Статьи

02.07.2014

К вопросу о балансе рубящего клинка

Выдающийся русский оружейник В. Г. Фёдоров, которому принадлежит авторство концепции автомата под промежуточный патрон, много и плодотворно занимался вопросами снабжения русской армии оружием. В том числе и холодным.
Известно, что им в своё время было проведено специальное исследование качества поставляемых в войска шашек, по результатам которого он в своих работах «Основания устройства холодного оружия» и «К вопросу об изменении ныне принятой шашки» сформулировал определённые критерии оптимальной балансировки рубящего клинка.
Так, ему удалось установить, что более эргономичной и эффективной в пользовании является такая шашка, центр масс которой расположен за (относительно лезвия) линией, продолжающей среднюю линию рукоятки (см. рис. 1).
Про такой клинок, если, конечно, учтены и прочие тонкости (общие массогабаритные параметры, продольный баланс, эргономика рукоятки и т. п.), говорят: «Сам рубит!»
Действительно, его, например, никогда не развернёт в руке плашмя. Даже наоборот, оружие с таким балансом как бы ведёт руку в ударе, стабилизируя своё собственное движение. Оно помогает владельцу правильно выстраивать удар и гораздо меньше утомляет его в бою.
Открытую и экспериментально подтверждённую эмпирическую закономерность знаменитый оружейник распространил на всё рубящее оружие и даже рубящие инструменты, включая топоры.
На первый взгляд, остаётся только искренне радоваться, что нашим соотечественником было открыто столь полезное правило, благодаря которому ещё одним секретом высокого совершенства стало меньше.
Режуще-рубяще-колющим инструментам до сих пор серьёзно не хватает конкретных закономерностей, позволяющих заранее рассчитать оптимальные параметры того или иного воображаемого образца или путём несложных измерений и подсчётов оценить, насколько близок к идеалу образец реальный.
То есть любой зримый критерий качества, соответствие или несоответствие которому может быть чётко установлено, а сам он может быть осознанно воспроизведён, в этом случае дорогого стоит.
Без таких критериев инженерно-аналитический подход поневоле сплошь и рядом уступает позиции чисто эстетическому. Облик огромного числа окружающих нас вещей базируется на художественном вкусе дизайнера. И действительно, при прочих равных условиях некрасивый негармоничный меч хуже рубит, а некрасивый несоразмерный нож хуже режет.
Однако, субъективные представления о красоте могут очень сильно различаться. Часто это приводит к негативным результатам. Сплошь и рядом в витринах магазинов, специализированных каталогах или на выставочных стендах встречаются изделия далёкие не то что от гармонии «золотого сечения», а и от какой-либо целесообразности. Помимо вкусов как производителя, так и возможного покупателя тому есть и другие объяснимые причины.
С одной стороны, достаточно заточить полоску подходящего металла на часть её длины, чтобы получился нож. А, с другой стороны, просто нож и хороший нож – это две большие разницы, как говорят в Одессе. Притом, что отличие может быть и трудноуловимо.
Я уже далеко не первый год занимаюсь дизайном холодного оружия и ножей в частности, но до сих пор не устаю удивляться тому, как какой-нибудь лишний или, наоборот, недостающий миллиметр может всё спасти, или все испортить. И найти этот «миллиметр» в каждом конкретном случае бывает не просто. Поэтому и возникла необходимость четких и понятных критериев совершенства.
Назрела необходимость теоретического аппарата, позволяющего заранее оптимизировать направление поиска в заданных рамках. Чтобы поверить гармонию алгеброй и, сходу обработать глыбу первоначального замысла, отсекая все откровенные эргономические нелепости, оставив автору филигранную работу на поле допустимых решений.
Полезность «правила Фёдорова» никаких сомнений не вызывает. Так ли всеобъемлюща открытая закономерность? После ознакомления с ним практически сразу озадачил один вопрос: совершенно непонятно, как в таком случае обстоит дело с образцами холодного оружия, которые имеют клинок с обратной кривизной и, соответственно, центр масс, гарантированно расположенный перед средней линией рукоятки? А у них очень давняя история, и они с успехом применялись на всём её протяжении.
