לאחרונה הופץ סרטון שבו נראים חיילי צה"ל משתמשים בכלי קדום להצתת חורש בגבול בין ישראל ללבנון. למה במקום להשתמש בכלים טקטיים מתקדמים, משתמשים בטכנולוגיה בת מאות שנים? ורגע, איך בכלל קוראים לכלי הזה? בפוסט זה נענה על שאלות אלו ועוד. חשוב לנו לציין כי מלחמה מודרנית, מוצדקת ככל שתהיה, הינה הרסנית לטבע ולסביבה. פוסט זה אינו עוסק בהשלכות של הפגיעה בהם, אלא רק בפיזיקה ובמכניקה של הכלים המדוברים.

השימוש בתמונה בהתאם לסעיף 27א' לחוק זכויות יוצרים

רבים מכירים את הציטוט המפורסם של איינשטיין: ”איני יודע באיזה נשק נשתמש במלחמת העולם השלישית, אך ברביעית נשתמש במקלות ואבנים”. אז מתברר שאנחנו כבר לא רחוקים משם, על פי סרטונים המציגים חיילי צה"ל משתמשים בקשת וחץ בוער או במתקני ענק המטילים אמצעי הבערה לעבר לבנון [1].

מדוע זה נעשה? המחשבה הראשונה הייתה שזה בגלל שלא משדרגים יחידות במשחק הוידאו CIV. אז נראה שלא זו הסיבה, והמטרה היא להצית את החורש כדי לפגוע בעמדות תצפית סמוכות לגבול ולנטרל את יכולתו של האויב לפרוס מטענים באזור. אבל למה דווקא באמצעי עתיק זה?

כדי לענות על כך, ראשית נעשה סדר ונבין באיזה כלי השתמשו. נתחיל ברקע היסטורי: בימי הביניים נשמרו אזורים אסטרטגיים באמצעות חומות ובִצּוּרִים שנבנו סביבם. כדי לפרוץ את הביצורים האלו נבנו כלי נשק מתוחכמים. נתמקד בשלושה מהבולטים ביניהם: הטרבושה, האונאגר והבליסטרה. כל אחד מכלי נשק אלו מייצג גישה ייחודית לפתרון הבעיה של תקיפת עמדות מבוצרות תוך שימוש בעקרונות מכניים מובהקים, ומשקף את כושר ההמצאה הטכנולוגי של התקופה שבה תוכנן ונבנה. עקרון הפעולה המכני של כולם מבוסס על המרת אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה קינטית, אך בכל אחד מן הכלים זה נעשה בדרך שונה. כתבנו בעבר על מהי אנרגיה [2] ועל המרה של אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה קינטית [3].

נתחיל בטרבושה (ראו תמונה). זה נשמע כמו שם של מאפה בצק הונגרי ממולא בבשר, אבל זהו כלי נשק שהיה אמצעי לחימה דומיננטי באירופה של ימי הביניים, בעיקר מן המאה ה-12 עד המאה ה-15 [4]. ניתן לייחס את מקורו לכלי לחימה קדומים יותר, ששימשו בסין בסביבות המאה החמישית לפני הספירה. מדובר בכלי מתיחה – לא מתיחה של יגאל שילון, אלא של אנרגיה פוטנציאלית. המתיחה בוצעה אז בעזרת כוח אנושי, כדי למשוך בחבלים ולשגר קליעים. ההתקדמות המשמעותית הגיעה עם הפיתוח האירופאי של הטרבושה הנגדי (counterweight trebuchet), שמשתמש במשקל נגדי כמנגנון הנעה.

דגם טרבושה שבנו תלמידי חמד"ע

נעבור למֵכָנִיקָה מאחורי פעולת הכלי. כאמור, הטרבושה פועל על עקרון המשקל הנגדי: בצד אחד יש קלע עם התחמושת הרצויה, ובצד השני משקל הנגד. הרכיבים העיקריים שלו הם קורה ארוכה (זרוע ההשלכה), נקודת משען (נקודת ציר), משקל נגד, מתלה ומסגרת יציבה (ראו בתמונה). משקל הנגד, לרוב תיבה מלאה בסלעים או בעופרת, מחובר לקצה החלק הקצר יותר של הקורה. כאשר הוא משתחרר, הוא נופל וממיר אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה קינטית. אנרגיה זו מועברת דרך הקרן אל המתלה ומניעה את הקליע. השיטה מבוססת על עקרון המנוף, והעברה יעילה של האנרגיה חיונית למיצוי הטווח וההשפעה של הקליע. לאחר השיגור מורידים את המתלה חזרה באופן ידני (ובכך למעשה טוענים את המערכת מחדש באנרגיה פוטנציאלית) וטוענים אותו בקליע נוסף. השימוש במשקל נגדי מאפשר לטרבושה להעיף לאוויר חפצים כבדים במיוחד. שיטה זו מאפשרת לנצל את האנרגיה להטלת חפצים כבדים יותר ולמרחק רב יותר במידה משמעותית בהשוואה לכלים הדורשים דריכה ידנית של האנרגיה.

