Древние изобретения

Древнейший сохранившийся чертеж одометра в трудах римского архитектора Витрувия до 1981 г. не поддавался расшифровке. В начале I в. до н. э. Витрувий сделал описание одометра (от греческого hodos — "путь" и metron — "мера") как конструкции, которая позволяет нам, путешествуя в коляске, знать, сколько миль мы проехали. Витрувий описывал систему механизмов одометра и разъяснял, каким образом прибор, установленный в верхней части коляски, отмечает пройденный в милях путь: через каждую милю в коробку со звоном падал камень, в конце поездки коробку открывали и, чтобы определить пройденное расстояние, подсчитывали камни.

Описания Витрувия на бумаге, по-видимому, не лишены смысла. Главная шестерня представляла собой колесо с четырьмя сотнями зубцов, которые прокручивались единственным зубом, прикрепленным к главному колесу коляски. Таким образом, 400 оборотов соответствовали одному движению фиксирующего обороты механизма. Однако возникли проблемы при попытках воплотить описание Витрувия в рабочую конструкцию. Даже великий изобретатель эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452—1519 гг.) столкнулся с трудностями. Леонардо, сопоставив расчеты Витрувия и свои собственные, составил два эскиза одометра.

Простоты ради на одном из его рисунков изображены главные зубчатые колеса механизма, на которых было 40 зубцов вместо 400, как в римском тексте. В принципе его конструкция представляла собой правдоподобную рабочую модель. Однако, скорее всего, он понял, что такой механизм, по- видимому, не будет работать при 400 зубцах, даже если колесо будет 6 футов в окружности: такие маленькие зубцы едва ли смогут зацепляться за единственный зубец колеса. Леонардо решил эту проблему на втором рисунке одометра, истолковав "единственный зубец" как червяк или червячную передачу (которая скорее напоминает удлиненный зубец на цилиндре).

Недостаток модели Леонардо, хотя она и работала, заключается в том, что после всех модернизаций она была очень мало похожа на систему зубчатой передачи Витрувия. В 1963 г. профессор А. Дж. Дрэчманн, ученый и эксперт в области классической древней механики, тоже зашел в тупик и объявил, что эти проблемы неразрешимы. Одометр Витрувия был отнесен к древнеримскому "кабинетному изобретению", которое никогда не было реализовано на практике.

Возможно, это не совсем честно по отношению к старому Витрувию. Известно, что другие сложные механизмы, описанные им (см. "Водяные и ветряные мельницы" в разделе Обработка земли и добыча полезных ископаемых и "Клавиатуры" в разделе Спорт и отдых) были изготовлены в сотнях экземпляров. Более того, другая, хотя гораздо более простая, конструкция одометра была описана греко-египетским инженером Героном Александрийским спустя 100 лет после Витрувия. Таким образом, нет никакого основания сомневаться в том, что римский одометр существовал как рабочий механизм.

Проблему разрешил инженер Андре Слисвик, который в 1984 г. развернул новую дискуссию. Витрувий достаточно ясно указал, что этот механизм был "передан (нам) нашими предшественниками". Это наводит на мысль, что он описывал известное ему устройство, которое, вероятно, никогда нс исследовал сам. Имея это в виду, Слисвик все начал сначала. Зубцы древнегреческого счетного устройства с острова Андикитира (см. "Счетные устройства" в разделе Техника и технологии) имели не квадратную форму, с которой был знаком Леонардо, а остроконечную треугольную. Используя зубцы этой формы, добавив глубокую бороздку к колесу с единственным зубцом и расположив его под углом в 50 градусов по отношению к колесу с 400 зубцами, Слисвик решил задачу. Добавление второго одиночного зубца на широкое колесо позволило ему управлять третьим горизонтальным колесом на верху механизма.

Затем Слисвик по другим деталям Витрувия сделал в четыре раза уменьшенную модель. Он просверлил ряд отверстий в верхнем горизонтальном колесе, чтобы удерживать шарики. Когда отверстие через каждую четверть мили проходило над щелью, в нее падал шарик. Одометр Витрувия мог работать лишь в том случае, если не допускалось никаких отклонений в конструкции.