Можно сколь угодно повторять за историками, что кхопеши Древнего Египта, древнегреческие махайры и кописы, иберийские фалькаты, практически ничем от махайр не отличавшиеся, турецкие ятаганы, непальские кхукри, тагальские боло зачастую имеют в своём истоке жертвенные ножи и ритуальное подобие форме бычьего рога. Однако данный генезис, даже если он и имел место, ничего не меняет. Всё это и другое, ещё более колоритное оружие (малайские тумбоки, ариты и голоки, индийские кханджары и куйтсы, непальские памдао и кхухилоны, европейские фальчионы и т. д.) при всём своём возможном сакральном наполнении не могло не быть эффективным, а иначе просто-напросто вымерло бы, как класс.
Кстати, в истории нашей страны также можно без труда обнаружить оружие с таким балансом. Это весьма мощный, так называемый подсайдашный нож.
Однако есть и ещё кое-что. Обычно, когда мне в руки попадается какой-нибудь незнакомый ранее клинок (а такое случается не так уж редко), я стараюсь познакомиться с ним поближе. Оценить баланс, проверить и подобрать основные хваты, понять, для какой работы он предназначен и на что вообще способен. Причём одни колюще-рубяще-режущие объекты легко «идут на контакт», с готовностью раскрывая свою суть, другие же, наоборот, глухо безмолвствуют. Видимо, за невыраженностью таковой.
Со временем накопилась статистика, и оказалось, что чувство максимального слияния чаще всего возникает при знакомстве с клинками этническими или просто исторически продлёнными (а также родственными тем и другим). К последним можно отнести, к примеру, некоторые поварские ножи и медицинские инструменты. Всех их объединяет одно: они впитали в себя столетия конкретного эмпирического пользовательского опыта, максимально отточившего их эргономику.
Кто знает, кстати, не лежат ли в истоках сказок и легенд о мечах-кладенцах и прочем одушевлённом оружии те ощущения, которые люди испытывали, сталкиваясь с какими-либо выдающимися с эргономической точки зрения изделиями современных им оружейников, которых при работе над ними посетило вдохновение или просто удача. Сталкиваясь, и чувствуя разницу. Возможно, казавшуюся им мистической.
Так вот, кхукри и в ряду этнических ножей – шедевр. Мне довелось иметь дело с несколькими клинками этого типа. Столь острого ощущения полного соответствия «формы и содержания», которое этот выходец из Непала и северной Индии дарит пользователю, такой оптимизированной под назначение эргономики, которой он обладает, надо ещё поискать. Кхукри весь, без остатка устремлён в рубящий удар. В руке он прямо-таки сам просится в работу. И согласится, что этот великолепный инструмент какой-то там неправильный из-за якобы несоответствия каким угодно критериям, я не могу категорически.
Но ведь вышеописанное правило действительно прекрасно работает для шашек, сабель, кривых мечей и даже, как это не удивительно, плотницких (но – и это наводит на размышления - не боевых и далеко не всех лесорубных) топоров. Соответственно, нет никаких сомнений, что в его основе лежат некие реальные и повсеместно действующие закономерности, описываемые таким разделом физики, как динамика. Отсюда с большой долей вероятности можно предположить, что «правило Фёдорова» – это, по-видимому, частный случай какой-то более общей картины, в которой вполне найдётся место и ятаганам с кхукри.
Попробуем разобраться. Человек – весьма сложная биомеханическая система с большим количеством степеней свободы, перекрёстных обратных связей и притом саморегулируемая. Даже просто палками разной длины одно и тоже амплитудное движение он будет совершать пусть немного, но по-разному. И потому оценивать совершенство любого инструмента, предназначение которого состоит в динамическом взаимодействии  с человеком, рассматривая его исключительно в статике, без учёта конкретных особенностей этого взаимодействия нельзя.
В связи с этим для начала зададимся вопросом, как рубят шашкой? Правильно, от плеча, с доводкой кистью и последующим оттягом. Последний, впрочем, нас в данный момент не интересует, поскольку лишь добавляет к процессу рубки процесс резания. А это совсем другая, да и необязательно присутствующая механика.
