Патент недели: транспортировка хлора
Хлор — один из важнейших и часто используемых компонентов в химической промышленности, перерабатывающих отраслях. При этом у него высокая степень экологической опасности. До сих пор хлор остается одним из наиболее действенных отравляющих веществ, едких сред, разрушающих почти любые защитные емкости. С ростом объемов производства в химической и перерабатывающей промышленности, растет и потребность в этом опасном компоненте.

При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности («Роспатента») мы решили ввести на сайте рубрику «Патент недели». Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.

Патент: 2634015

Патентообладатель: АО «ТВЕРЬСТЕКЛОПЛАСТИК»

Авторы: Алексей Косолапов; Владимир Натрусов; Марина Баль; Вячеслав Селезнев; Анна Иванова; Виктор Савин; Вера Красильникова

Соответственно, с ростом потребности в хлоре и его рассолах, растет спрос на безопасное хранение и доставку. Растет потребность рынка в трубах и емкостях, предотвращаюсь утечку хлора во внешнюю среду, способных защитить как самого человека, так и производственные узлы от воздействия хлора или его рассолов. Дефицит таких изделий зафиксирован и на отечественном рынке.

В зарубежной практике для транспортировки хлорных сред широко применяются трубы из полиэфирных стеклопластиков. А наиболее широкое применение в производстве подобных коррозионностойких изделий находят специальные типы полиэфирных смол с повышенной химической стойкостью, технологичностью и более низкой стоимостью. Характерными недостатками композиций на основе подобных смол является нестабильность технологических характеристик, прежде всего, усадки и связанное с ней повышенное трещинообразование, ведущее к угрозам утечки. Среди недостатков существующих решений, например, слабая гидростабильность и низкая стойкость к действию влажного хлора. Устранить их можно с помощью модификации композиций на основе ненасыщенных полиэфирных смол.

Российские инженеры-химики в своем патенте предложили новую формулу модифицированной композиции. Для ее производства используются насыщенная полиэфирная смола, стирол, нафтенат кобальта. Высокодисперсный графит позволяет снизить усадку, что снижает потенциал трещинообразования. А гидроперикись изопропилбензола и перекись метилэтилкетона обеспечивают затвердевание раствора. Смешанные в определённых в патенте пропорциях указанные компоненты позволяют получить композицию, которая значительно повышает стойкость стеклопластиковых труб и емкостей к воздействию хлорных сред. Она повышает степень их безопасности, защиты от утечек, а также продлевает срок их эксплуатации, что ведет к принципиальному снижению издержек производителей. При этом, использовать трубы и емкости изготовленные с применением заявляемой композиции, можно при температурах хлорных рассолов до 95°С.

Что будет, если опустить клавиатуру в ацетон: 70-часовой таймлэпс
У современного жителя большого города немалая часть жизни проходит перед экраном компьютера и клавиатурой. И сейчас можно взглянуть, во что превращается под действием ацетона один из главных рабочих инструментов современного человека.

Ацетон — это органическое вещество, которое известно людям уже довольно давно. Это прекрасный растворитель, поэтому он часто используется как растворитель для краски, ну и разумеется является частью жидкости для снятия лака. С ацетоном знакомы многие, но помимо красок он также прекрасно растворяет пластик и искусственные волокна. Понадобилось около 70 часов, чтобы не слишком большое количество растворителя превратило клавиатуру в кашицу, и около 11000 фотографий, чтобы задокументировать этот процесс.

Современный плащ-невидимка: ученые создали материал, поглощающий 99% света
Исследователи изучили особенности насекомых рода Cicadella и создали искусственный материал, имитирующий способность цикадок к превосходной маскировке.

Обмен жидкостью у большинства насекомых устроен не так, как у людей. Маленькие животные очень неохотно расстаются с драгоценной влагой, а потому даже микроскопические частицы воды, которые они выделяют в качестве своеобразного «пота», обладают рядом весьма интересных свойств. Ученые обратили внимание на то, что подобные выделения у цикадок (род Cicadella) способны изменять длины световых волн. Эта механика может лечь в основу маскировочных технологий будущего и позволит инженерам разработать самый настоящий плащ-невидимку!

Невидимость: наука учится у природы
Существует несколько способов достичь полной или частичной невидимости тела, и животные активно пользуются ими для маскировки в естественной среде обитания. Благодаря поглощению света крыльями цикадки  ей удается становиться незаметной для хищников. Ученые из Университета штата Пенсильвания придумали синтетические материалы, которые имитируют микрочастицы, используемые насекомыми. Для этого они проделали в ткани наноотверстия для поглощения света, поступающего с любой стороны, в широком диапазоне частот.

Искусственные брохосомы, окрашенные специальным красителем
Как отмечают сами ученые, синтетические материалы помогли биологам наконец понять то, как цикадкам удается так хорошо маскироваться в дикой природе. Сами микрочастицы называются брохосомы: с помощью сложного пятиступенчатого электрохимического процесса, исследователям удалось создать их имитацию. Искусственный материал в результате способен поглощать 99% направленного света – от ультрафиолетового до близкого к инфракрасному, включая и видимый диапазон.

Когда исследователи решили испытать свое детище на практике, то поместили его на листья растения и изучили с помощью «взгляда божьей коровки» — устройства, ограничивающего зрительный спектр и позволяющего человеку видеть так же, как и одноименное насекомое. Результаты были впечатляющими: визуально отличить лист от лежащей на нем «добычи» было практически невозможно.

Значение изобретения
В настоящее время научное сообщество спорит по поводу того, можно ли сделать полностью невидимый материал. Один из авторов нового исследования, Так-Син Вонг, считает, что все дело в правильном подборе материалов под конкретные нужды – поглощающие материалы полезны не только как средство достижения оптической невидимости. Он приводит в пример оксид марганца, который в настоящее время широко используется в аккумуляторах и суперконденсаторах. Из-за высокой площади поверхности эта частица может создавать хороший аккумуляторый заряд и, как следствие, обеспечить ускоренное протекания химической реакции. Это пригодится для целого ряда задач: к примеру, телескопы смогут намного точнее мониторить глубины космоса, а солнечные батареи научатся эффективнее поглощать энергию света.

Как делают бумагу из внутренних органов животных?
Новость не для слабонервных: учёные из Северо-Западного университета (США) научились превращать внутренние органы животных... в бумагу.
Процесс изготовления бумаги начинается с того, что внутренние органы коров и свиней нарезают кубиками, после чего полученная смесь измельчается в блендере и фильтруется. Из полученной массы отсеивают клеточные компоненты, оставляя лишь белки из внеклеточной структуры тканей. Получается порошок, из которого можно изготовить бумагу. В качестве сырья учёные использовали сердца, почки, яичники и другие внутренние органы животных. Существующий процесс пока не позволяет сделать бумагу толщиной более пары миллиметров, а свойства бумаги отличаются от партии к партии, но со временем американцы надеются преодолеть это ограничение. Кроме того, учёные полагают, что белковая бумага найдёт применение в медицине.

Пористые полимеры: губка против парникового эффекта
Редко какая страна не занимается вопросами экологии: создание международных организаций, подписание Парижского соглашения — столь масштабные действия призваны решить проблему вредных выбросов и загрязнений. Однако для защиты окружающей среды необходимы не только договоренности, но и новые технологии — их разработкой на основе нанопористых координационных полимеров уже 15 лет занимаются сибирские ученые в Институте неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН

Координационные полимеры или металл-органические каркасы — это пористые материалы, построенные из положительно заряженных ионов металлов, соединенных мостиковыми лигандами. Ключевое преимущество подобных материалов заключается в наличии органической части — мостиков — и неорганической — катиона металла, — обе из которых можно варьировать, таким образом меняя физические свойства каркаса: например, размер полостей или химическую функциональность. Подобных структурных комбинаций гораздо больше, чем в других типах пористых материалов.

При правильном подборе условий такие пористые структуры самостоятельно собираются в виде кристаллов: к атомам металла прикрепляются соединительные мостиковые лиганды, а в итоге получается периодическая решетка. Этот процесс напоминает строительные леса — только их создают люди, а координационные каркасы получаются за счёт химических реакций. Задача ученых — найти условия, в которых будет образовываться пористый материал с заданной кристаллической структурой.

— Помимо прочего, пористые материалы имеют огромную внутреннюю поверхность —  сотни и тысячи квадратных метров, —  рассказывает ведущий научный сотрудник ИНХ СО РАН доктор химических наук Данил Николаевич Дыбцев. — Представьте футбольное поле — около 6 000 м2: столько может заключаться всего в одном грамме порошка нанопористого координационного полимера.

