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问题：投石机的原理和用途? 
回答：与弹射器不同，抛石机是利用重锤的重力发射。出现于中世纪初期，使用至十五世纪，主要用于围攻和防守要塞。抛石机的机架两支柱间有固定横轴，上有与轴垂直的杠杆，可绕轴自由转动。杠杆短臂上固定一个重物，长臂末端有弹袋（类似投石带的套子）用于装弹。发射时，用绞车把长臂向后拉至几乎水平，突然放开，石袋即迅速升起。当短臂重锤完全落下时，投射物从弹袋中沿约45度角飞出。30公斤的石弹射程约0-210米，100公斤的石弹射程约40-70米。 当世界上第一门火炮在中国诞生之前，我们的祖先使用的重型武器之一就是这种抛掷石弹的石砲——抛石机。所以古代的“砲”字偏旁是“石”而不是“火”。又叫抛车、发石车等，总之是用来攻守城堡，以石头当炮弹的远程抛射武器。配重式投石机(TREBUCHET)    这种器械，比起古代希腊人和罗马人所使用得投石机和弩砲来，是一种相当晚近的发明了。据说，是由法国人在12世纪将其引入围城作战的。而投石机和弩砲则在基督纪元前数世纪就已被人使用。1280年左右，埃吉迪奥•科伦纳曾对这种器械做了相当精确的描写，当时配重式投石机(以下为省称并和CATAPULT区别，称为抛石机)已是有效的攻城器械了。    这种器械的投射力来自沉重的配重物的重力，而不像投石机和弩砲那样来自于绳索的扭力。大约自12世纪中叶起，抛石机就在很大程度上取代了投石机。对于抛石机的偏好可能是由于它可以将重达300磅(136kg)的石弹投射出去，比起最大型的投石机所能发射的石弹要沉5～6倍 。    约瑟夫斯时代的投石机所发射的石弹毫无疑问可以摧毁塔楼和雉堞——这要集中多台投石机长期密集轰击才行。可是由抛石机所发射的一块重达200-300磅(91-136kg)的石弹就足以撼动最为坚固的砖石结构的防御工事。抛石机主要用于摧毁堡垒护墙的上部结构，结果就可以用云梯或其他方式越过城墙。而投石机，由于其射程较长，主要用于给城镇防御工事内部的人员或住宅造成破坏。    通过在一定尺寸的模型上的实验以及其他来源，我发现，最大号的抛石机——其杆臂长度接近50英尺(15.24米)，配重达到2万磅(9.07吨)，能够将200-300磅的石弹投射出300码远(274米)。照我的观点看来，这种器械的射程是达不到350码(320米)的 。    抛石机上总是有一条掷弹带以安放弹丸。掷弹带使得投石机的威力倍增，弹丸的射程因此而增长了一倍。抛石机的威力来自其杆臂、重量合适的配重以及掷弹带。其杆臂在释放滑钩之后，缓缓的以直径很长的圆形回转，不必借助任何手段就达到了投石机较短的杆臂所能达到的(末端线)速度。    抛石机的掷弹重量是由其配重控制的。这种抛石机的威力几乎没有上限，限制因素只有器械本身的强度和操作的要求。从中世纪的作家那里可以找到无数的记载，将死马抛进被围城池，以期引起瘟疫——毫无疑问只有抛石机才能用于此种目的。一匹小马的重量约为10英担(1120磅＝508kg)。由此，我们可以对抛石机所能抛射的巨石或石弹的大小有个概念了。    当我们设想使用一台抛石机将马掷过城墙，我们就应相信斯岱拉的说法 ，“1376年热那亚派驻塞浦路斯的军队中，除了其他的巨型器械之外，有一部能发射12英担(609kg!)巨石的器械”。    维拉尔•德•奥诺库尔 曾提到过一台抛石机，其配重的盛沙箱框架为12英尺长，8英尺宽，12英尺深(3.65×2.44×3.65米)。这样的器械尺寸惊人也就很容易理解了。例如，圣徒路易九世在撤离达米埃塔时带走的24台抛石机就给整个营地提供了栅栏 。1291年当异教徒攻取阿卡时所用的抛石机，装了足足一百辆大车 。1428-1429年间著名的奥尔良城防中，一座巨型投石机塞满了奥尔良城的圣保罗塔楼，此前将其拆卸开以防御英国人时，木料装满了26辆大车 。    各种各样的物品，包括马、人、石弹和爆炸弹都可用抛石机投射。《瓦萨夫书》 记载道：“1296年，当德里城的守军拒绝给阿老丁•基尔西打开大门时，他在攻城器械中装上几袋金子，将其发射到堡内，这一措施结束了敌对行为。”【德里苏丹政权的建立•希尔基王朝的统治      加拉鲁丁•希尔基(Jalu'd-din Khiliji or Khelji)创立的王朝，一般叫做希尔基王朝(1292-1320)，他本来是巴班当政时，奴隶王朝的将军，建立王朝之时，他已是七十高龄的人，所以国家大事多由他外甥，也是他的养子阿老丁(Ala-uddin)协助处理。一二九四年，阿老丁远征德干以后，觊觎苏丹位，谋杀他的舅父而即苏丹位。】　　据唐代的一部兵书《神机制敌太白阴经》记载，抛石机通身用木料制成，砲架上方横置一个可以转动的轴，固定在轴上的长杆称为“梢”，起杠杆作用。只有一根木杆的称为“单梢”，设多根木杆的叫“多梢”，梢越多，可以抛射的石弹就越重、越远。古代砲梢最多可达13梢。梢所选用的木料需要经过特殊加工，使之既坚固又富有弹性。另外由于抛石机是运用杠杆原理制造的，所以砲梢的长度及力臂和阻力臂的比例都要精心测算，一般砲梢长约2．5～2．8丈。梢的一端系有“皮窝”，内装石弹，另一端系砲索，长约数丈，小型砲的砲索在 1～10条不等，大型砲多达百条以上，每根砲由 1～2人拉拽。抛掷石弹时，先由一人瞄准定放，拉索人同时猛拽砲索，当砲梢系索一端猛落的同时，另一端的皮窝迅速甩起。石弹借惯性猛地抛出，射程可达数百步。　　相传抛石机发明于周代，叫“抛车”。据《范蠡兵法》记载，“飞石重十二斤，为机发，行三百步”。石弹出现更早，也就是先有“弹”后有“机”。新石器时代出土文物中，有一些经过打制加工过的石块，就是原始人使用的　　“石弹”，不过那时只用于抛掷。“砲”问世以后，成为战争中的重型武器。三国时，各国君臣都十分重视抛车的制造和使用。著名的官渡之战中，曹军运用一种可以自由移动的抛车，击毁袁军的橹楼及战车，这种威力强大的抛车被称为“霹雳车”。当时的抛车多数是将砲架固定在地面上或底座埋在地下施放，机动性差，安装费时费力。后来为了便于移动，在砲架下面安装了车轮。又因为砲架笨重，要随时变换抛射方向，仍是十分麻烦的事情。为此，人们发明了“旋风抛车”。这种抛车的砲栓能够水平移动和旋转，可向各个方向抛掷石弹，又称为“旋风砲”。南北朝时期出现了将砲安装在车上的“拍车”，或将砲安装在船上的“拍船”，可以随军机动作用，成为当时的重武器。