Зато на кистевую доводку, пожалуй, следует обратить пристальное внимание. Здесь, похоже, кроется некий знаковый момент. Само собой, энергия удара зависит от массы и скорости. От скорости больше, потому как «квадрат». При этом масса в отличие от скорости практически постоянна. Скорость же меняется и в широких пределах… Основной удар шашкой – сплеча. Тут может включаться наклон корпуса, приплюсовываться скок лошади, но, в общем, допустимо принять, что клинок как на шарнире вращается вокруг плечевого сустава. А в конечной фазе подключается ещё и запястье.
При взгляде на рис. 2 нетрудно сообразить, что наибольшую скорость любая из точек сабельного лезвия получит тогда, когда окажется на прямой, проходящей через оба центра вращения. В этот момент векторы окружных скоростей однонаправлены и их суммарная величина максимальна.

Строго говоря, «кистевая» составляющая вращения сама по себе гораздо сложнее, как, впрочем, и вся траектория движения клинка в целом. Её центр вращения в свою очередь плывёт, совершая криволинейное перемещение. Зато вклад кистевого движения в общую скорость клинка настолько превосходит вклад всех других составляющих, что в некотором приближении ими можно пренебречь.  
Что же можно вынести из всех этих соображений в свете гипотезы о том, что правило Фёдорова – частный случай? Можно предположить, что  средняя линия рукоятки той же шашки просто совпадает с некоей другой, действительно важной линией, зависящей, в том числе и от динамической картины происходящего в момент удара. На её роль могут претендовать, к примеру, прямая, проходящая через радиус наиболее значимой составляющей вращения (для шашки - кистевой) или, допустим, нормаль к вектору скорости приложенному к рабочей (рубящей) зоне клинка в момент его наибольшего значения, проходящая через основные центры вращения. Этот второй вариант связан с гораздо меньшим упрощением общей картины и потому представляется предпочтительным.
Может быть кто-нибудь из читающих эти строки сумеет найти и предложить свою, более подходящую кандидатуру на роль данной линии? А пока рассмотрим нормаль к вектору скорости.
Итак, если средняя линия рукоятки у клинка с прямым изгибом лишь совпадает с по-настоящему важной границей (и лишь из-за того, что им рубят именно таким образом), то понимание истинного положения последней в принципе может (при рассмотрении от обратного) дать нам предпочтительный способ обращения с любым заданным клинком, любой самой причудливой конфигурации.
Другой вопрос, удобно ли будет рубить этим самым клинком так, как потребует этого новое, более общее правило? Хватит ли для этого, так сказать, возможностей человеческой анатомии…
Но главным проверочным критерием может и должно стать то, насколько хорошо всё это соотносится с клинками обратной кривизны. Из-за которых, собственно, и приходится поднимать вопрос об адекватности правила Фёдорова. Чтобы всерьёз это исследовать, требуется соответствующее оснащение, включающее, как минимум, обширную выборку клинков, точные весы со специальной оснасткой, оборудование для видеосъёмки и обработки изображения.
Попробуем ограничиться мысленным экспериментом, не слишком уходя при этом от принципа поверки теории практикой.
Как рубят клинком обратной кривизны? Возьмём одну из наиболее характерных его разновидностей – кхукри. Удар непальско-индийским клинком идёт от плеча – локтя – кисти. Причём, несмотря на заметное участие плечевого сустава, основным всё же является локоть. Правда, скоростной разгиб в локте первоначально согнутой руки не приводит к её полному распрямлению. В какой-то момент рука фиксируется в полуразогнутом состоянии, а эстафета движения (в той же генеральной плоскости) в тот же миг  переходит к кисти, совершающей резкий клевок. Благодаря этому удар в целом обретает волнообразную структуру и некоторое сродство с ударом хлыста или плети.
Главное то, что кисть также не доводится до конца. Геометрия клинка сама по себе такова, что тот, кто держит его в руке, вынужден практически инстинктивно ориентироваться на его контакт с целью в средней фазе кистевого клевка. Это может приводить к трансформации типа удара, когда фиксируется кисть, а вот разгиб в локте наоборот продолжается вплоть до  врубания лезвия в преграду.