Данил Дыбцев

Пористый материал напоминает губку, предназначенную для молекул: в его полости впитываются частицы жидкости или газа, заполняя внутренние каналы, в результате чего полимер способен вбирать и удерживать большие объемы других веществ. Благодаря своим свойствам пористые соединения могут применяться в ряде областей — в том числе, при решении вопросов о защите окружающей среды.

От углерода к водороду

Наиболее нашумевшая проблема, связанная с экологией — парниковый эффект, — представляет собой разогрев слоя атмосферы из-за поглощения теплового излучения некоторыми газами. Если бы этого не происходило, излучение отражалось бы от Земли, но в результате оно все же остается на планете. Самый значительный вклад в этот процесс вносят пары воды — до 70 92_

— На втором месте находится углекислый газ, — поясняет Данил Дыбцев. — На атмосферную влагу мы повлиять не в силах, а вот CO2 — антропогенный фактор, и большинство усилий направлено на то, чтобы противостоять его растущему количеству в атмосфере.

Смена планетарной температуры в течение многих тысяч лет связана именно с изменениями уровня CO2: резкий рост произошел двести лет назад, когда в результате индустриальной революции человечество начало активно использовать минеральное топливо — уголь, нефть и газ. Существуют три основных антропогенных источника CO2 — транспорт, тепловые электростанции и металлургия, и для каждого случая требуется разработка оптимального решения. В частности, извлекать CO2 прямиком из автомобильных выхлопов нереально, но можно осуществить переход на низкоуглеродное топливо.

— Возьмем хорошее топливо: изооктановый бензин с формулой C8H18, где соотношение водорода с углеродом примерно 2 к 1, — рассказывает ученый. — При переходе на низкоуглеродное топливо — метан (CH4) — мы уже получаем соотношение 4 к 1. В перспективе можно вообще использовать водород (H2) как безуглеродное и экологически безупречное топливо.

Для эффективного превращения водорода или метана в электричество учеными разрабатываются так называемые топливные элементы (ТЭ) — химические источники тока, состоящие из анода, катода и соединяющей их мембраны, где происходит реакция между кислородом и водородом. В анодной части ТЭ водород отдает электроны с образованием электричества и протонов, которые проходят через проводящую мембрану в катодную часть. Там они связываются с кислородом, образуя воду. Превращение химической энергии в электрическую в ТЭ в несколько раз более эффективно по сравнению с двигателями внутреннего сгорания: в них значительная часть энергии рассеивается в виде тепла, а КПД не превышает 25%. Однако внедрять такие устройства в автомобили пока сложно — прежде всего, из-за дорогого катализатора, содержащего платиновые металлы, а также из-за несовершенства современных протон-проводящих мембран.

— Материалы, полученные на основе пористых полимеров, демонстрируют лучшие протон-проводящие свойства в сравнении с используемыми сейчас, — говорит Данил Дыбцев. — Дело в том, что существующие сегодня протонные проводники содержат воду, а требования, выдвигаемые автоиндустрией, предполагают работу ТЭ при температурах заметно выше 100°С. В таких условиях вода испаряется, и мембрана просто теряет свои проводящие свойства.

В ИНХ СО РАН совместно с Институтом химии твёрдого тела и механохимии Сибирского отделения, предложили довольно простой, но эффективный способ решения данной проблемы. Дело в том, что кислота — естественный источник протонов. Если полости пористого координационного полимера, как губку, пропитать кислотой, получится новый гибридный материал с необходимыми параметрами: рекордно высокой протонной проводимостью в условиях низкой влажности и температурном диапазоне до 200°С и даже выше. У такого материала, правда, есть и слабые стороны: кислота плохо удерживается в нанополостях каркаса, так как нет крепких химических связей.

— На данный момент мы работаем над этим: например, можно химически «пришивать» молекулы кислоты к стенкам каркаса, — поясняет ученый. — Однако нами уже решен ряд важных фундаментальных проблем — прежде всего, получены мембранные материалы с высокими значениями проводимости в широком интервале температур и минимальной зависимости этих свойств от влажности.

Как разделить воздух?

— В ближайшем будущем индустриальные страны не смогут отказаться от ископаемых источников, так что пока человечеству остается только снижать выбросы, — рассказывает Данил Дыбцев. — По всем существующим прогнозам использования различных видов ископаемого топлива —  газа, нефти, угля — потребление в ближайшие 50 лет будет только расти. Значит, нужно вкладывать научный потенциал в извлечение CO2 непосредственно из промышленных выбросов или из атмосферы.

Самый распространенный способ добычи электричества — горение угля (C): он целыми составами сжигается в электростанциях благодаря воздуху, который состоит из азота (N2) и кислорода (O2). В результате такой химической реакции из выхлопной трубы выходят уже углекислый газ и азот ─ CO2 и N2. Соответственно, при очистке выбросов тепловых электростанций необходимо отделять эти газы друг от друга: N2 безвреден, и его можно отправлять обратно в атмосферу, а вот от CO2 стоит избавляться — например, запасать его в уже не функционирующих шахтах или нефтяных скважинах. Разделение промышленных выбросов происходит в потоковом режиме: в заполненную специальным сорбентом колонну поступает смесь CO2 и N2, при этом азот выходит прямиком в атмосферу, а углекислый газ остается в колонне. Когда она заполнится, поток CO2 и N2 переключается на соседнюю колонну с точно таким же сорбентом. В это время первая колонна регенерируется (восстанавливается), и из нее извлекается чистая углекислота, которая направляется в подземные хранилища. Таким образом, процесс селективной адсорбции (разделения) газов идет непрерывно. Представьте, что вы держите в руках две связки воздушных шаров: одну с азотом беззаботно отправляете в воздух, а вот вторую с углекислым газом оставляете при себе и складываете в безопасное место ─ примерно так и работают подобные пористые структуры.

— Применяемые сегодня технологии используют жидкие хемосорбенты — триэтаноламин или моноэтаноламин, которые, помимо имеющихся преимуществ, обладают рядом существенных недостатков — рассказывает ученый. — Во-первых, это высокая коррозийность используемых аминов, что приводит к износу оборудования. Кроме того, их производство само по себе вредно для окружающей среды. Другой существенный минус — высокая теплота, необходимая для регенерации хемосорбента, а это, в конечном счете, повышает стоимость очистки промышленных выбросов и снижает энергоэффективность процесса.

В настоящий момент во всем мире идет разработка более эффективной технологии разделения газовых смесей с использованием различных пористых сорбентов и других подобных материалов. Поэтому в ИНХ СО РАН активно исследуются пористые координационные полимеры как самые перспективные материалы среди имеющихся. Эти соединения являются своего рода молекулярными фильтрами, которые избирательно поглощают те или иные вредные газы или пары: в данном случае ─ эффективно связывают CO2 и не взаимодействуют с азотом. +

— Хорошо известно, что молекула СО2 проявляет кислотные свойства и не зря называется «углекислотой», — поясняет Данил Дыбцев. — С другой стороны, пористые материалы, разрабатываемые в ИНХ СО РАН, имеют в своей структуре активные центры основной природы, благодаря которым происходит взаимодействие молекул CO2 с полостями пористого материала. Важнейшим химическим свойством кислот и оснований является их способность вступать в реакцию друг с другом и именно этот принцип реализуется в наших сорбентах для селективной адсорбции СО2 из газовых смесей.

На данный момент ключевой вопрос для широкого внедрения разрабатываемой технологии — низкая доступность металл-органических сорбентов, но это, скорее, вопрос перехода на другой уклад и инвестиций в производство материалов нового поколения.

Материалы предоставлены порталом «Наука в Сибири».

Исследователи установили подлинную силу водородных связей: новое открытие
С помощью нового метода атомарной микроскопии группе ученых удалось измерить силу и изучить особенности строения водородных молекулярных связей.

У воды есть ряд особых свойств, о которых вам наверняка известно еще со школы. Самым примечательным является простая, но очень эффективная связь между молекулами жидкости. Благодаря водородным связям, этот «бисер» не рассыпается на части и даже может подниматься вверх по сосудистым системам растений. Теперь ученые наконец выяснили, насколько на самом деле велик потенциал водородных связей.

Ученые сообщают, что количественно измерили водородные связи с помощью микроскопов невероятно высокого разрешения. Исследование молекул, которые полагаются на соединения такого типа, позволит узнать больше в том числе и о нашей ДНК, две цепи которой удерживаются вместе именно посредством водородных связей.

