Следующий этап в развитии русской метательной артиллерии связан с монгольским нашествием. Монголы были вооружены самой современной по тем временам военной техникой и обладали огромным опытом осады городов Юго-Восточной и Средней Азии. Они применяли китайскую и арабскую метательную артиллерию, на них работали сотни пленных мастеров по осадной технике. Начиная с середины XIII в. камнеметные орудия получают самое широкое распространение на Руси. В первую очередь это относится к Юго-Западной Руси, где военная техника использовалась для борьбы с монгольскими и венгерско-польскими завоевателями. В XIII—XIV вв. метательная техника широко применялась в Северо-Западной Руси в боях с немцами и шведами. Старые оборонительные сооружения не выдерживали ударов камнеметов. Поэтому под влиянием метательных машин в XIII в. происходят значительные изменения в крепостном зодчестве Руси. Так, именно с распространением пороков связывают замену деревоземляных укреплений каменными во второй половине XIII — XIV в. и появление нескольких линий обороны из валов и рвов.

Действие метательной артиллерии было направлено на разрушение стен (пробивание бреши) и на заборола для подавления стрельбы защитников. Кроме того, с помощью камнеметов разрушали городские кварталы и метали зажигательные снаряды с целью вызвать пожар и деморализовать осажденных. При описании пороков русские летописи подчеркивают их разрушительное действие. Стрельба из метательных машин обычно обозначалась терминами «шибати», «метаху» или «бити»: «стены градные биаху», «стену выбиша», «нача бити», «шибаюти», «метаху камение», «весь град разбиша». Однако если в деревянных стенах пороки могли пробить брешь, то перед каменными стенами они часто оказывались беспомощными. Тогда действие метательных орудий сводилось только к обстрелу парапета стены в целях подавления сопротивления защитников.

В XIII—XIV вв. во многих русских городах (Чернигове, Холме, Новгороде, Пскове, Москве) появляется крепостная метательная артиллерия, предназначенная для поражения осадных сооружений, метательных орудий и больших масс войск противника. Оборона городов в этот период становится значительно активнее. Во время вылазок осажденные в первую очередь старались уничтожить пороки и осадные сооружения. То же обычно делали и осаждающие, если им приходилось поспешно отступить. Практика сжигания собственной осадной артиллерии при отступлении характерна для всех народов и говорит о том, как высоко эта техника ценилась. Захваченные орудия могли быть использованы противником и в походах, ведь обычно их перевозили в разобранном виде в отличие от прочей осадной техники (таранов, осадных башен и др.), которую, как правило, изготовляли и собирали на месте.

В первой половине XV в. летописи все реже сообщают о пороках. Последний раз они упоминаются в рассказе об осаде турками Константинополя в 1453 г. На Руси метательные машины вышли из употребления в среднем на 50—150 лет раньше, чем в странах Западной Европы и Востока, что говорит об интенсивном развитии огнестрельной артиллерии в Русском государстве. Тем не менее знания о метательных машинах сохранялись, по крайней мере, до начала XVII в. В «Уставе ратных и пушечных дел», написанном в 1607—1621 гг. «пушкарских дел мастером» Онисимом Михайловым, ряд статей озаглавлен «Наука как огненные ядра из пороков бросати». Вероятно, эти части устава были созданы под влиянием европейских трактатов подобного рода, где применение метательных машин рекомендовалось еще и в XVI в.

 На Руси использовались два типа метательных машин — рычажно-пращевые камнеметы, упоминаемые в летописях под названием пращи (помимо общего названия пороки), и станковые самострелы. В большинстве рычажно-пращевых камнеметов использовалась мускульная сила людей. Такие машины, аналогичные китайским вихревым камнеметам и европейским перрье, состояли из опорного столба, на котором был укреплен вертлюг с метательным рычагом. К длинной части рычага крепили пращу, а к короткой — натяжные веревки, за которые тянули специально обученные люди («натяжные»). Короткая часть рычага относилась к длинной как 1 к 3. Вертлюг позволял вести почти круговой обстрел, не передвигая машины. Высота таких орудий, очевидно, равнялась или немного превышала высоту крепостных стен[7]. Вероятно, применявшиеся на Руси камнеметы этого типа были относительно «легкими», и количество «натяжных» обычно равнялось 8. Соответственно и мощность у них была небольшая.

Значительно более мощными были рычажно-пращевые орудия с противовесом. Такие машины, известные в настоящее время под названием требюше, появились в Западной Европе около 1200 г. На Руси они применялись с начала XIII в. в северо-западных районах. В отличие от «натяжных» камнеметов они имели более сложную конструкцию станины, к верхней перекладине которой крепился неравноплечий метательный рычаг. Соотношение короткой и длинной частей рычага составляло от 1 к 2 до 1 к 5. На длинном конце рычага находилась праща, а на коротком — противовес (часто подвижный).

Принципиально другим типом метательных машин, распространенным на Руси, были станковые самострелы. Основным источником для их изучения служат миниатюры Никоновского Лицевого свода (см. вклейку с фотографиями), созданные, правда, в третьей четверти XVI в., то есть в то время, когда метательная артиллерия уже вышла из употребления. Поэтому к этим рисункам стоит относиться весьма осторожно. Возможно, такие машины были лишь плодом воображения художника. В пользу этого говорит и тот факт, что на миниатюрах самострелы являются оружием осаждающих в сценах осад монголами и немцами русских городов и крестоносцами Константинополя. В настоящее же время хорошо известно, что основным типом осадных орудий у этих народов были рычажно-пращевые камнеметы. Станковые самострелы (аркбаллисты) им тоже были известны, но стреляли они болтами, а не каменными ядрами, как на миниатюрах. Вместе с тем трудно предположить, что художник мог полностью придумать совершенно новую машину. Возможно, миниатюры были созданы путем копирования с какого-либо изображения более раннего времени.

Основой устройства станкового самострела служил деревянный станок (ложе) с направляющим желобом для снаряда. В передней части станка был закреплен лук, концы которого соединялись тетивой. Лук был сложным и делался из нескольких проклеенных слоев древесины различных пород. Возможно, при его изготовлении использовались также кость и другие материалы. Тетиву делали из пеньковой веревки или жил животных. Лук и тетиву для защиты от непогоды покрывали изолирующими материалами, например воском. Лук, кроме того, обматывали ременными жгутами и оклеивали берестой.

На миниатюрах не изображены хвостовые части самострелов, поэтому о механизме для натягивания тетивы остается только догадываться. Однако в летописях говорится, что сила натяжения равнялась усилиям многих людей («одва 50 муж можашет напрящи»). Следовательно, в хвостовой части самострелов должен был существовать механизм в виде ворота, натягивавший тетиву. Отдельного рассмотрения заслуживает также устройство спускового механизма. Если присмотреться к миниатюрам, можно выделить два типа устройства. В одном случае оттянутая тетива заскакивала за некий выступ или крюк направляющего желоба, вероятно, установленный на вращающейся деревянной оси. При этом сам желоб был цельный. В другом случае станок самострела предстает перед нами не как единое целое, а в виде двух соединенных между собой брусьев, между которыми, очевидно, ходил ползун с гнездом для камня и зацепом для тетивы. Оригинальный механизм спуска ползуна был предложен В. Е. Абрамовым: ползун двигался по рельсам, которые по отношению к станку были расположены не горизонтально, а под наклоном; в результате по мере оттягивания тетивы ползун постепенно спускался вниз и в определенный момент тетива соскальзывала с колышков на ползуне. Выстрел происходил как бы автоматически.