Археологи отлили наконечники стрел по скифским технологиям
С помощью серии экспериментов и сравнительного металлографического анализа ученые выяснили, что наиболее вероятным способом изготовления наконечников стрел у скифов было литье в одноразовых глиняных формах по восковым моделям. По мнению исследователей, такая технология была эффективна для изготовления в больших количествах этого самого массового металлического изделия скифской культуры, а для производства наконечников существовали стационарные мастерские. Об этом сообщает статья в издании Journal of Archaeological Science: Reports.
Скифы - представители группы ираноязычных кочевых народов, населявших в эпоху железного века евразийские степи и лесостепи - были известны современникам как превосходные лучники. Наконечники скифских стрел служат основным индикатором их культурного присутствия или влияния в археологических комплексах VII-IV веков до нашей эры. Это наиболее распространенная категория предметов материальной культуры скифов. Наконечники в большом количестве обнаруживаются в могильниках Северного Причерноморья: в ряде захоронений археологи находили по несколько колчанов, каждый из которых содержал не менее 20 стрел. Иногда колчанные наборы включали свыше 100 одинаковых наконечников.
Большинство стрел расходовалось лучниками безвозвратно; лишь небольшая доля наконечников могла быть использована повторно. Для того чтобы воины имели возможность регулярно пополнять боезапас, наконечники должны были изготавливаться с наименьшими затратами труда и времени. Характерные для скифской оружейной культуры втульчатые двух- или трехлопастные наконечники чаще всего отливались из оловянной или свинцово-оловянной бронзы. Скифам были известны и железные, и костяные наконечники, но их использование не носило массового характера, так как получить насад втульчатого типа было значительно проще отливкой из бронзы, чем ковкой или резьбой.
У историков нет единого мнения о том, какой метод литья наконечников был преимущественным у скифских мастеров. Древние металлурги владели различными техниками литья и применяли для изделий сложной конфигурации как глиняные одноразовые формы, изготовлявшиеся по восковым моделям, так и многоразовые металлические - так называемые кокили (бронзовые или медные). В скифских могильниках и городищах были обнаружены образцы разъемных металлических литейных форм, и на основании этих находок некоторые исследователи полагают, что основным способом получения наконечников было литье в кокиль (1, 2).
Местоположение археологических памятников, из которых происходят исследованные наконечники стрел: 1 ― Архангельская Слобода; 2 ― Каиры; 3 ― Свинарева Могила; 4 ― городище Жаботин
Насколько верно это предположение, ученым помог выяснить эксперимент. Исследователи Марина Дараган (Marina N. Daragan) из Института археологии Национальной академии наук Украины и Юрий Романенко (Yurij N. Romanenko) из Национального технического университета («Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского») провели серию опытов по отливке в бронзовых, глиняных и песчаных формах. Медный сплав для получения образцов содержал три процента олова, три процента цинка и по одному проценту свинца и никеля. Прототипами для них послужили скифские наконечники, найденные в Мосуле на севере Ирака, в городище Жаботин в Среднем Поднепровье, а также в курганных комплексах Свинарева Могила, Каиры и Архангельская Слобода на Нижнем Днепре.
Бронзовые кокили, изготовленные для экспериментального литья
Затем ученые сравнили с помощью металлографического анализа дендритную структуру сплава в этих наконечниках и в отлитых копиях. При каждом способе литья застывание расплава происходит в определенных условиях, поэтому размеры и морфология образующихся при кристаллизации древовидных структур - дендритов - будут отличаться. Исследователи измеряли толщину дендритных ветвей, которая зависит от величины температурного градиента вблизи фронта кристаллизации. Чем медленнее остывает расплав в форме, тем более крупные дендриты образуются в нем.
Дараган и Романенко установили, что толщина ветвей в дендритной структуре наконечников, которые были отлиты в песчаных формах, составляет около 25 микрометров. Экспериментальные образцы остывали заметно медленнее, чем наконечники из скифских погребений, в которых дендриты достигали 10-20 микрометров в толщину. В образцах, полученных путем литья в предварительно нагретые до 270-350 градусов металлические формы, поперечное сечение ветвей не превышает пяти микрометров, что указывает на более высокую скорость кристаллизации, чем у древних наконечников.