Что это нам даёт? И в первом и во втором случае выключается одна из составляющих вращения (локтевая или кистевая). Это сильно упрощает картину, но и без того прекрасно видно (см. рис. 3), что при такой форме клинка и вышеописанной конфигурации ударной руки центр масс оружия едва ли не с гарантией находится за линией нормали (проходящей через центр/центры вращения) к вектору максимальной скорости рубящего участка его лезвия. Что и требовалось доказать.
Отсюда следует вывод, что чем больше степень обратного изгиба клинка, тем меньше разгибается в локте ударная рука и тем короче допустимый кистевой клевок.
Заметим, что, видимо, этот клевок является важнейшим фактором в эффективности интересующего нас вида холодного оружия, увеличивающим пробивную силу удара. Вдобавок вогнутый, серповидный участок лезвия (особенно его верхняя половина) по рубящим качествам превосходит прямой клинок практически по тем же самым причинам, что и выпуклый сабельный клинок. Основная причина этого широко известна и заключается в том, что если лезвие, перпендикулярное к направлению удара действует на преграду как клин с некоторым углом у вершины, то, стоит придать ему наклон, как его рубящие свойства возрастут за счёт фактического увеличения остроты клина. Этот принцип, в частности, предметно иллюстрируется косым ножом гильотины…
Существует небесспорное мнение, что, после того как оружие подводится вплотную к поражаемой поверхности, практически в момент касания, мышцы руки должны совершить резкий рывок в несколько сантиметров. Таким образом, точка начала рывка находится на поверхности цели, а  окончания  в глубине (точка прицеливания), на величину данного рывка. Если это так, то при ударе важно "осязать" через оружие, "чувствовать" оптимальную величину рывка и этого можно достичь, сделав расстояние между лезвием оружия и средней линией (осью) рукоятки равной величине самого рывка.
Заметим, что подобному требованию отвечают как раз клинки обратной кривизны.
Таким образом, упрощая, в обобщённом виде искомое правило, возможно, следует сформулировать примерно так:
Если центр масс клинка находится за линией, проходящей от середины основного рабочего участка его лезвия через все локализованные в суставах ударной руки главные центры вращений, из которых складывается его общая траектория, то его баланс укладывается в рамки допустимого.
Однако и в этом случае не обходится без вопросов. Получается, что нередко встречающиеся среди восточного оружия сабли большой кривизны, такие, например, как иранские шамшеры с точки зрения баланса как бы и не оптимальны. Поскольку попытка нанести удар стандартной для рубящего оружия рабочей верхней третью сильноизогнутого клинка вроде бы легко может вывести центр масс за упомянутую линию.
Вот только само совмещение на одной линии центров вращения и середины этой самой верхней трети клинка-полумесяца при реальном ударе труднодостижимо. Даже если до предела вывернуть кисть вперёд и вниз, то и этого, скорее всего, окажется недостаточно.
И как здесь применить предполагаемое новое правило не совсем ясно. Может быть, дело как раз в том, что акцентированно рубануть концом клинка в этом случае не так просто. Удар всё равно по большому счёту пойдёт вскользь в обязательном  порядке добавляя к рубящему дополнительное секущее, режущее действие, которое окажется едва ли не более значимым для эффективности. А рабочая зона клинка при этом может быть увеличена вплоть до половины его длины.
Таким образом сильно изогнутые клинки это совершенно особенный тип удара и особая динамика, которую стоит рассмотреть отдельно.
Теперь хочется вернуться к наиболее распространённому «среднепрямоизогнутому», если можно так выразиться, оружию и сказать, опираясь одинаково и на «правило Фёдорова» и на вышеописанное «правило нормали» (в данном случае различие в следствиях практически отсутствует), несколько слов о рукоятках шашек и сабель.
Относиться это будет ко всем разновидностям подобного оружия (индийским талварам, албанским баделерам, польским карабелам, итальянским кортеласам, тайским краби, японским катанам, китайским дао и т. д.) независимо от их происхождения и прочих особенностей.
Распространённое мнение, что изогнутая, «пистолетоподобная» рукоятка, придающая сабле S-образный силуэт, способствует улучшению рубящих свойств, или удобству пользования, следует признать в корне неверным. Точно также неверно близкое утверждение о том, что прямые палаши аналогично оснащались изогнутыми в сторону клинка рукоятками в стремлении повысить их рубящие качества.