Обычно связь возникает тогда, когда атомы делят друг с другом электроны. Но атомы водорода — это положительно заряженные частицы с одним-единственным электроном, так что, когда они соединяются, получившаяся молекула обладает не закрытой «стороной», заряженной положительно. А раз так, то к ним могут присоединяться отрицательно заряженные частицы. Именно эта незамысловатая не первый взгляд технология и помогла измерить силу и особенности поведения этих связей.

«Потенциально эта технология может быть расширена для изучения геометрии и химии более сложных и крупных молекул, таких, как ДНК и полимеры», пишут ученые в статье, опубликованной в пятницу в журнале Science Advances.

Существует множество различных способов наблюдения за атомами, из которых состоят молекулы, с длинными и сложными названиями, к примеру «инфракрасная спектроскопия», «спектроскопия ядерного магнитного резонанса» и «рентгеновская кристаллография». Но при применении всех этих методов всегда очень сложно определить отдельные атомы водорода.

Изображения молекул, полученные в ходе исследования
В этом и заключается инновация нового метода, «атомарной микроскопии» (atomic force microscopy). Ранее исследователи использовали ее для анализа отдельных атомов в молекулах, но не для водорода. Микроскоп, по сути, представляет собой зонд с молекулой на очень остром наконечнике, и в данном исследовании это была молекула CO (монооксид углерода). Исследователи установили, что сила самых прочных водородных связей составляет около 40 пико-ньютоновских максимумов, или примерно в 25 миллиардов раз меньше, чем один Ньютон, который в свою очередь является силой, необходимой для ускорения массы одного килограмма от 0 до 1 м/c за одну секунду. Другими словами, это невероятно крошечная сила, но именно такой результат ученые и ожидали.

Удивительные цепелланы: вещество, опровергающее гравитацию
Известный всем со школы пример – алмаз и графит, разные вещества, образованные одними и теми же атомами. Но с них химия аллотропных соединений углерода только начинается. На рубеже XXI века она пополнилась нанотрубками и фуллеренами, а открытие графена было отмечено даже Нобелевской премией. Казалось бы, на этом можно и закончить: плоский лист углерода – графен, свернутый в цилиндр – нанотрубка, замкнутый в сферу – фуллерен... других возможностей не оставляет нам сама геометрия. Однако в середине 2016 года были получены результаты, опровергающие и эту логику.

Неожиданное открытие состоялось в Мебиусовском центре структурных исследований углерода, где Вольфганг Шпиль и Жюли Токайе отрабатывали получение графена с использованием слабых высокочастотных токов (High-Frequency, Low-Voltage Deposition, HFLVD). Были подобраны условия формирования устойчивых графеновых слоев, однако отделить их от металлической подложки без разрывов никак не удавалось. Тогда и родилась идея заменить подложку титановой пластиной с заранее подготовленными нанопорами: продувая сквозь них инертный гелий, планировалось «сдуть» графен с поверхности и затем отфильтровать его из воздуха.

Первые опыты дали удручающие результаты — никаких следов графена в экспериментальной камере не нашли. В очередной раз перебирая свою установку, ученые разгерметизировали ее. Тут и случилось нечто совершенно неожиданное: из отверстия вылетело несколько капель, которые поднялись к потолку и... исчезли в вентиляции. По словам Токайе, «все это было как в фантастическом фильме до эпохи компьютерных эффектов»: жидкость с крайне низкой плотностью скапливалась под крышкой реактора, а выпущенная наружу — поднималась вверх, образуя лужи на потолке и грозя затопить соседей сверху.

2.jpg
Опыты показали, что летучие капли включали только углерод и гелий, причем спектры углерода были очень похожи на фуллереновые. Отсюда появилось и решение — замкнутые структуры, заполненные гелием, как молекулярный аналог дирижабля. Название нового класса соединений родилось само собой — цеппеланы. Экспериментируя, Шпиль и Токайе получили и аналоги первой структуры. Заполненные аргоном и более тяжелыми благородными газами, они становились нелетучими, хотя и сохраняли другие свойства, включая высокую текучесть (низкое внутреннее трение) и электропроводность.

К изучению цепелланов быстро подключились теоретики, предсказав, что замкнутые наноструктуры углерода могут заключать самые разные атомы или молекулы, не взаимодействуя с ними. При этом за счет высокой электропроводности графена они способны обмениваться электронами с внешним пространством и образовывать химические связи, не покидая своей углеродной оболочки. Китайский исследователь Чжуан Цзе быстро подхватил тему, синтезировав серию таких соединений, содержащих скрытые под углеродом атомы и ионы натрия, калия, алюминия и других металлов. Он же предложил и единое название для нового типа структур — «дамплинг-соединения» (от англ. dumpling, пельмень). За несколько месяцев родился новый раздел химии, который быстро привлек внимание всего химического мира.

Некоторые аллотропные модификации углерода
Графен Гексагональная кристаллическая решетка, плоский одноатомный слой. Толщина — 0,34 нм Нанотрубки Гексагональная кристаллическая решетка, свернутая в цилиндр плоскость. Диаметр — 1−100 нм, длина может достигать микрометров Фуллерены Сочетают пяти- и шестиугольные структуры, замкнутые в многогранник. Размер — от 1,1 нм до сотен нанометров Цепелланы Деформированные пяти- и шестиугольники, замкнутые в вытянутый многогранник. От 1,1 х 3,0 нм до десятков и сотен нанометров

Пока о возможностях применения дамплинг-структур можно лишь гадать — но от этого лишь сильнее захватывает дух. Цеппеланы, добавленные в углеводородное топливо, позволят уменьшить его вес без снижения энергии сгорания. Они помогут облегчить медицинские протезы, в том числе — силиконовые грудные, которые будут намного дольше держать свою пышную форму. Можно представить себе композицию из цепелланов, которую останется лишь налить в сосуд: они сами образуют аккумулятор с жидкими электродами и с электролитом, содержащим дамплинг-ионы в качестве переносчиков заряда. Новая химия углерода поднимается вверх — и выходит в третье измерение.

3.jpg
Примечание редакции: данная статья опубликована в апрельском номере журнала и является первоапрельским розыгрышем.

Как сделать нож из рыбы: изобретательные японцы
Японская кухня всегда отличалась оригинальностью. В частности, из одной традиционного рыбного блюда, которое любят в Японии, можно сделать настоящий нож.

Этот серый твердый брусок, которым легко можно забить гвоздь, называется кацуобуси. Это тунец, который сначала коптят, пока он полностью не высохнет, а а потом обрабатывают плесневым грибком аспергиллом и оставляют в закрытом помещении. По мере роста плесени ее срезают, и тунец считается готовым, когда плесень перестает расти, а сама рыба по консистенции напоминает дерево, причем именно так его и продают, в виде блоков, которые больше походят на поленья.

Кацуобуси — это главный ингредиент даси, бульона во многих японских супах. Например, мисо также готовится с помощью этого бульона, так что, возможно, вы даже пробовали кацуобуси. Но интересно, что в процессе этой длительной обработки тунец становится настолько твердым, что его фактически можно заточить и получить самый органический нож в мире, что и происходит в следующем видео. Задача, прямо скажем, довольно кропотливая.

Путеводитель по холодному оружию: эволюция европейских мечей
Выбирая меч для исторической реконструкции, нам пришлось немало поломать голову. За всю историю существования этого знаменитого и в чем-то, можно даже сказать, сакрального оружия в Европе и других странах мира было создано множество разных типов мечей, от короткого римского «гладиуса» до почти двухметровых гигантов эпохи Возрождения. Окончательный наш выбор был сделан в пользу образца, ставшего в каком-то смысле важнейшим этапом на пути развития холодного оружия в Европе и оставившего значительный след в истории Руси.

На протяжении тысячелетий холодное оружие, такое как мечи, ножи и кинжалы, было излюбленным для воинов по всему миру. Ведь эти острые как бритва лезвия внушали страх. Можно сказать, что европейский меч — настоящая классика. Его история уходит корнями в Античность и непосредственно связана с оружейными традициями соседей Древнего Рима. Изначально римляне сражались короткими гладиусами, а вот галлы и некоторые германские племена придумали и приняли на вооружение спату — длинный рубящий железный меч. Обычно именно римляне распространяли свои достижения на варварское окружение, но тут случилось наоборот. Приняв в свои ряды воинов-ауксиллариев — выходцев из кельтских и германских племен, — армия великой империи позаимствовала и длинный меч, ставший вскоре распространенным оружием конницы и тяжелой пехоты.

Крах Западной Римской империи привел к общему технологическому упадку в Западной Европе, который коснулся и военного дела. Однако в силу своей востребованности и изрядной роли в разделе послеримского мира меч практически не деградировал. Созданные империей технологии производства и разработанные ею же месторождения качественного железа, например в Рурском бассейне или Римском Норике (ныне Австрия), не оставили средневековую Европу без качественных клинков.