Исследователи указывают также, что при массовом изготовлении металлургам было бы трудно выдерживать условия, необходимые для литья в металлические формы, в частности, их предварительный нагрев, без которого расплав начинает застывать, не успевая заполнять форму целиком. Кроме того, дефекты, такие как облой - излишек, возникающий при выдавливании сплава по линии разъема между половинками литейной формы, - потребовали бы дополнительной доработки каждого наконечника.
Наконечник из городища Жаботин
Экспериментальная копия наконечника из городища Жаботин, отлитая в бронзовой форме
Восковая модель наконечника из городища Жаботин, отлитая в бронзовой форме
По мнению авторов исследования, наиболее удобным для скифских оружейников было производство наконечников в одноразовых глиняных формах с использованием выплавляемых восковых моделей. Такие модели можно было объединить в одну заготовку, получить на ее основе форму из глины для отливки сразу 20 и более изделий и наладить их быстрое изготовление.
Восковая модель набора наконечников, предложенная авторами исследования
В качестве доказательств широкого распространения литья в глиняные формы Дараган и Романенко приводят примеры находок наконечников с признаками брака, который возник из-за искривления восковой модели, а также изделий с сохранившимся литником - выступом, остающимся после заливки расплава в форму. Сравнительно малые размеры литников соответствуют именно глиняным формам, а не металлическим кокилям.
1-2, 6-9: скифские наконечники с дефектом литья, возникшим из-за искривления восковой модели; 3-5, 10: наконечники с сохранившимися литниками, характерными для глиняной литейной формы
По-видимому, эта работа производилась не в кочевых условиях, а в мастерских, которые существовали в оседлых поселениях, таких как Бельское городище (некоторые историки рассматривают его как остатки упоминаемого у Геродота скифского города Гелон). В этом случае металлические формы, которые найдены в Бельском городище, могли служить для получения восковых моделей, а не готовых наконечников. Пока остается неясным, как в подобных поселениях организовывался и контролировался производственный процесс, и поиск ответов на эти вопросы, наряду с дополнительными экспериментальными исследованиями, ученые включают в число задач будущих исследований.
Ранее N + 1 уже рассказывал о том, что не все скифы были кочевниками: изотопный анализ останков людей из скифских захоронений показал, что рацион многих жителей степей и лесостепей Северного Причерноморья соответствовал оседлому или полуоседлому образу жизни. А еще ученые выяснили, что скифский ребенок, погребенный с луком и стрелами на территории Центральной Тувы в конце VII-VI века до нашей эры, оказался не мальчиком, а девочкой.
Винера Андреева
Оригинал статьи
Скифы - представители группы ираноязычных кочевых народов, населявших в эпоху железного века евразийские степи и лесостепи - были известны современникам как превосходные лучники. Наконечники скифских стрел служат основным индикатором их культурного присутствия или влияния в археологических комплексах VII-IV веков до нашей эры. Это наиболее распространенная категория предметов материальной культуры скифов. Наконечники в большом количестве обнаруживаются в могильниках Северного Причерноморья: в ряде захоронений археологи находили по несколько колчанов, каждый из которых содержал не менее 20 стрел. Иногда колчанные наборы включали свыше 100 одинаковых наконечников.
Большинство стрел расходовалось лучниками безвозвратно; лишь небольшая доля наконечников могла быть использована повторно. Для того чтобы воины имели возможность регулярно пополнять боезапас, наконечники должны были изготавливаться с наименьшими затратами труда и времени. Характерные для скифской оружейной культуры втульчатые двух- или трехлопастные наконечники чаще всего отливались из оловянной или свинцово-оловянной бронзы. Скифам были известны и железные, и костяные наконечники, но их использование не носило массового характера, так как получить насад втульчатого типа было значительно проще отливкой из бронзы, чем ковкой или резьбой.
У историков нет единого мнения о том, какой метод литья наконечников был преимущественным у скифских мастеров. Древние металлурги владели различными техниками литья и применяли для изделий сложной конфигурации как глиняные одноразовые формы, изготовлявшиеся по восковым моделям, так и многоразовые металлические - так называемые кокили (бронзовые или медные). В скифских могильниках и городищах были обнаружены образцы разъемных металлических литейных форм, и на основании этих находок некоторые исследователи полагают, что основным способом получения наконечников было литье в кокиль (1, 2).
