет на дальность стрельбы из арбалета. У самого легкого 70-г болта аэродинамическая потеря энергии составляет всего 10% через 100 м, у более тяжелых снарядов этот процент быстро снижается, поскольку с увеличением размеров масса и энергия растут в кубе, а поперечное сечение болта – только в квадрате. Основным фактором, препятствующим увеличению дальнобойности, является земное притяжение.

Настильной считается стрельба под углом до 20°, навесной – от 20° до 45°. Максимальная дальность полёта арбалетного болта достигается при стрельбе под 45°. В этом случае снаряд поднимается на высоту в несколько десятков метров в средней точке траектории и малейшая ошибка в угле возвышения приводит к промаху в несколько метров (см. прил. 2). На практике без точных оптических приборов и механических вычислителей прицельная стрельба на максимальную дальность невозможна. Какой-то шанс попасть есть только при стрельбе по обширной плотной толпе. Поэтому максимальную дальность следует отличать от прицельной, которая ведется под углом не более 15°. Важно отметить, что при стрельбе вверх и дальность полёта, и убойная сила болта значительно уменьшаются, при стрельбе с возвышения (например, со стены) – возрастают. Наконец, существует дальность прямого выстрела с возвышением до 5°, когда стрельба может вестись «навскидку».

При начальной скорости болта 50 м/с дальность прямого выстрела составит ок. 45 м, прицельного – 125-130 м с уровня земли и ок. 180 м с 20-м стены, максимальная дальность – ок. 240 м. При начальной скорости 60 м/с соответствующие дальности составят 65, 180, 235 и 335 м. Любопытно, что средневековая мера длины arbalestee («дальность выстрела из арбалета») равнялась 240 м. На практике прицельная стрельба велась примерно с 80 м.

Используя более лёгкие снаряды с повышенной скоростью полёта можно достичь значительно большей дальности стрельбы из того же самого арбалета – максимальная дальность может составить 400 м и более. Однако не следует думать, что пропорционально вырастет и реальная (не расчётная) прицельная дальность. Отсутствие прицела и грубость конструкции в принципе не позволяют вести меткую настильную стрельбу из механических метательных устройств на дистанцию более 100-150 м. Исключением является только стрельба из тяжелых станковых стреломётов в одном заранее пристрелянном направлении – тут эффективная дальнобойность по одиночной цели, вошедшей в зону поражения, может достигать 300 м. Поэтому увеличение баллистической дальности стрельбы сверх определенного предела становится бессмысленным, ведь реальный боевой арбалет имел целью практические задачи, а не установление рекордов. Как полагает Ж. Лебель, средневековые арбалетчики опытным путем установили оптимальный баланс между весом снаряда и его скоростью, когда последняя фиксируется на уровне 50-60 м/с.

Здесь нужно отметить, что выгоднее повышать убойную силу снаряда за счёт увеличения его веса, а не скорости. Легкий 70-г болт при стрельбе на 300-м дистанцию теряет до половины энергии из-за аэродинамического сопротивления воздуха и, вдобавок, легко сносится ветром. Напротив, тяжелый болт в несколько сотен граммов почти не меняет убойную силу на всей дистанции полёта и значительнее устойчивее, а значит, точнее. Кстати, 300-м дистанция преодолевается примерно за 9 сек (фактически болт преодолевает значительно большее расстояние, ведь он летит по дуге).

Современные исследователи обращают внимание на устойчивость и единообразие средневековой классификации арбалетов, на тот факт, что механизмы натяжения и болты производились отдельно и независимо от производства самих арбалетов. Это подразумевает рано сложившуюся стандартизацию арбалетов по типоразмерам, сохранявшуюся до конца Средних Веков. Существенные изменения происходили только в способе натяжения с разделительной чертой где-то во второй половине XIV века. До этого времени легкие арбалеты натягивались при помощи поясного крюка и стремени, двухфутовые крепостные и корабельные – преимущественно при помощи «оспье», а большие станковые – при помощи простого ворота. Появление пластинчатых лат в середине XIV столетия потребовало значительно увеличить убойную силу арбалетов, особенно легких, и их стали снабжать механизмами натяжения: воротами и кранекинами