Генеалогия клинка
Древнее кельтское и германское оружие дало богатое потомство. Прямой длинный меч ведет свою родословную от галльской спаты, перенятной римлянами в дополнение к родному гладиусу. Другой ветвью стало развивавшееся параллельно оружие с односторонним лезвием вроде сакса и скармасакса. Один из представителей этой ветви – фальшион, меч с расширяющимся к концу коротким клинком с односторонней заточкой. Сюда же относятся палаши Нового времени. Развитием же романского меча стали длинные рыцарские мечи и огромные двуручные мечи эпохи Возрождения. Эволюционируя все дальше в направлении колющего оружия, прямые мечи в конечном итоге развились в шпаги и рапиры.
Дальнейшее развитие меча а вплоть до его исчезновения и трансформации в иные виды оружия было связано с основными этапами европейской истории, с экономическими и социальными процессами в средневековом обществе, формированием воинских сословий, изменением тактики боя и, что очень важно, развитием доспеха. Последнее вообще характерно для всей истории оружия, представляющей собой не что иное, как спор снаряда, средства нападения, со средствами защиты.

История клинка — европейский меч жадных варваров
История мечей не такова, как вы могли бы ожидать. У неё были свои взлеты и падения. С последних десятилетий существования Западной империи (V в. н.э.) и вплоть до начала II тысячелетия н.э. Европа была ареной передела власти и территорий между агрессивными и мобильными завоевателями. В эпоху Великого переселения народов бывшие имперские земли были освоены континентальными германскими племенами, в результате чего появились на свет государства франков, готов, вандалов, лангобардов и была колонизирована Британия. В VIII веке н.э. на Европу, уже начинавшую консолидацию под эгидой Каролингской империи, хлынула новая напасть. Выходцы с Ютландского и Скандинавского полуостровов, известные под именем викингов или норманнов, отправились на ладьях-драккарах за своей долей власти и богатства. В ближайшие три столетия их влияние распространилось от Восточной Европы, где начиналась Русь, до Нормандии и Италии.

Клинки разных мечей в поперечном сечении. Это многообразие отражает поиски оружейных мастеров, которые старались сделать свое оружие одновременно прочным, легким и хорошо рубящим.
Эпохам Великого переселения народов и норманнских завоеваний соответствуют и два периода истории меча — вендельский и, соответственно, период викингов. В отечественной научной литературе мечи периода викингов часто называют каролингскими, что говорит об их принадлежности не столько конкретному народу того времени, сколько эпохе в целом.

Клинки вендельских мечей обычно бывали гладкими или имели небольшой глубины дол (выемку, идущую вдоль клинка), а также довольно короткую рукоять — от 10 до 13 см — и массивное навершие. Длина клинков равнялась примерно 70−80 см. Клинок лишь слегка сужался к острию, которое имело, как правило, закругленную форму. Каролингские мечи были длиннее (более 90 см) и отличались более рельефным клинком с глубоким долом. Он уменьшал вес меча, при этом смещая центр тяжести оружия к эфесу и делая меч более гибким, не лишая его прочности. Все это, с одной стороны, снижало вес оружия — воин действовал стремительнее и меньше утомлялся в бою, а с другой — давало большую надежность.

Элементы типичного средневекового меча
1. Рубящие качества и упругость клинка во многом зависят от граней лезвия. 2. Чтобы разрубать доспехи, ткани и кости, клинок должен быть плоским, а лезвие – иметь достаточно острый угол. 3. С другой стороны, толстый клинок с лезвием, имеющим более тупой угол, не будет так хорошо рубить, зато окажется более стойким при отражении удара. На самом деле лезвию не обязательно быть заточенным как бритва. Даже не очень острый меч из закаленной стали при хорошем ударе обладает достаточной инерцией, чтобы сокрушить врага.
Священный меч как аристократическое оружие
Стоит сразу сделать пару замечаний. Во-первых, на протяжении практически всего Средневековья меч не был основным видом боевого оружия. И тем более — самым доступным. На полях сражений гораздо чаще мелькали копья и топоры, меч же, создававшийся по сложной и дорогой технологии, могли позволить себе только богатые воины или вооруженные за чужой счет наемники. Он считался аристократическим оружием и был окружен ореолом почитания. Мечи передавали из поколения в поколение, как истинную драгоценность и знак доблести. Во-вторых, почти столь же редким, как и меч, был металлический доспех. Жизнь и тело простых воинов чаще защищали доспехи из кожи, лишь иногда с металлическими вставками. Но даже против кольчуги меч работал достаточно эффективно, нанося противнику урон рубящими, режущими и колющими ударами.

Важно еще заметить, что войны раннего Средневековья чаще всего происходили в пешем строю. Даже передвигаясь на лошадях, перед тем как сойтись в сражении, бойцы покидали седла. И существовавшие в те времена мечи создавались именно для боев в пешем строю. Однако времена менялись.

Отклоняясь на 7–14 см, клинок меча должен сохранять прочность и упругость и возвращаться к исходной форме.
В начале II тысячелетия н.э. в феодальной Европе стало постепенно возникать сословие профессиональных конных воинов — рыцарей. Этот сдвиг не мог не отразиться на развитии вооружений. Наступил третий период в истории средневекового меча — век меча романского.

История оружия мечей в рыцарском стиле
Как и в случае с каролингским мечом, название «романский» условно и принято лишь в отдельных классификациях. Существовавший несколько столетий романский меч, разумеется, претерпевал существенные модификации по длине клинка, конструкции перекрестья и навершия, так что речь идет о целом семействе холодного оружия. Не случайно романскому типу посвятил целое типологическое исследование виднейший эксперт в области средневекового оружия Эварт Оакшотт. В его классификацию входит более 20 разновидностей меча, включая двуручные модели. В целом романский меч был в значительно большей степени, чем каролингский, адаптирован к конному бою. Это выразилось, во-первых, в конструкции клинка, который стал более узким и принял более заостренную форму. Претерпела изменения и конструкция эфеса: рукоять стала длиннее, а навершие — не таким массивным: специфика удара, производимого воином в седле, требовала, чтобы рука, сжимающая оружие, чувствовала себя свободнее и не зажималась между перекрестьем и навершием.

Разные части клинка выполняют в бою различные функции. Передней частью клинка воин наносит удар, сохраняя дистанцию. Серединой – отбивает встречный удар.
Мечи прежних эпох, часто имевшие закругленное острие, очевидно, ориентировались в основном на рубящие и режущие удары. Романский меч, создававшийся во времена постепенного усиления доспеха, должен был не только рубить, но и эффективно колоть, проникая в уязвимые места сочленения элементов защиты.

Разновидности клинков
1. На рисунке изображены несколько средневековых мечей. Большинство из них имеют долы, которые могут доходить почти до острия или заканчиваться где-то посередине клинка 2. Другие клинки, напротив, имеют идущие по центру ребра жесткости. Существовали и клинки без ребер или долов 3. Долы иногда неправильно называют кровостоками, однако смысл их совсем не в том, чтобы якобы отводить кровь из раны врага.
Функции мечей «Порубим напоследок»!
Чем более прочным и закрытым становился доспех, тем меньше было проку от рубящих ударов мечом. Примерно с середины XIII века в Европе начинают появляться романские мечи, относящиеся к типу XIII по классификации Оакшотта. Это последнее поколение мечей с явно акцентированной рубящей функцией. Такой меч уже позволяет всаднику достать противника на расстоянии уколом, но еще достаточно тяжел, чтобы наносить серьезные травмы рубящим ударом, что могло быть эффективным в борьбе с противником, облаченным в доспех из крупных пластин, наклепанных изнутри на кожаную или тканевую основу, или в ламиллярный (чешуйчатый) доспех, если речь идет о Руси. Однако, когда в районе 1350−1360 годов в Европе появляется, наконец, полный пластинчатый доспех, акцент в развитии армейского меча окончательно смещается в сторону колющей функции. С учетом всего сказанного становится понятно, почему меч XIIIb, относящийся к «тринадцатому типу», стал одной из этапных моделей в развитии европейского холодного оружия. Именно этот средневековый меч и был в итоге выбран «TechInsider» для воссоздания в металле в конце первого десятилетия XXI века.

На схеме изображен эфес меча простой конструкции, характерной для типа XIIIb. Можно обратить внимание на прямую крестовину, длинную рукоять и небольшое круглое навершие.
Путь варяжского товара
Рассказывая краткую историю средневекового меча, мы практически все время говорим о Западной Европе, римском наследии, викингах, франках, конных рыцарях. Но при чем же здесь «меч русского воина», заявленный на обложке?