Местоположение археологических памятников, из которых происходят исследованные наконечники стрел: 1 ― Архангельская Слобода; 2 ― Каиры; 3 ― Свинарева Могила; 4 ― городище Жаботин
Насколько верно это предположение, ученым помог выяснить эксперимент. Исследователи Марина Дараган (Marina N. Daragan) из Института археологии Национальной академии наук Украины и Юрий Романенко (Yurij N. Romanenko) из Национального технического университета («Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского») провели серию опытов по отливке в бронзовых, глиняных и песчаных формах. Медный сплав для получения образцов содержал три процента олова, три процента цинка и по одному проценту свинца и никеля. Прототипами для них послужили скифские наконечники, найденные в Мосуле на севере Ирака, в городище Жаботин в Среднем Поднепровье, а также в курганных комплексах Свинарева Могила, Каиры и Архангельская Слобода на Нижнем Днепре.
Бронзовые кокили, изготовленные для экспериментального литья
Затем ученые сравнили с помощью металлографического анализа дендритную структуру сплава в этих наконечниках и в отлитых копиях. При каждом способе литья застывание расплава происходит в определенных условиях, поэтому размеры и морфология образующихся при кристаллизации древовидных структур - дендритов - будут отличаться. Исследователи измеряли толщину дендритных ветвей, которая зависит от величины температурного градиента вблизи фронта кристаллизации. Чем медленнее остывает расплав в форме, тем более крупные дендриты образуются в нем.
Дараган и Романенко установили, что толщина ветвей в дендритной структуре наконечников, которые были отлиты в песчаных формах, составляет около 25 микрометров. Экспериментальные образцы остывали заметно медленнее, чем наконечники из скифских погребений, в которых дендриты достигали 10-20 микрометров в толщину. В образцах, полученных путем литья в предварительно нагретые до 270-350 градусов металлические формы, поперечное сечение ветвей не превышает пяти микрометров, что указывает на более высокую скорость кристаллизации, чем у древних наконечников.
Исследователи указывают также, что при массовом изготовлении металлургам было бы трудно выдерживать условия, необходимые для литья в металлические формы, в частности, их предварительный нагрев, без которого расплав начинает застывать, не успевая заполнять форму целиком. Кроме того, дефекты, такие как облой - излишек, возникающий при выдавливании сплава по линии разъема между половинками литейной формы, - потребовали бы дополнительной доработки каждого наконечника.
Наконечник из городища Жаботин
Экспериментальная копия наконечника из городища Жаботин, отлитая в бронзовой форме
Восковая модель наконечника из городища Жаботин, отлитая в бронзовой форме
По мнению авторов исследования, наиболее удобным для скифских оружейников было производство наконечников в одноразовых глиняных формах с использованием выплавляемых восковых моделей. Такие модели можно было объединить в одну заготовку, получить на ее основе форму из глины для отливки сразу 20 и более изделий и наладить их быстрое изготовление.
Восковая модель набора наконечников, предложенная авторами исследования
В качестве доказательств широкого распространения литья в глиняные формы Дараган и Романенко приводят примеры находок наконечников с признаками брака, который возник из-за искривления восковой модели, а также изделий с сохранившимся литником - выступом, остающимся после заливки расплава в форму. Сравнительно малые размеры литников соответствуют именно глиняным формам, а не металлическим кокилям.
1-2, 6-9: скифские наконечники с дефектом литья, возникшим из-за искривления восковой модели; 3-5, 10: наконечники с сохранившимися литниками, характерными для глиняной литейной формы
По-видимому, эта работа производилась не в кочевых условиях, а в мастерских, которые существовали в оседлых поселениях, таких как Бельское городище (некоторые историки рассматривают его как остатки упоминаемого у Геродота скифского города Гелон). В этом случае металлические формы, которые найдены в Бельском городище, могли служить для получения восковых моделей, а не готовых наконечников. Пока остается неясным, как в подобных поселениях организовывался и контролировался производственный процесс, и поиск ответов на эти вопросы, наряду с дополнительными экспериментальными исследованиями, ученые включают в число задач будущих исследований.
Ранее N + 1 уже рассказывал о том, что не все скифы были кочевниками: изотопный анализ останков людей из скифских захоронений показал, что рацион многих жителей степей и лесостепей Северного Причерноморья соответствовал оседлому или полуоседлому образу жизни. А еще ученые выяснили, что скифский ребенок, погребенный с луком и стрелами на территории Центральной Тувы в конце VII-VI века до нашей эры, оказался не мальчиком, а девочкой.
Винера Андреева
Оригинал статьи