Марк Витрувий

Разделы

Главная страница

Публикации

Марк Витрувий

Витрувий, бывший при Юлии Цезаре и императоре Августе инженером и архитектором, написал в 16—13 гг. до и. э. руководство «De arcliitectura» в десяти книгах. В первой книге, в главе III, он говорит: «Архитектура охватывает три части: строительство, производство часов и постройку машин» п в своем труде соответственно с этим рассматривает и два последние вопроса, которые нас особенно интересуют. В предисловии к седьмой книге он приводит подробный перечень использованных им источников и называет целый ряд греческих строителей, содействовавших развитию строительного искусства или установивших определенные пропорции для размеров построек, и затем продолжает:

«О механике писали также Диад, Архит [Пифагореец, один из учителей Платона, около 400 г. до н. э. ], Архимед, Ктезибий, Нимфодор, византиец Филон, Дифил, Демокл, Харит, Полиидий [по Атенею преподаватель науки об осадных машинах во времена Александра Великого], Пирр и Агезистрат.

To, что я нашел полезным в их произведениях, я переработал для настоящего руководства и сделал это в особенности потому, что убедился в том, что насколько греками было выпущено много трудов по этому вопросу, настолько мало их было выпущено моими соотечественниками». Из этого видно, что римляне как в архитектуре и вообще в искусствах, так и в механике ничего своего не создавали, а учились у греков и что описанные Витрувием машины, за исключением водяных мельниц, к которым мы впоследствии вернемся, были уже давно известны грекам. Таким образом Витрувий восполняет только часть пробела, возникшего благодаря исчезновению большого числа написанных греками трудов, но, несмотря на это, его работа имеет исключительно большое значение. То, что будет нами приведено в дальнейшем, мы заимствуем из немецкого перевода д-ра Франца Ребера (Stuttgart bei Krais und Hoffmann, 1866). Рисунки, приложенные Витрувием к его труду, пропали, поэтому мы принуждены воспроизвести их на основании текста.

Из семи первых книг, в которых говорится о строительстве, мы приводим только одно место, которое представляет для нас особый интерес. В шестой книге, в главе VI, которая рассматривает вопросы, касающиеся устройства сельскохозяйственных построек, говорится:

«Если давление производится не путем вращения винта, а при помощи р ы- чага и пресса, то помещение давильни делается по крайней мере 40- футовой длины [древнеримский фут равен 29 см, древнеримский дюйм равен1/, фута=18,5 мм], потому что при таких размерах образуется пространство, необходимое для свободы действий лица, работающего у рычага; ширина же помещения должна быть минимум 16 футов, чем обеспечивается пространство, необходимое для всех занятых в этом деле рабочих».

Отсюда следует, что в то время самым распространенным способом выжимания виноградного сусла, масла и т. п. был рычажной пресс с длинной балкой в качестве рычага, потому что, если для такого пресса требовалось помещение в 40 футов (=11,6 л») длиной то из этого можно заключить что длина рычага была очень значительной. Упомянутые выше винтовые прессы, предназначенные для той же цели, вероятно, были такой же мощности. Мы полагаем, что давильные винты делались в то время из дерева, и притом такими, какими они встречались в сравнительно еще недалеком прошлом, ибо винты достаточной прочности, сделанные из бронзы или кованого железа, обошлись бы в то время слишком дорого.

В восьмой книге говорится о том, как определяется присутствие воды, по водопроводах. Из этой книги нас интересует пятая глава, в которой говорится о нивеллире. В качестве нивеллира особенно рекомендуется так называемый хоробат (chorobat). Он состоит из линейки около 20 футов длины, на концах которой были врублены две одинаковые вертикальные стойки, удерживаемые двумя подпорками под прямым углом к линейке. На обеих стойках, в направлении к поверхности линейки, были нанесены вертикальные линии, причем по этим линиям от вершины каждой стойки шел шнурок с подвешенным к нему свинцовым грузом. Линейка находилась в горизонтальном положении тогда, когда оба шнурка совпадали с упомянутыми линиями.