Впрочем, стремление могло быть каким угодно. Но дело в том, что подобные рукоятки для шашек, и т. п. оружия неприемлемы, поскольку при ударе провоцируют провал клинка за граничную, критически важную линию, будь то средняя линии рукояти или описанная нормаль. Прямым палашам данный провал грозит ещё больше.
Таким образом, удел рубящего клинка прямой кривизны – прямая или даже продолжающая его прямой С-образный изгиб (как это часто встречается в японских или тайских мечах) рукоять. Которая, конечно же, может иметь загнутую к клинку и служащую для упора ладони головку. А пистолетная рукоятка, более или менее выраженные формы которой можно встретить, к примеру, в индонезийских крисах, индийских атиллах, малайских бадиках, севарах, тендриках, рентжонгах и клевантах или современном спортивном фехтовальном оружии (т. н. пистолетная монтировка или попросту «пистолетик»), наоборот, ориентирована на мощный колющий удар, позволяя при его нанесении не выворачивать кисть.
Именно так, и прямые рукоятки старинных шпаг вовсе не входят в противоречие с этим эргономическим требованием. Точнее, входят далеко не всегда, поскольку фехтовальщики быстро нашли неплохой компромиссный выход, диктовавшийся необходимостью нанесения преимущественно колющих ударов. Почти все боевые шпаги допускают, а многие и специально приспособлены под использование оригинального хвата, с переводом двух пальцев через перекрестие гарды по бокам от незаточенного корневого участка клинка. Правда, рубить так становиться вовсе неудобно, но это уже и не слишком нужно.
Итак, либо – либо. Даже не слишком радикальный наклон рукоятки вниз, который встречается на отечественных шашках и в действительности связан со стремлением вывести острие клинка на линию предплечья и тем самым облегчить нанесение укола и увеличить его точность (что присутствовало в русской табельной, принятой на вооружение в 1881 году так называемой «горловской» шашке, которую и критиковал Фёдоров) приводит к заметному ухудшению рубящего потенциала. Тут приходится выбирать.
И пример тех европейских (и не только) армий, в которых кавалерия воспринималась, как самодостаточный род войск, чьё главное предназначение – атака в сомкнутом строю против вражеской кавалерии же, показывает один из возможных логичных итогов такого выбора.
Достаточно взглянуть на то холодное оружие, которым на закате своего существования как рода войск была вооружена, к примеру, английская или американская кавалерия. Мы увидим перед собой выродившееся из тяжёлого рубящего палаша оружие с длинным и узким, преимущественно колющим клинком, выражено загнутой в сторону лезвия рукояткой и развитой чашеобразной гардой. Наличие последней также показательно, поскольку смещает общий центр масс в сторону рукоятки, что в рубящем оружии недопустимо. Кроме того, любая несимметричность эфеса, любое отклонение его центра тяжести от плоскости клинка разбалансирует оружие, вызывая заваливание клинка в ударе набок.
А это тем более никуда не годится!
И напоследок, раз уж зашла речь, несколько слов о продольном балансе, то есть об оптимальном распределении массы вдоль оружия.
В 1841 году французский полковник Марэ опубликовал в Страсбурге труд под названием «Белое оружие». В нём он писал о рубящих клинках следующее:
«Главнейшее действие клинка производится последними четырьмя дециметрами, расположенными у конца клинка. <Эта> Часть должна иметь весьма значительный вес и обладать сколь возможно значительной скоростью. Остальная часть <…> клинка имеет гораздо меньшее значение.»
Это в достаточной степени очевидно. Но, поскольку так же очевидно, что чем дальше к острию отнесён центр масс, тем сложнее манипулировать клинком из-за увеличенного момента инерции, автор замечает:
«Когда общий вес клинка уменьшен, то, для действия им рукою потребуется совершенно тоже усилие, даже при гораздо более длинном плече рычага; то есть, при всех прочих равных обстоятельствах, чем легче клинок, тем дальше от рукоятки может отстоять его центр тяжести, без всякого вреда для удобства действия.»