ניתן לנתח את עיצוב הטרבושה באמצעות עקרונות של מכניקה קלאסית. המומנט (מכפלת המרחק בכוח) שיוצר משקל הנגד גורם לתאוצה זוויתית של הקורה. ניתן להעריך את טווח הקליע באמצעות משוואות תנועת קליע, כאשר לזווית השיגור יש תפקיד קריטי בקביעת המרחק. לפי המשוואה הבאה (בתנאים אידיאליים ובהזנחת תנאי הסביבה כגון רוח, התנגדות האוויר וכו׳):

Range=Vo*2sin(2θ)​/g

כאשר:
θ - זווית השיגור ‎ביחס לאופק
g - תאוצה כתוצאה מכוח הכבידה (בערך 9.81 מטר/שנייה בריבוע)
Vo - מהירות השיגור ההתחלתית, תלויה בכוח המשקל הנגדי ובאורך הזרוע של הטרבושה. ככל שהמשקל כבד יותר והזרוע ארוכה יותר, המהירות ההתחלתית גבוהה יותר.

מקור: https://blender.stackexchange.com/questions/241963/how-to-add-projectile-in-a-trebuchet

נעבור לבליסטרה (ballista) [5]. זו למעשה קשת ענקית – כמו קשת ידנית המשמשת ליריית חיצים, רק גדולה הרבה יותר. היא שימשה את היוונים והרומאים הקדמונים, מהמאה החמישית לפני הספירה ועד לנפילת האימפריה הרומית. הבליסטרה פועלת על עקרון הפיתול. היא מורכבת משתי זרועות המחוברות למבנה מרכזי, ובקצותיהן גדילים (באנגלית skeins) הכרוכים בסליל סביב הצירים שעליהם מותקנים מוטות הקשת. כאשר הזרועות נמשכות לאחור הצירים מסתובבים, מותחים את הקפיץ הסיבובי המורכב מהגדילים שסביב הצירים, ואוגרים אנרגיה פוטנציאלית.

מקור: https://www.deviantart.com/wdburns/art/Ballista-153689461

עם שחרור הזרועות אנרגיה זו מומרת במהירות לאנרגיה קינטית, המניעה ברגים או אבנים לעבר המטרה. הדיוק והכוח של הבליסטרה הפכו אותה ליעילה הן מול לוחמים והן לפריצת ביצורים. ניתן היה לשגר את הקליעים בדיוק רב, מה שעשה אותה לנשק רב-ערך בלוחמה בימי קדם.

ואחרון חביב – האונאגר (Onager), המוכר בשמו העממי קטפולטה. זהו למעשה סוג של קטפולטה המבוסס על מתיחת מוט קפיצי באמצעות חבלים חזקים. כאשר המוט משתחרר, הוא נע בעוצמה ומעיף את התחמושת הרצויה לעבר האויב. לכלי זה יתרון מול מטרות קרובות ובשימוש באבנים קטנות [5].

מקור: https://dribbble.com/shots/3050850-Catapult

נעבור לשאלה למה להשתמש דווקא באמצעי עתיק זה. ראשית נציין שנעשה שימוש גם באמצעים מתקדמים, חלקם נחשפו וחלקם לא. אנחנו לא יודעים אם מדובר ביוזמה מקומית של חיילים, אבל ננצל את ההזדמנות כדי לספר על עיקרון הנדסי שנקרא KISS. אין קשר ללהקה; מדובר בראשי תיבות של Keep It Simple, Stupid, ובמקרה זה – אמצעי לחימה פשוט: המבנה הפשוט מקל על ייצור, תפעול, אחזקה ותיקון בזמן אמת. המכניקה הפשוטה תורמת לאמינות הכלי בשדה הקרב: מכיוון שפעולת הכלי אינה תלויה בטכנולוגיה מורכבת או בחלקים נעים רבים ההסתברות לתקלות במהלך השימוש נמוכה יותר.

לדוגמה, מנגנון הזזת מושב ברכב: אתם יכולים לרכוש רכב יוקרה במיליון שקל, ואחרי חודשיים המנגנון החשמלי המשוכלל יתקלקל, ותיקונו יעלה הון. לעומת זאת, ברנו משנת 1984 של השכן שלכם המנגנון המכני הפשוט שעובד ארבעים שנה, ימשיך לעבוד עוד שנים רבות.

לסיכום, ראינו כיצד פועלים כלי נשק קדומים והבנו את היתרונות של שימוש באמצעים פשוטים. אבל רגע, איך קוראים לכלי בו השתמשו בסרטון? עכשיו אתם יודעים שהתשובה הנכונה היא טרבושה.

עריכה: סמדר רבן

מקורות והרחבות

[1] הסרטון שפורסם

[2] מהי אנרגיה

[3] המרת אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה קינטית 

[4] טרבושה

[5] סרטון המסביר את עקרונות הפעולה של הבליסטרה

[6] אונאגר