Но на тот случай, если бы случайно под влиянием ветра шнурки стали бы раскачиваться в разные стороны и, следовательно, стало бы невозможно пользоваться ими, в линейке устраивался желобок 6 футов (=1,74 м) длины, 1 дюйм (=18,5 мм) ширины и 11/2 дюйма (=28 мм) глубины, в который наливалась вода. Когда вода везде соприкасалась со стенками желоба на одинаковой высоте, это означало, что линейка находится в горизонтальном положении.

Витрувий к этому добавляет, что кто-либо читавший книги Архимеда может на это возразить, что при помощи воды нельзя произвести правильной нивеллировки, потому что, по мнению Архимеда, вода образует не горизонтальную плоскую поверхность, а сферическую, центр которой совпадает с центром земли, и указывает на то, что и при этом условии концы изогнутой поверхности должны все же находиться в одной горизонтальной плоскости.

В восьмой главе говорится о проводке воды, рытье колодцев и цистернах. Различаются три вида водопроводов: проводка по каналу, по свинцовым трубам и по глиняным трубам. Каналы должны иметь уклон в 1/2, причем канал должен быть покрыт сводом для защиты от солнечных лучей, а вблизи города должен быть устроен коллектор и связанный с ним тройной резервуар. Со средним его отделением соединяются трубы, подающие воду ко всем водоемам и ф о н т а н а м, со вторым — трубы, идущие к баням, а с третьим—трубы, подающие воду в частные дома.

В то время как в «Пневматике» Герона Старшего о фонтанах совсем не упоминается, времена Витрувия оказываются чем-то настолько распространенным, что при устройстве городских водопроводов они особенно принимаются в расчет.

Водопроводные каналы должны проводиться с равномерным уклоном вдоль гор или же, если такой путь был слишком длинен, их проводили сквозь горы по штольням, а над долинами—по акведукам. Таких построек нельзя было избежать и при трубопроводах, потому что свинцовые и гончарные трубы не обладали достаточной прочностью, для того чтобы при большем диаметре выдерживать значительный напор воды.

Витрувий говорит о свинцовой водопроводной трубе:

«Трубы должны быть не менее 10 футов длины (=2,90 м) и каждая из них должна весить: если она 100-дюймовая—1200 фунтов, 80-дюймовая — 960 фунтов, 50-дюймовая — 600 фунтов и т. д., если 5-дюймовая, то 60 фунтов. Размер этих труб, выраженный в дюймах, определяется по ширине несвернутого в трубу листа свинца. Если, например, делают трубу из листа шириной в 50 дюймов (=925 мм), то такая труба называется 50-дюймовой (ее диаметр был равен 16 дюймам = 295 мм) соответственно называются и другие трубы».

Из этого следует, что в употреблении были свинцовые трубы диаметром в 30—600 мм, но при этом все одинаковой толщины, равной приблизительно 8 мм, так что, например, труба 300 мм в диаметре могла выдержать давление воды, равное приблизительно только 11/2 am, а труба 600 мм в диаметре—давление только около 1х/4 am, и возможность применения больших труб этого типа должна была быть весьма ограниченной1.

То же относится и к гончарным трубам, которые при толщине стенок в 2 дюйма (37 мм) просто делались коническими, так что более узкий конец одной трубы входил в более широкий конец другой. Они заделывались в стыках замазкой из жженой извести и масла. Коленчатые трубы делались не из. глины, а для этой цели пользовались каменными блоками, в которых выдалбливали соответствующие отверстия.

Витрувий указывает также и на то, что гончарные трубы дают более здоровую и вкусную воду, чем свинцовые трубы, потому что образующиеся в последних свинцовые белила вредны для здоровья.

При обделке колодезной шахты он предостерегает от удушливых газов и советует перед тем, как опускаться в шахту, спускать в нее горящую лампу. Если последняя не потухнет, то можно безопасно спускаться, если же она потухнет, то следует справа и слева от шахты вырыть вентиляционные шахты.

