Наследие древних Эллинов

Два великих древних государства — Эллада и Древний Рим находились совсем близко друг от друга, а в период римских завоеваний их границы даже смыкались между собой. Тем не менее это были два разных государства, более того — два разных мира, которые развивались. и жили каждый по своим законам, и греческая цивилизация шла несколько иным путем, чем римская.
После завоеваний Александра Македонского, в конце IV в. до н. э. в Греции, которая намного расширила свои границы, стала стремительно развиваться торговля. Всего лишь за несколько лет она увеличилась в пять раз. Границы Греции простирались от Дуная на север — до Эфиопии на юге, от Индии и Китая на востоке до побережья Атлантики. Появилась потребность в строительстве кораблей, гаваней, портов и маяков. В связи с этим произошел мощный скачок технического творчества. За последующие три столетия в стране было сделано столько изобретений, сколько не удалось осуществить за предыдущие 30 веков.
В середине III в. до н. э. появились труды великого Архимеда (287—212 гг. до н. э.), в частности, его теория равновесия рычага, которой он фактически положил начало теоретической механике. Была разработана теория блоков, полиспастов и винтов для поднятия тяжестей, объяснены вопросы, связанные с распределением нагрузок между опорами, уточнены методы определения центра тяжести тел, которые также приписывались Архимеду. На основе этих теорий и научно-технических разработок было сделано много изобретений.
Архимеда принято считать изобретателем винтового насоса.
Он также изобрел и построил остроумные оборонительные механизмы для защиты от римлян своего родного города Сиракуз. Эта техника обладала столь большой разрушительной силой, что, как гласят предания, атакующие римляне в страхе разбегались при появлении этих странных машин.
Продолжатели Архимеда греки Ктесибий, живший примерно в 10О г. до н. э., и Фило из Византии (примерно 180 г. до н. э.) — предлагали заменить скрученные упругие веревки артиллерийских установок бронзовыми пружинами или сжатым воздухом. Однако их проекты остались только на бумаге, так как при существовавших тогда технических средствах они не могли быть осуществимы. Ктесибию принадлежит изобретение нагнетательного насоса, который использовался для подачи воды в пожарных машинах и в специальных гидравлических устройствах.
Древнегреческий ученый Герон Александрийский, живший приблизительно около I в. н. э., дал систематическое изложение основных достижений античного мира по прикладной механике и математике. Он изобрел ряд приборов и автоматов, в частности теодолит, прибор для определения пройденного расстояния путем механического подсчета числа оборотов вращающегося колеса, который можно уподобить современному счетчику на автомашине. Герон описал насосы, пожарную машину, и пожарную помпу, а также приспособление автоматического регулирования фитиля и уровня масла в лампах. Самыми выдающимися его изобретениями были ветряная машина и простейшая паровая турбина. Однако для того времени они оказались не более чем игрушками и на практике не использовались.
В отличие от Греции Древний Рим не оставил после себя никакого научного и технического наследия. Исключение, пожалуй, могут составить только военная и строительная техника, хотя и в них многое было заимствовано у древних цивилизаций и, главным образом, у греков. Римляне больше получали в наследство мыслей и идей, чем конкретных технических достижений. Да и нужны ли они были им, когда любой богатый гражданин Рима охотнее вкладывал свои капиталы в покупку рабов, более дешевых, чем машины.
Тем не менее нужны были и машины, и в частности строительные. На протяжении длительного времени в Риме велись колоссальные по объему и масштабам строительные работы, которые зачастую сдерживались не отсутствием денег и рабочей силы, а техническими возможностями строительной техники. Необходимы были подъемные краны большой грузоподъемности, транспортные средства, мощные копры для забивки свай, а также прочные и долговечные строительные материалы, способные перекрывать пролеты с расстоянием более 40 м.
Описание всех видов строительной техники, используемой Римлянами, заняло бы слишком много времени, поэтому остано-вимся лишь на отдельных, наиболее важных из них, включив сюда, в первую очередь, грузоподъемные и гидравлические машины и механизмы. Витрувий наряду с описанием военных машин упоминает о различных видах грузоподъемного оборудования, включая блоки, полиспасты, кабестаны, копровые сваезабивочные машины и т. д. К сожалению, рисунки самого Витрувия не сохранились. Зато до наших дней дошли изображения строительных машин и механизмов, описанных Героном Александрийским (около I в. н. э.) в его «Механике». Все эти машины и механизмы приводились в действие с помощью силы рук, ног, а позднее — воды и оставались до наступления эпохи пара основными в строительной технике. Принцип их действия в наши дни остался таким же, как и 2000 лет тому назад.
Римляне располагали тремя типами гидравлических машин, два из которых, по крайней мере, были заимствованы у греков. Это подъемное колесо и винт Архимеда — нагнетательный насос. Из всех перечисленных типов машин наибольшее распространение получил винт Архимеда. Он состоял из деревянного сердечника — винта, обитого по спирали медными полосами, и деревянного цилиндра. Длина всей машины могла достигать 11—12 м, а угол наклона к горизонту составлял 22—45°. Винт приводился в движение при помощи специальной рукоятки, укрепленной на верхнем торце машины. Располагая эти винты один над другим, можно было ими откачивать воду с большой глубины.
Широкое распространение в римской строительной практике получило грузоподъемное оборудование. С их помощью было возведено большое количество монументальных зданий и сооружений, среди них гордость Рима — Колизей, бетонный Пантеон, колонна Траяна, мраморные блоки которой весили 50 т каждый. При строительстве акведука Клавдия, длина которого была более 14 км, потребовалось поднять 560 тыс. т тесаного камня.
Среди многих видов грузоподъемных механизмов весьма оригинальным является триспастос — ступальный кран, работающий по принципу беличьего колеса. Предполагают, что при строительстве Пантеона были использованы подъемный кран со ступальным колесом и ступальный свайный копер.
Возможно, что для подъема камней очень больших размеров и массы, например барабанов колонн или архитравов, пользовались более «старым» испытанным египетским способом, о котором упоминает еще Плиний Старший. По его словам, камни поднимали по наклонной плоскости, образованной мешками, наполненными сухим песком, при этом сами камни располагались несколько выше их будущего места опоры. Затем песок медленно высыпали из мешков до тех пор, пока каменные глыбы не занимали свое проектное положение. Однако, несомненно, что все же чаще использовали подъемные краны как более производительное грузоподъемное оборудование.
Для подъема камней кранами в одном случае на двух противоположных плоскостях камня вытесывались подковообразные борозды, через которые просовывали веревочные канаты и цепляли их за крюк крана. В другом — в камнях проделывали сквозные отверстия, через которые можно было пропускать подъемный канат, или, сделав на них специальные выемки, можно было ухватить их своего рода «клещами».
Доставка камней из каменоломен к месту строительства была одной из наиболее трудоемких операций. Сухопутная доставка грузов осуществлялась при помощи волокуш, телег и тягловых животных. Погрузка и разгрузка их происходила как с помощью рычагов, клиньев и крюков, так и с помощью подъемных механизмов. Громадные мраморные глыбы, большая часть которых доставлялась в Рим из Египта, переправлялись морем на специально устроенных баржах. Для этого баржи подавались к месту погрузки полузатопленными, с помощью уложенных для этой цели камней. После погрузки мраморных глыб на баржу эти временно уложенные камни убирались, баржа приподнималась и груз перевозился к месту назначения.