Ответ прост: Древняя Русь не была законодателем мод в оружейном деле. Однако это не мешало древнерусским мастерам-оружейникам пользоваться как собственными наработками, так и достижениями западной металлургии и оружейных технологий, порой лишь с небольшим запозданием (около полувека) воспринимая приходящие из Европы новшества.

Острие меча
Слева направо: 1. В некоторых средневековых мечах ближе к острию клинок становится тоньше. 2. Режущее лезвие с закругленным острием. Колоть им неэффективно. 3. Более толстое и узкое острие для пробивания доспеха.
Значительную роль в проникновении западных мечей на Русь сыграли, разумеется, варяги-викинги. Уже со второй половины VIII века н.э. скандинавские воины и купцы проникали в низовья Невы и Поволховье, Ярославское Поволжье и верховья Западной Двины. А уже в IX веке, то есть в эпоху легендарного основания Руси варяжским князем Рюриком, скандинавы, согласно арабским источникам, вовсю торговали мечами по Волжскому торговому пути, вывозя к себе на Северо-Запад лисий и бобровый мех из славянских земель.Хронологически время проникновения скандинавов на территорию Древней Руси, как нетрудно заметить, совпадает с бытованием на Западе каролингского меча, или меча викингов. Так что, «пропустив» знакомство с оружием «вендельской эпохи», русичи получили в свое распоряжение типичные изделия эпохи викингов. Всего на Смоленщине, в районах Ярославля, Новгорода, Чернигова и Киева археологами было обнаружено более сотни мечей каролингского типа, относившихся к периоду IX-XI столетий.

В зависимости от времени, эпохи и длины меча оружие носили на поясе, на перевязи и на портупее.
Меч-объединитель
Все данные раскопок свидетельствуют о том, что подавляющее большинство мечей, которыми сражались в эпоху Древней Руси русские воины, имели западное, а точнее, скандинавское и германское (франкское) происхождение. Об этом свидетельствуют клейма мастеров, нанесенные на клинки и состоящие из надписей латинскими буквами. В некоторых случаях индивидуальному оружию даже давали имена, и оно становилось таким же легендарным, как и люди, которые им владели. При этом зачастую «импорт» состоял лишь из собственно клинков, а гарды, рукояти, навершия, а также ножны производились уже древнерусскими мастерами.

Защита от щита
1. Хранить руку от соскользнувшего по мечу лезвия противника – не единственная функция гарды. 2. Другая ее не менее важная роль – предохранять руку от жесткого столкновения со щитом. 3. На рисунке показано, как вооруженный мечом воин должен встречать щит врага, чтобы пальцы остались целы.
Впрочем, имеется небольшое количество археологических свидетельств того, что по крайней мере зачатки собственного клинкового производства в домонгольской Руси все же существовали. В частности, известны два меча, клейма на которых выполнены кириллицей и содержат надписи «ЛЮДОТА КОВАЛЬ» и «СЛАВ...». Все это, однако, не меняет общей картины: даже клинки, сработанные славянскими мастерами, были выполнены по образцам, пришедшим с Запада.

Длинное прямое перекрестье рыцарского меча лучше предохраняло руку от скользящих вдоль лезвия ударов противника. До определенного времени эту функцию выполнял щит.
Поэтому неудивительно, что, когда в Западной Европе примерно в XI веке наступила эпоха рыцарского меча романского типа, образцы этого оружия практически синхронно появились на Руси. Среди находок, относящихся к XI-XIII столетиям, — романские мечи с клинками от 86 до 120 см (последние более позднего происхождения).

Различие исторических судеб Руси и Запада после монгольского нашествия становится причиной последующего расхождения тенденций развития холодного оружия. В Европе прямой меч продолжает эволюционировать в сторону длинного колющего оружия, что в конечном итоге приводит к появлению огромных двуручных мечей эпохи Ренессанса, эстоков с граненым клинком, затем шпаг и рапир. Знакомство Запада с восточной саблей (через гуннов, венгров, арабов) не привело к существенному распространению в Европе оружия с искривленным клинком и скошенной рукоятью. В то же время на Руси, где так и не появился западный полный пластинчатый доспех, рубящее оружие сохранило свое значение, а сабля постепенно вытеснила прямой меч. Так что историческая реконструкция меча романского типа — это еще и повод вспомнить о временах, когда в Средние века Восточную и Западную Европу объединяло «единое оружейное пространство».

Как назывались мечи периода викингов?
Каролингскими
Вендельскими

Musvalk: нож, выполненный из материалов для космического корабля
Musvalk – так называется проект Сандера Бэккера (Sander Bakker) на Kickstarter. Это небольшой нож, сделанный из материалов, которые обычно используются в космических кораблях: высококачественной керамики, титана и углеродного волокна.

Бэккер назвал свою разработку в честь черноногого сокола-крошки (на нидерландском языке – Musvalk), одной из самых маленьких хищных птиц семейства Соколиных. По словам основателя стартапа, это существо идеально олицетворяет созданный им нож.

Бэккер живет в отдаленном уголке пустыни Мохаве (США); в его небольшом городке постоянно говорят о космических путешествиях: здесь предприниматель Ричард Брэнсон реализовывал свою космическую программу.

Вдохновившись этим, Бэккер в 2017 году решил создать уникальный нож. Лезвие Musvalk сделано из циркониевой керамики – благодаря этому его, по словам производителя, не приходится затачивать. При этом применение такого материала позволило снизить вес ножа на 25% (в сравнении с применением традиционной стали).

Пика: история о долгожителе из мира холодного оружия
Пика (фр. pique) — холодное колющее оружие, одна из разновидностей длинного копья. Среди древкового оружия пика – настоящий долгожитель: ее использовали аж до первой половины XX века. Ударное оружие кавалерии и пехоты, она пережила многих ровесников из Средневековья. Причина этого кроется в невероятной эффективности такого оружия на поле боя и его универсальности. Но обо всем по порядку.

Зарождение и особенности пики
Впервые пика оружие появилось на вооружении в начале XV века. Грубо говоря, длинное копье было известно еще в глубокой древности, а некоторые историки даже указывают на находки, изготовленные еще до появления Homo Sapiens. Но среди сородичей пику выделяют несколько важных особенностей:

Во-первых, пика была значительно длиннее и тяжелее обычных боевых копий. Она предусматривала только двуручный хват, во время которого ее древко зажимали под мышкой — только так можно было удержать наконечник под нужным углом. Разумеется, совершать частые уколы и тем более метать большинство разновидностей пик в неприятеля было очень сложно из-за их массы и формы — разве что в целях элемента внезапности.

Во-вторых, наконечник пики рассчитан на пробой доспехов, а потому имеет узкую граненую форму. В отличие от других копий, особенно восточных, им можно было наносить только колющие удары. Впрочем, честнее будет сказать, что для того, чтобы «наносить» удары чем-то настолько длинным, как мавтританская пика, нужно обладать внушительной физической силой. Обычно ее просто выставляли в сторону противника и старались подгадать момент таким образом, чтобы всадник или его конь самостоятельно налетели на острие.

Македонская фаланга пикинеров
Изображено построение македонской фаланги. В их руках Сарисса - копье длиной 5-7 м.
Незаменимое холодное оружие
Почему же копья, и пика в частности, имели такую популярность и эффективность? Массовая культура любит копья намного меньше, чем мечи и топоры, однако в реальном открытом бою копье было практически незаменимо.

Начнем с того, что копье — это как минимум пара (а иногда и шесть) метров древка между вами и противником, при этом с его стороны находится острый наконечник. Такое преимущество в бою не может обеспечить ни одно другое оружие: плотный строй, ощерившийся копьями, становится очень серьезной преградой на пути как пеших, так и конный войск. Изготовить копье очень просто — всего-то нужно найти и обтесать подходящий шест, добавив наконечник и противовес. Даже острая палка, обожженная на огне, могла стать опасным оружием в руках умелого бойца, чего уж говорить про полноценное оружие с наконечником из острой стали, оснащенное крестовиной. Перерубить древко копья не так-то просто — удар как правило придется по касательной, что уменьшит его силу, к тому же многие копья дополнительно оковывали железом ради увеличения прочности.