Однако, в свете того, что бесконечно облегчать, к примеру, ту же саблю всё-таки никак невозможно, французский полковник резюмировал:
«Для придания оружию полной силы удара, без изменения общего веса и без перемещения центра тяжести, можно увеличить вес двух оконечностей и уменьшить вес середины; чтобы достигнуть этого, следует: во-первых, часть <клинка у острия> сделать тяжелее; во-вторых, остаток клинка облегчить насколько возможно; в-третьих, саму рукоятку сделать легче, <…> и  в-четвёртых, утяжелить головку эфеса.»
Написано со знанием дела, человеком, который как наблюдал результаты действия холодного оружия, так и сам не раз использовал его по прямому назначению. Несмотря на некоторую архаичность изложения (использован адаптированный перевод 1866 года) трудно было бы сформулировать яснее. И показательно, что приведённым кондициям в большей степени удовлетворяют, как правило, именно образцы холодного оружия с обратным изгибом лезвия. Как раз у них часто встречается «облегченный», зауженный около рукоятки клинок с, наоборот, листовидно расширенной и усиленной боевой частью.
Не менее чёткое мнение полковник Марэ выразил по поводу эргономики рукояток и наилучшей форме заточки, но это уже другая тема.
Но насколько вообще актуально всё вышесказанное? Сейчас никто уже вроде бы не бросается в конную атаку с шашками наголо и не ходит по улицам с катаной за поясом. Однако потребность в сравнительно компактном, но эффективном и универсальном рубяще-режущем инструменте сохраняется и поныне. Охотники, туристы, да и военные, как показывает реальность современных локальных конфликтов, нуждаются в чём-то подобном. И здесь клинок с обратной кривизной становится более чем уместен. Впрочем, это, кажется, понимают и у нас и за рубежом. За рубежом пока больше.
Некоторые известные в мире ножевой индустрии фирмы производят типичные кхукри, только изготовленные с применением современных технологий. И их продукция пользуется на рынке заслуженным спросом. Но и кроме аналогов непальских ножей среди богатого разнообразия выпускаемых в мире промышленным способом потомков кремнёвого рубила можно встретить немало иных образцов с вынесенным в сторону лезвия центром масс клинка. К примеру, на вооружении британской армии состоят небольшие ножи-мачете, используемые в качестве шанцевого инструмента и ножей выживания и происходящие от индонезийских голока и паранга. Многие из подобных ножевых изделий напрямую происходят от махайр, фалькат или кописов. Другим прямых аналогов так сразу подобрать непросто.
У нас вполне классический кхукри собирается выпустить в свободную продажу фирма РОСоружие. Сделать его пригодным для сертифицикации в качестве хозяйственно-бытового изделия удалось, увеличив угол схождения клинка на острие свыше пугающих нашего законодателя критических 70-ти градусов. Если учесть, что кхукри отродясь не предназначался для нанесения колющего удара, то всё это выглядит несколько комично. Предметный урок всем заинтересованным лицам в том, как, умеючи, можно обращаться с современным отечественным, немало ограничивающим производителей и разработчиков ножей законодательством.
Много ранее определённую популярность на существовавшем «безрыбье» снискали так называемые «Устройства для выполнения спасательных работ», иначе именуемые мачете «Тайга», и «Экспедиционные ножи», также имеющие клинки с частично ятаганной (серповидной) заточкой. Кроме них в активе Завода Складных Ножей «Саро» есть мачете «Бобр», «Сапёр», «Сельва». Все они обладают характерным для клинков обратной кривизны балансом. Можно ещё упомянуть мачете «Лопата» фирмы «Харалугъ» и мачете ЛС-93 «Куликово поле». Кажется, на подходе и другие модели. Именно в разработке подобных или более совершенных инструментов как раз и способны оказать помощь критерии оптимального поперечного и продольного баланса. Как существующие, так и те, которые ещё только предстоит найти и отточить.
И вообще, как бы в связи с грядущим к середине этого столетия исчерпанием ряда базовых природных ресурсов, которое человечество пока что-то никак не компенсирует развитием новых прорывных технологий, не пришлось в перспективе вынужденно возвращаться к старым оружейным технологиям…
Остаётся только добавить, что никоим образом не претендуя на истину в последней инстанции, автор приглашает к дискуссии всех, кому есть что сказать по этому вопросу.

Александр Бирюков