100 великих технических достижений древности

Восемнадцать капитальных блоков, из которых воздвигнута колонна Траяна в Риме, в сумме весят более 53 тонн. А ведь они были подняты на 34-метровую высоту. В храме римского Юпитера в ливанском городе Баальбеке находятся каменные блоки весом более 100 тонн, поднятые на почти 19-метровую высоту. Сегодня, чтобы поднять даже эти камни на такую высоту, понадобился бы очень мощный кран. А что в таком случае говорить о трилитоне Баальбека, который является частью западной подпорной стены храма. Состоит он из трёх сложенных в ряд известняковых блоков на высоте около 7 метров. Длина каждого из них 21,3 метра, высота – 4,8, ширина – 4 метра и вес – около 800 тонн. В этом случае такие грузы даже самому мощному крану вряд ли окажутся под силу.

В свою очередь, храм в честь фараона Хефрена в Египте сложен из монолитных блоков весом около 425 тонн. Самый большой египетский обелиск весил не менее 500 тонн и имел высоту более 30 метров, в то время как крупнейший обелиск в царстве Аксум в Эфиопии (IV век н. э.), поднятый на высоту 24 метра, весил 160 тонн. Колоссы Мемнона, возраст которых более 3600 лет, представляют собой две 700-тонные статуи, поднятые на высоту 18 метров.

Тем не менее начиная с III века до н. э. древние строители справлялись даже с такими гигантскими блоками. Дело в том, что конструкторы того времени смогли разработать технические устройства, которые многократно увеличили подъемную силу человека или группы людей. Сначала подъемные механизмы применялись в основном в строительстве. Но затем их стали использовать для погрузки и разгрузки других тяжелых товаров, а также в горной промышленности.

Первые же подъемные краны появились в Греции в конце VI – начале V века до н. э. В свою очередь, римляне, которые стремились возводить огромные сооружения, не только позаимствовали устройство этих механизмов, но и расширили их возможности.

Античный подъемный кран

Устройство же самых первых кранов было довольно простым: они состояли из троса, переброшенного через шкив. Но прежде чем этот способ подъема грузов стал использоваться в строительстве, в VIII веке до н. э. он уже применялся для черпания воды из скважин. Но один шкив не мог обеспечить механическое преимущество. Однако он позволял менять направление тяги, а тянуть вниз, как известно, легче, чем поднимать вверх.

С течением времени конструкции кранов усовершенствовались. И уже около IV века до н. э. механические возможности кранов были улучшены благодаря внедрению новых элементов и принципов в эти механизмы. И в первую очередь соединению нескольких шкивов в блоки. В этом случае механический эффект увеличивался и равнялся сумме используемых шкивов…

Еще одним подъемным механизмом с более высокой производительностью, чем лебедка, но меньшей, чем кран, является ступальное колесо. Первые упоминания о нем появились в 230 году до н. э. Это устройство состояло из колеса диаметром 4–5 метров, что увеличивало механическое преимущество благодаря большому радиусу колеса. Помимо этого, поднимая груз посредством лебедки, человек получал энергию только с помощью рук. А при использовании ступального колеса подъемную силу можно было получить в результате ходьбы человека или тяглового животного. Причем это колесо увеличивало производительность человека в 70 раз и позволяло ему поднимать груз весом до 3500 килограммов. Некоторые из таких кранов имели два колеса. И на каждом из них находилось по два человека. Максимальная же грузоподъемность таких механизмов достигала более 11 тонн. Но эти устройства имели и недостатки. Например, чтобы поднять груз на высоту 10 метров, человек должен был пройти 140 метров, причем довольно быстро. А поскольку такую скорость он не мог долго выдержать, людей приходилось часто менять.

Конечно, мощность ступального колеса впечатляет. Тем не менее возникает вопрос: как же древние строители поднимали грузы весом в несколько сотен тонн? Например, 500-тонные обелиски в эпоху Римской империи. Оказывается, почти таким же способом, что и в наши дни: они объединяли в одно целое нескольких грузоподъемных механизмов.

В частности, они строили гигантские башни с большим количеством одновременно работающих кабестанов. Об одной из них рассказал знаменитый инженер-строитель Ватикана Доминик Фонтана. Там описывается перемещение массивного обелиска с римского ипподрома на площадь собора Святого Петра. Этот процесс состоял из демонтажа, перемещения и подъема 350-тонной колонны на новом месте.

Шестерня, винт и гайка – изобретения древних