Разница между копьем и пикой
Длина классической европейской пики 3,3 метра, а наконечника — всего 12 сантиметров. Вес — порядка 4,5 килограмм. А типичные размеры копья составляют: длина 15—30 см, ширина пера 1,5 см, диаметр втулки 3 см, вес 600/800 г.
Выделяют три основные разновидности пик:

Шиловидная, или «мавританская» пика была рекордсменом по размерам, ее длина составляла от 4,5 до 7 метров. Увенчанная длинным (до 50 см) четырехгранным наконечником, она представляла собой грозное оружие, способное при благоприятном стечении обстоятельств нанизать рыцаря на острие как шашлык.
Европейская пика — это усредненный вариант пики, который дожил до Первой мировой войны. Универсальное оружие пехоты и кавалерии, популярное благодаря соотношению габаритов и эффективности. Несмотря на то, что ее длина обычно была в районе 3,3 метров, наконечник такой пики обычно не превышал 12 см. Пикинеры выстраивались в несколько шеренг, стараясь повысить свою эффективность, отчего со стороны формация напоминала утыканного длинными иглами дикобраза.
Абордажная пика, как нетрудно догадаться, применялась моряками во время абордажей, когда корабли сцепляются бортами. Она была короче сухопутного аналога (1−1,8 м), что неудивительно — на шаткой палубе, в давке сражения излишне длинное древко было лишь помехой. Ей кололи, ее швыряли в противников и спихивали в воду абордажные крюки. Благодаря дистанции, которую гарантировала пика, часто она была намного эффективнее привычных ножей и сабель.
Укорачивание пики стало происходить с поступлением на вооружение мобильной артиллерии, а ее закат наступил тогда же, когда кавалерия перестала участвовать в боях — вплоть до 1920−30 годов, когда она почти повсеместно исчезла из обихода. Вместо пик стали применяться штыки, которые крепили на мушкетах — в случае необходимости ими можно было довольно эффективно отбиваться в ближнем бою.

Арсенал: чем отличается пика от копья
Если посмотреть на эти два оружия, то можно сделать вывод, что пика и копьё это одно и тоже. Обе имеют металлическую торчащую головку на палке, обе колют и прокалывают. Но на самом деле есть ряд отличий. Давайте перейдём к ним и узнаем чем отличается пика от копья.

Начнём с того, что пика оружие — это разновидность копья. Существенная разница между пикой и копьем заключается в том, что пика — это очень длинное колющее копье, используемое пехотой двумя руками как для нападения на вражеских пехотинцев, так и в качестве контрмеры против атак кавалерии. Она не предназначена для броска, в то время как копье — это длинная палка с острым наконечником, используемая в качестве оружия для броска или укола, или что-либо, используемое для совершения колющего движения.

Кроме того, разница состоит ещё в том, что пика должна атаковать, пронзать или ранить кого-либо. В то время копье должно проникать или наносить удар, как будто длинным узким предметом, чтобы сделать толчковое движение, которое ловит предмет на кончике длинного «устройства». Также отметим, что копье предназначено для использования на лошади и чаще всего оно длиннее, чем пика.

Если кратко, то, по сути, они имеют стандартные наконечники копий, которые практически идентичны, но отличаются по использованию и длине.  Таким образом, становится ясно, что это очень разное оружие с разными целями, хоть внешний вид их похож.

Как делают оригинальный китайский меч дадао: завораживающее видео
В Китае большой изогнутый меч дадао известен ещё с III века нашей эры, и видеоролик наглядно демонстрирует, как чертовски сложно его изготовить.
Александр Пономарёв



Более сложные формы меча дадао появились уже в VII—X вв.еках, и с той поры изгиб лезвия и форма его дополнительных элементов постоянно изменялись и совершенствовались. Лезвие дадао могло быть как гибким, так и нет, а длина его рукояти также была различной.

Некоторые специалисты, кстати, из-за формы лезвия классифицируют дадао как саблю, а другие считают, что это меч. Так или иначе, изготовление стального клинка по технологиям 400-летней давности представляет собой поистине невероятное зрелище.

Средневековый меч в деле
Свершилось! Наш проект «Русский меч XIII века» наконец подошел к своему финалу и апофеозу одновременно. Клинок, с любовью и тщанием выкованный Василием Ивановым, пришло время пустить в дело. В качестве консультанта и одновременно модели для съемок выступил эксперт в области исторической реконструкции средневекового боя Андрей Зимин, руководитель студии прикладного фехтования «Спата».

Демонстрация возможностей меча на объектах, не испытывающих боли, — кочанах капусты и автомобильной двери — не помешала нам вспомнить о том, как использовалось это грозное оружие в сражениях позднего Средневековья. Как мы уже писали, изготовленный по нашему заказу меч соответствует типу XIIIb по классификации Эварта Оакшота. Это переходный тип, возникший во времена постепенного усиления доспеха. Имея сильно акцентированную рубящую функцию, оружие отличалось от предшественника — раннесредневекового «каролингского» меча — более узким и заостренным клинком и укороченным долом. Меч в этот период уже претерпевает эволюцию в сторону колющего оружия, способного проникать в уязвимые места пластинчатых доспехов и пробивать их. Но поскольку с середины XIII века на Руси отмечается тенденция к облегчению комплекса защитного вооружения, у нас рубящая функция не теряла актуальности вплоть до появления огнестрельного оружия.

Уязвимые конечности
Нанося рубящие и колющие удары и парируя атаки щитом, средневековый воин стремился поразить наиболее уязвимые части тела противника. К таким зонам поражения прежде всего относились конечности. Например, если говорить о руках, то предпочтительными целями ударов оказывались запястья, локтевой сгиб между наручем и рукавом кольчуги и плечевой сустав. В своей книге «Искусство владения мечом в Средние века» американский автор Джон Клементс упоминает о раскопках на месте битвы при Висбю (1361) на острове Готланд в Балтийском море. Около 1200 воинов, погибших в том сражении, были погребены прямо в доспехах в братской могиле. Археологи обратили внимание на характер ран, нанесенных этим воинам. Выяснилось, что около 50% из них погибли от ударов в голову, однако примерно 2/3 из этого числа имели также серьезные ранения ног. Из этого следует, что именно ноги были одной из главных целей рубящих ударов. После поражения бедра, колена или голени воин уже не мог продолжать бой и получал смертельный coup-de-grace.

Боевые стойки
В самом начале фотосессии Андрей Зимин продемонстрировал нам основные боевые стойки воина XIII века. Для этого он взял в руки меч и облачился в доспех, состоящий помимо кольчуги с поддетым под нее стеганым поддоспешником также из шлема с полумаской и кольчужной бармицей, наручей, поножей с наколенниками и сапог из толстой кожи. Втыкать меч в землю считалось дурным тоном, поэтому при крайней необходимости его можно было слегка опереть о сапог.
Если взглянуть на средневековые гравюры, изображающие битвы рыцарей на мечах, или, скажем, на фотографию в этой статье, где наш эксперт разрубает капустный кочан, то можно заметить, что центр удара всегда находится в точке, отстоящий на 2/3 лезвия от гарды. Об этой давно подмеченной закономерности упоминает в хорошо известной статье «О некоторых характеристиках клинкового оружия» А.И. Соловьев: «Человек, ударяя одним концом орудия, держит его, отступив на треть от другого и, наоборот, поместив руку у самого окончания стержня, интуитивно стремится использовать его так, чтобы тот соприкоснулся с объектом в точке, расположенной на расстоянии 2/3 его длины от руки». Таким образом, основной рубящей частью меча является верхняя треть клинка — это позволяет в бою держать необходимую дистанцию. При этом центральная часть используется для отражения ударов противника.

Самая зрелищная часть нашей фотосессии была посвящена испытанию возможностей клинка при нанесении рубящих и колющих ударов. Даже профессиональному фотографу нелегко было поймать момент, в который клинок рассекал установленный на штативе капустный кочан – настолько кратким был этот миг. Эффектным уколом Андрей Зимин пронзил насквозь автомобильную дверь (два миллиметровых листа стали). Поддалась она и рубящим ударам. Вертикальную рамку удалось перерубить почти полностью, и лишь ребро жесткости не позволило довести дело до конца.
Испытание выдержано!
Удары мечом наносятся вертикально, горизонтально и под углом, причем для диагональных ударов оптимальным признается угол 45°. Как пишет Клементс, «такой наклон лучше всего подходит, чтобы повернуть бедра и плечи для усиления удара, а также позволяет руке пройти по всей траектории вкруговую или возвратиться назад». При отклонении от оптимального угла энергия удара гасится и ущерб, нанесенный противнику, сводится к минимуму.