Итак, однофутовый, или легкий ручной арбалет приспособлен для стрельбы болтами длиной 32 см и весом 70-80 г. Длина его ложа составляет 80-90 см, размах лука – 70-90 см. Его вес составляет 4-5 кг (в том числе 72-см стальной лук весит 3 кг, 90-см композитный лук – 2 кг) плюс 3-4 кг на устройство натяжения. При использовании крюка и стремени или «оспье» скорострельность составляет до 4 выстр./мин, с воротом или кранекином – до 2 выстр/мин. Обычная сила натяжения ворота или кранекина составляет около 400 кг. Потенциальная энергия при таком натяжении и длине хода тетивы ок. 17 см – около 400 дж, кинетическая энергия болта – 125-130 дж. Источники начала XV века утверждают, что ручной арбалет с кранекином пробивал рыцарские латы за 50 шагов (30-35 м). По современным оценкам, для пробития 2-мм рыцарского нагрудника при попадании под прямым углом необходима энергия снаряда ок. 90 дж. Есть также любопытные данные об английском длинном луке – его «игольчатая» (bodkin-headed) стрела на скорости 35 м/с пробивает 1,5-мм стальную броню за 150-200 м. Вероятно, арбалет с крюком и стременем имел сходные характеристики.

Естественно, это средние величины. Например, тяжелый ручной арбалет, изготовленный в Женеве в XV веке, реставрированный и испытанный Ральфом Пейн-Галлвеем в 1903 г., имел вес более 8 кг (с отсоединенным механизмом натяжения), стальной лук длиной 96 см, толщиной 2,5 см и шириной 6 см в центральной части, длину хода тетивы 17,5 см. Натягивался он малогабаритным воротом, создающим усилие 550 кг (причем с ним можно было легко справиться одной рукой). На испытаниях он посылал болты весом 85 г на 405-410 м, что предполагает скорость полёта более 65 м/с. Фактически это промежуточное оружие между 1– и 2-футовыми стандартами. Пейн-Галлвей отмечал, что с рук из этого арбалета мог стрелять только очень сильный физически человек, очевидно, он предназначался прежде всего для стрельбы с парапета или легкой треноги. Отметим также, что 85-г болты явно облегчены для подобного оружия, нормальная 300-м максимальная дальность достигалась бы при болтах весом ок. 150 г.

Подобные размеры имеет и сохранившийся «стенной арбалет» (Wallarmbrust) XV века из Kunsthistorisches Museum в Вене. Его покрытый пергаментом композитный лук имеет размах 95,5 см, ложе имеет длину 110 см, вес 8,6 кг.

Легкий арбалет – наиболее массовое, универсальное оружие как для полевой, так для крепостной и морской войны.

Двухфутовый арбалет приспособлен для стрельбы болтами длиной 64 см, диаметром 2 см и весом 260-270 г. Длина его ложа составляет ок. 1,5 м, размах лука – около 120 см. Его вес составляет 13-15 кг (без станка) плюс 3-4 кг на устройство натяжения. При использовании «оспье» скорострельность составляет до 4 выстр./мин, с воротом или кранекином – 1-2 выстр/мин. Средняя сила натяжения составляет предположительно 800 кг. Потенциальная энергия при длине хода тетивы 27 см – около 1000 дж, кинетическая энергия болта – 300-350 дж. Такой арбалет можно назвать «переносным», он малопригоден для войны в поле, разве что при обороне лагеря из повозок или при осаде укреплений.

Арбалеты по сравнению с луками экономили физическую энергию стрелка. Хотя натяжение арбалета превосходило натяжение в лука во много раз, например, для взведения китайского арбалета надо было выжать более 130 кг, но даже безворотные арбалеты взводить было значительно проще. Это из-за того, что для взведения арбалета и натяжения лука используются разные группы мы?ц. Лук натягивается разгибающими мышцами руки и верхней части спины, которые у обычного человека развиты слабо, а арбалет взводится самыми сильными - ногами, бицепсами и мы?цами пресса. Также нагрузка снижалась за счет того, что при натяжении лука требовалось выдержать баланс между силой, точностью и скоростью движений, а для арбалета была важна только сила. В результате если натяжение лука всегда ограничивалось физическим развитием стрелка, то натяжение арбалета - в основном прочностью спускового механизма.

Но зато и энергию выстрела даже лёгкие арбалеты имели до 150 Дж, против, обычно, 50 Дж у луков. Возможность использовать для натяжения тетивы рычаг, ноги, или хотя бы восемь пальцев, вместо двух, позволяло даже при вдвое более коротком луке (у рычажных - обычно 65 см, у ручных и крючных конструкций — до 80 см) добиться значительного увеличения мощности оружия.