Андрей Зимин демонстрирует основные приемы нанесения колющих ударов из боковой и фронтальной позиций. Удары выполняются с выпадом – резким широким шагом вперед. Уколы по сравнению с рубящими движениями позволяли «достать» противника на более дальней дистанции. Они также дают выигрыш в скорости и пробивной силе. Основной целью колющих ударов, являются голова и шея врага. Есть также возможность, обойдя щит, поразить противника в корпус.
При тестовых рубящих ударах показателем правильно выдержанного угла атаки является чистый, без выкрашивания, срез, что свидетельствует о том, что клинок именно рассек, а не сломал и не смял объект разрубания. На фото отчетливо видно, что капустный кочан разрублен идеально.

В мече типа XIIIb, как уже говорилось, колющая функция только получала развитие, и поэтому острие в сечении выглядит как линза, а не как сильно сплющенный ромб — это будет характерно для оружия XIV столетия. Тем не менее изготовленный Василием Ивановым клинок успешно пронзил стальной лист, из которого сделана автомобильная дверь, что хорошо видно на фотографии. Клинок с честью выдержал испытания — на лезвии осталась лишь небольшая зазубрина после попытки разрубить ударом сверху раму автомобильной двери. Так что мы можем с полным основанием объявить: реконструкция оружия по аутентичным средневековым технологиям полностью удалась.

Нисходящий диагональный удар справа налево. Может наноситься в различные уровни - как в голову, шею и левое плечо над щитом противника, так и в корпус и "подщитовую" ногу. Также может использоваться для встречной атаки - сбива в плоскость клинка противника.

Горизонтальный удар слева направо. Наносится в верхний и средний уровни: голову, шею, плечо и корпус с правой стороны противника. Реже используется для атаки в нижний уровень - бедро и коленный сустав. Используется для встречной атаки киски и предплечья вооруженной руки противника.

Восходящий диагональный удар справа налево. Может наноситься как в голову противника, так и в корпус - под выставленный вперед щит. Также может использоваться для встречной атаки в кисть, предплечье или локоть вооруженной руки противника.
Благодарим компанию «Спортматик» за помощь в организации съемки

Как делали мечи русских воинов
Поставив себе задачу изготовить настоящий меч XIII века по аутентичной технологии, мы вынуждены были повторить весь путь древних металлургов – начиная от построения сыродутной печи, восстановления железа из железной руды и переплавки полученного металла в сталь, пригодную для изготовления меча.
Дмитрий Мамонтов
Меч XIII века — не первый эксперимент «ПМ» в области исторической реконструкции холодного оружия. Во время изготовления шашки Федорова по технологии начала XX века (см. «ПМ» № 1'2007) был накоплен значительный опыт, но оказалось, что к текущей задаче его применить практически нереально. В случае с шашкой в качестве исходных материалов мы использовали современные аналоги существовавших в начале 1900-х годов видов стали (рельсовая, пружинная, подшипниковая). Но вот только сделать то же самое с мечом XIII века невозможно: в то время никаких стандартов на сталь не существовало и в помине. Поэтому основная проблема, с которой мы столкнулись, — это необходимость повторить древний металлургический процесс восстановления железа из руды. Что мы и сделали под руководством известного кузнеца-оружейника Василия Иванова, руководителя мастерской исторического японского оружия Ishimatsu.

Известный кузнец-оружейник Василий Иванов специализируется на японском оружии – он руководит мастерской исторического оружия Ishimatsu. Но к просьбе редакции «TechInsider» изготовить по исторически аутентичной технологии меч XIII века он отнесся с большим энтузиазмом. Задача построения домницы и получения сыродутного железа его совершенно не смутила.
От руды до крицы
До XIV века основным процессом получения железа было восстановление его из руды в сыродутной печи (домнице). Такая печь имела форму, близкую к усеченному конусу высотой примерно 1,2 м и диаметром 60−80 см в основании и 30 см в верхней (колошниковой) части, складывалась из камня или огнеупорного кирпича и обмазывалась глиной. В печи была предусмотрена фурма — труба для подачи воздуха от мехов диаметром в несколько сантиметров, отверстие для слива шлака в нижней части, а также иногда разборная часть для извлечения слитка железа после окончания процесса. После высыхания печь протапливали с помощью дров, чтобы обжечь глину, а также для образования золы, которая в дальнейшем служила подстилающим «антипригарным» покрытием и выполняла роль одной из составляющих частей флюса (зола содержит соду и поташ). Эта часть технологии не вызвала у нас никаких особых затруднений, и после сооружения домницы и прошествии нескольких дней, которые потребовались на высыхание глины и обжиг, мы приступили к первой части процесса — восстановлению железа.

Уголь, руда, огонь и воздух
Сыродутная печь представляет собой конусовидное сооружение, куда слоями загружается древесный уголь и шихта – смесь руды с флюсом. Поддув воздуха позволяет достичь высокой температуры, железо восстанавливается из руды и образует в нижней части печи слиток – крицу. Отверстие в нижней части служит для слива шлака.
В качестве исходного материала мы взяли богатую (и к тому же обогащенную) руду — магнетит (FeOFe2O3) из района Курской магнитной аномалии. Технология достаточно проста: в печь до половины загружают древесный уголь, разжигают, после чего сверху засыпают смесь руды с флюсом (в качестве которого мы использовали вполне исторически аутентичную смесь доломитовой муки, песка и соды). Поверх насыпают еще слой угля, и затем по мере его прогорания добавляют слои руды с флюсом и угля. Такой цикл повторяют несколько (до пяти) раз. При этом на протяжении нескольких часов требуется постоянный поддув воздуха с помощью мехов, чтобы температура в печи достигла 1400−1500 С (тут мы были вынуждены немного отступить от технологии, поскольку использовали электрический поддув из-за нехватки работников).

В сыродутной печи происходит несколько процессов. Во-первых, порода при высокой температуре отделяется от руды и стекает вниз в виде шлака. Во-вторых, оксиды железа угарным газом и углеродом восстанавливаются до железа, зерна которого сплавляются между собой, образуя слиток — крицу. Когда уголь почти полностью прогорает, шлак через отверстие в печи сливают, а затем, после остывания, разбирают часть стенки и извлекают крицу — пористый железный слиток.

В качестве железной руды мы использовали относительно богатый магнетит из района Курской магнитной аномалии, предварительно обогащенный с помощью магнитной сепарации. После восстановления в печи получается крица – пористый слиток сыродутного железа, неоднородно насыщенный углеродом.
От железа к стали
Эффективность сыродутного процесса невелика: значительная часть железа уходит в шлак, и из 120 кг руды мы получили всего около 25 кг крицы. Причем это пока еще только сырой исходный материал, очень неоднородный по своему качеству. Во время своего нахождения в печи крица насыщается углеродом весьма неравномерно и в результате содержит фрагменты мягкого железа почти без углерода (0−0,3%), углеродистой стали (0,3−1,6% углерода) и чугуна (с содержанием углерода выше 1,6%). Это совершенно разные материалы, с разными свойствами, поэтому первым делом нужно провести первоначальную сортировку. «Крицу разбивают на небольшие куски, которые по механическим свойствам — хрупкость и пластичность — сортируют на три кучки с различным содержанием углерода, — объясняет Василий Иванов. — Если кусок мягкий и ковкий, то содержание углерода низкое, если твердый — высокое, если куски хрупкие и легко раскалываются, обнажая характерный излом, — это чугун».

После разбивания крицы на фрагменты и предварительной сортировки на мягкое железо, углеродистую сталь и чугун куски, пересыпанные флюсом из доломитовой муки, песка и соды, помещают в керамические тигли и в горне переплавляют в сталь с нужным содержанием углерода.
Наша задача — получить в конечном итоге три вида стали с более-менее нормированным содержанием углерода. Первый вид — низкоуглеродистая (до 0,3%) сталь (так называемое деловое железо — из него изготавливали различные бытовые изделия типа гвоздей, обручей и т. п.), второй — со средним (0,3−0,6%) содержанием углерода, третий — высокоуглеродистая (0,6−1,6%) сталь. Отсортированные куски складываем в керамические тигли, пересыпав тем же флюсом, который мы использовали ранее, ставим в горн, наполненный древесным углем, и включаем поддув. В зависимости от расположения тигля в горне и интенсивности поддува воздуха можно либо насыщать углеродом сталь (в восстановительной зоне — верхней части горна над горящим углем), либо выжигать его избыток (в окислительной зоне — нижней части горна, где подается воздух) и таким образом получать нужные нам материалы. Стоит также отметить, что мы изначально использовали относительно «чистую» руду, наша сталь не содержит значительного количества вредных примесей — в основном серы и фосфора. Разумеется, никаких легирующих добавок типа хрома, молибдена, марганца или ванадия мы не использовали (кроме тех небольших количеств, что изначально присутствовали в руде), так что историческая аутентичность соблюдена.