Болт из лёгкого арбалета мог иметь вес 50 г и начальную скорость до 70 м/с. Летели такие болты на 250 метров и опасны были до 150 метров, причём кольчуга пробивалась с 80 метров, а вблизи пробивался и доспех из кожи и железа. Болты наиболее мощных рычажных образцов (например, из гастрофета) с 50 метров пробивали бронзовую кирасу.

Скорострельность лёгкого арбалета (при рычажной конструкции) достигала 4 выстрела в минуту. Прицельность же была удовлетворительна до 60 метров.

«Дульная энергия» тяжёлого арбалета достигла уже 400 Дж (для сравнения у пистолета Макарова дульная энергия 340 Дж). Тяжёлый арбалет имел дугу до 100 см в размахе и разгонял 100 граммовый болт до 90 м/с. Соответственно, дальность стрельбы достигала 420 метров, но убойная сила была достаточна только до 250, а стрельба по движущейся цели оставалась эффективной до 70 метров. При этом кольчуга пробивалась со 150 метров, лёгкие панцири с 50—70, а стальные кирасы (вместе с находящимися под ними кольчугой и ватником) — с 25 метров.

Скорострельность, однако, составляла уже только 2 выстрела в минуту, — ворот носился отдельно, его приходилось присоединять и отсоединять. Да и сам тяжёлый арбалет весил до 7 кг (против 3—5 кг у лёгкого), требовал подпорки в виде павеза и обслуживался двумя стрелками.

В XVI—XVII веках употреблялись несколько облегчённые арбалеты с неотъемным реечным («немецким») воротом и стальной дугой. Длина дуги была умень?ена до 80 см, а расчёт сокращён до одного человека. Скорострельность снова была повы?ена до 4 выстрелов в минуту, но дульная энергия уже не превы?ала 250 Дж.

Дальность полёта болта в XVI веке не превышала 330 метров. Современных им доспехов эти арбалеты уже не пробивали, — бронебойные функции взяло на себя огнестрельное оружие. Однако за счёт увеличения начальной скорости снаряда и усовер?енствования прицельных приспособлений точность стрельбы стала удовлетворительной до 80 метров, причём на этом расстоянии болты были достаточно опасны.

Большим достоинством арбалета являлась и высокая точность стрельбы, сравнимая только с таковой у нарезного оружия XVII—XVIII веков. Это достигалось не только удобством прицеливания, но и тем, что тетива двигалась в одной плоскости со стрелой. Кроме того, как отмечалось вы?е, арбалет мог иметь и прицельные приспособления.

Значительно повышала точность стрельбы и конструкция снаряда, — самый луч?ий лучник стрелял точно, только пока пользовался своими стрелами, к которым привык. Но, таких у него могло быть всего несколько, и, как только лучнику начинали подавать из обоза казённые стрелы, — точность стрельбы падала в разы. Короткие арбалетные болты имели существенно менее выраженную «индивидуальность». Они не только были куда более стандартны, чем длинные стрелы, но и имели в мень?ей степени смещённый центр аэродинамического сопротивления.

Короткими и толстыми болты изготовлялись, впрочем, из совер?енно иных соображений. Перегрузка при выбросе снаряда из желоба арбалета просто сломала бы лучную стрелу.

Любопытно, что, несмотря на в 1,5—2 раза большую дальность полёта снаряда, на практике арбалет проигрывал луку. При Кресси англичане стреляли на 180 метров, а генуэзцы только на 140. Но это сравнение не вполне правомерно, — будь на месте генуэзцев драгуны XVIII века, они подо?ли бы к позициям англичан на 120 метров, ибо такова была эффективная дальность залповой стрельбы коротких драгунских ружей.

Для лука, в случае применения тяжёлых стрел, эффективная дальность стрельбы тождественно равнялась дальности полёта снаряда. У арбалета и ружья — нет. Непревзойдённая до конца XIX века «огневая производительность» лука поощряла его использование для навесной стрельбы по площади. Менее скорострельный, но обладающий лучшей точностью и эффективностью выстрелов арбалет предназначался для прицельной стрельбы. Соответственно, арбалетчики стремились подойти к противнику хотя бы на дистанцию залпа по групповой цели.