После плавки Василий извлекает из тиглей слитки стали и оценивает полученный результат, проковывая их в полосы. «При необходимости в ходе дальнейшего процесса можно выжечь избыток углерода из полосы прямо в горне, — объясняет он. — Или науглеродить, поскольку при ковке часть углерода — до 0,3% — неизбежно выгорает».

Получение уклада
Переплавка крицы в тиглях – не единственный способ получения стали из кричного железа. Еще один способ – это получение так называемой сырцовой стали, или уклада. Метод состоял в следующем: кричное мягкое железо разогревали в горне, в горящем угле, насыщая поверхность слитка углеродом. Затем слиток резко охлаждали водой или снегом, в результате поверхностный слой закалялся и становился хрупким. При ударах эта «скорлупа» углеродистой стали отделялась от слитка в виде пластинок. Затем крицу вновь разогревали и повторяли вышеописанную операцию, пока весь слиток не превращался в такие пластинки. Затем пластинки разогревали в горне и сваривали между собой, получая стальную заготовку, пригодную для изготовления различных изделий. Уклад вполне подходил для изготовления холодного оружия. Для улучшения качеств такое оружие часто изготавливалось по пакетной схеме – как в нашем случае. Чаще всего количество пакетов сокращалось до двух: в тело клинка из мягкой или сырцовой стали вваривались (или наваривались) лезвия из высокоуглеродистой стали, полученные с помощью цементации железа или сырцовой стали.

Мягкость и твердость
В результате вышеперечисленных операций мы получили три примерно трехкилограммовых заготовки из разных видов стали в форме полос. Однако от этих полос до меча еще довольно далеко. По словам Василия, «это пока еще не детали клинка, а лишь материал, из которого они будут сделаны».

Одним из способов создать твердую режущую кромку оружия в XIII веке была цементация — поверхностное упрочнение, то есть науглероживание поверхности изделий, изготовленных из относительно мягкой стали. Изделие помещали в закрытый сосуд, заполненный органическим веществом — карбюризатором, в роли которого чаще всего выступал уголь, толченые рога или их смесь. Затем сосуд помещали в печь, где при температуре свыше 900 С без доступа воздуха карбюризатор обугливался и поверхность изделия постепенно насыщалась углеродом. Этот способ достаточно широко применялся для науглероживания топоров и клинков (более-менее массовых изделий). Но цементация — это упрочнение поверхностного слоя определенной глубины; когда этот слой стачивался, режущая кромка переставала держать заточку, и оружие приходилось подвергать новой процедуре цементации. А при увеличении глубины цементации возрастал риск сделать поверхность слишком хрупкой. Так что этот способ мы отвергли, поскольку он все-таки не позволяет достичь нужных нам качеств. Ведь «совершенный клинок» XIII века (равно как и любого другого времени) должен быть упругим, гасить колебания при ударах, вязким, а не хрупким, но в то же время режущая кромка лезвия должна быть твердой и хорошо держать заточку. Создать такой меч из гомогенного материала практически невозможно, поэтому мы решили прибегнуть к композитной технологии того времени, используя пакетную схему и «узорную сварку» (pattern welding). Наш меч будет «построен» из семи пакетов трех видов, каждый из которых выполняет свою задачу.

Историческая сталь
Сталь, полученная после переплавки кричного железа в глиняном тигле. Реальный слиток, найденный при археологических раскопках городища близ Новгорода.
Первый пакет изготавливается из мягкого низкоуглеродистого (до 0,3% углерода) железа. Из вытянутых полос этого мягкого железа составляем шестислойный «сэндвич», проковываем его (при этом слои свариваются в единый пакет), разрубаем и складываем пополам, вновь проковываем, повторяя этот процесс восемь раз и получая в итоге пакет из относительно мягкой дамасской стали, насчитывающий примерно 1500 слоев. Этот пакет будет «становым хребтом» нашего меча — его сердцевиной. Такая вязкая сердцевина работает на сжатие, воспринимает ударные нагрузки и гасит колебания, не давая мечу сломаться при сильных ударах. Она также связывает все окружающие пакеты, выполняющие другие задачи, в единое целое.

Подготовка пакетов
Из полученных после переплавки сталей собираются пакеты, которые послужат деталями клинка. Справа – прокованная заготовка лезвия из высокоуглеродистой стали, закаленная и затем сломанная для оценки твердости, хрупкости и красноломкости.
Второй пакет — это будущее лезвие. Для его изготовления мы использовали два полученных нами ранее вида стали — среднеуглеродистой и высокоуглеродистой. Чередуя полосы этих двух видов так, чтобы среднеуглеродистый материал оказался «снаружи», складываем сэндвич из семи слоев и, пересыпав флюсом, свариваем их в единый пакет. Затем разрезаем, складываем пополам и вновь проковываем. Повторяем операцию еще 14 раз. Легко подсчитать, что в итоге при таком складывании мы получим... более 200 000 слоев! Учитывая, что финальная толщина пакета составляет 6 мм, можно вычислить толщину слоя — около 30 нм. «Фактически средневековые нанотехнологии! — смеется Василий. — На самом деле, конечно, это весьма условные ‘слои' — при таком перемешивании структура стали получается близкой к гомогенной». Лезвие в итоге должно быть твердым и хорошо держать заточку.

Пакетная схема
Наш клинок будет собран из семи пакетов, каждый из которых выполняет свою задачу.
Пружинки
Третий пакет — это будущие обкладки, их четыре. Они изготавливаются из мягкой низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали. Начинается этот пакет с семислойного сэндвича (низкоуглеродистой сталью наружу), который с помощью горна и молота свариваем в единый пакет. Как и два других пакета, разрезаем, складываем пополам и вновь проковываем. Повторяем операцию еще девять раз, получая в итоге полосу из дамасской стали, состоящую из 7000 слоев.

Анатомия клинка
Заготовка для клинка – полоса размерами 1,2х2,5х50 см и массой примерно 1,5 кг – собрана из семи пакетов.
Но это еще не все! Для того чтобы клинок меча в итоге лучше противостоял поперечным изгибающим нагрузкам, а также продольному скручиванию, обкладки торсируют, то есть каждую скручивают на 20 оборотов, получая стальной витой «канат». Такие обкладки после закалки станут более упругими и будут дополнительно гасить колебания, не позволяя ударам «отдаваться в руку». Поскольку обкладок четыре, направления закручивания их должны «компенсироваться» попарно — иначе при малейшей ошибке во время закалки меч «пойдет винтом». Упругие обкладки-торсионы работают в клинке меча на растяжение и фактически выполняют ту же роль, что и арматура в железобетоне, то есть упрочняют тело клинка.

Проковка пакетов
Полосы стали вытягивают, разрезают, складывают пополам и проковывают, сваривая их с помощью кузнечной сварки в единое целое. Затем этот процесс повторяют несколько раз, увеличивая количество переплетаемых слоев. Это как раз и есть техника «узорной сварки». В зависимости от количества слоев и видов стали на готовом изделии может проявиться узор. Такую сталь называют узорчатой (дамасской). Для того чтобы образующиеся на поверхности окислы не мешали сварке, разогретые в горне полосы посыпают флюсом. Сейчас в качестве последнего используется тетраборат натрия (бура), а раньше – смесь доломитовой муки, песка и соды.
Заготовка для клинка
Но вот наконец все семь пакетов готовы и начинается финальная подготовительная стадия — изготовление заготовки клинка. Все пакеты скрепляются проволокой, Василий разогревает их в горне, просыпает флюсом и начинает процесс кузнечной сварки. Как и при подготовке самих пакетов, он использует пневматический молот, и это еще одно небольшое отклонение от средневековой технологии: «Конечно, можно было бы не отступать от оригинальной технологии, но для этого мне бы понадобилась пара молотобойцев... — И ехидно предлагает: — Хотите попробовать?» Фотограф делает вид, что очень занят процессом съемки, а я начинаю расспрашивать Василия о каких-то мельчайших деталях происходящих процессов.

Тем временем заготовка приобретает вид бруска размерами 1,2х2,5х50 см и массой примерно 1,5 кг. Если вспомнить, что для ее изготовления нам понадобилось переработать 120 кг руды и примерно две недели времени, процесс выглядит не слишком эффективным (впрочем, из этого количества руды мы получили не одну, а две заготовки). Однако такова реальность — именно так и происходил процесс изготовления заготовок для высококачественного холодного оружия в Средние века. Теперь остается самое главное — выковать из этой заготовки, внешне напоминающей слегка ржавую монтировку, наш «идеальный меч». Но об этом — в следующем номере «ПМ».