В девятой книге говорится о солнечных и водяных часах, но так как при первых не происходит никаких механических действий, а вторые были описаны нами как изобретение Ктезпбия, то мы непосредственно переходим к десятой книге, в которой говорится о машинах.

Для большей ясности необходимо сказать, что понятие «машина» в древности не было столь ограничено, как теперь, и что понятие «машиностроение» охватывало также и ту часть нынешнего инженерного искусства, которая связана с постройкой деревянных подъемных сооружений, подмостков, шпунтовых стенок и т. п. Поэтому Витрувий, высказав пожелание об увеличении предъявляемых в строительных контрактах требований, с тем чтобы строительные работы производились только действительно сведущими людьми, в предисловии к десятой книге говорит:

«Это должно было быть так не только при постройке зданий, но и при постройке под-мостков для праздничных игр, устраивавшихся властями либо в форме боев гладиаторов на форуме, либо в форме театральных представлений, при создании которых не может быть ни задержек, ни времени для размышлений, где срочность условий принуждает к окончанию работ к определенному сроку, в особенности при устройстве скамеек для зрителей, приспособлений для натягивания парусины и всего того, что при театральных представлениях при помощи машин предлагается зрителю под видом декораций. Все это требует больших знаний и изобретательности очень развитого ума, так как ничто в этом роде не может быть сделано без знания машиностроения и большой осведомленности в этих вопросах. И поэтому, так как ежегодно как преторы, так и эдилы для устраиваемых ими игр должны строить искусственные подмостки, мне кажется уместным после того, как я в предыдущих моих книгах уже высказался по вопросу о постройке зданий, разъяснить на примерах в этой книге, которая должна явиться завершением моего труда, основные законы механики».

Только благодаря тому обстоятельству, что нынешние понятия «инженер» и «машиностроитель» в то время совершенно сливались и что поэтому деревянные постройки первого также назывались «машинами», можно до некоторой степени понять начало следующей первой главы десятой книги, причем, кроме того, надо иметь в виду, что и машины в собственном смысле слова в то время делались- почти целиком из дерева и что для объяснения механических явлений пользовались определениями Аристотеля, который в его «Механических проблемах» все удивительное в них думал свести к «удивительным свойствам кругам Начало первой главы гласит:

«Машина представляет собой связное соединение деревянных частей, представляющее большие преимущества для поднятия грузов. Она пускается в ход искусственным путем, а именно при помощи кругового вращения [действие клина и других инструментов Аристотель стремится свести к поворотам рычага], которое греки называют «kyklike kinesis». Существует, однако, особый вид таких конструкций, а именно ступенчатые подмостки, которые по-гречески называются akrobatikon; затем воздушные машины, которые греки называют pneumatica, и, наконец подъемные машины, называемые греками bartilkon (грузоподъемники).

Ступенчатая постройка [SitzstufenbauJ получается тогда, когда подмостки устроены так, что по установке балок возрастающей высоты и соединении их поперечными балками можно для обозревания предстоящего представления подняться на них безопасно».

Если это место и не совсем ясно, то во всяком случае не подлежит сомнению, что Витрувий относил упомянутые в предисловии «подмостки для праздничных игр» к особому виду машин.

Мы не будем останавливаться на последующих определениях Витрувия. Он стремится, между прочим, установить разницу между понятием «машина» и «инструмент» и думает, что она заключается в том, что для пуска в ход машины нужно несколько приемов (Handgriffe), т. е. «усилий» (Arbeiten), или «большая затрата сил», как, например, при баллистах и катапультах, тогда как инструменты при умелом обращении выполняют свое назначение благодаря одному только усилию (Arbeit), как это происходит при простом вращении рычага у скорпиона (skorpion) и у анизокиклена (anisokyklen).

«Скорпионы»—метательные машины, похожие на катапульты, которые дальше будут подробно описаны. Под словом anisokyklen, которое в переводе дословно значит «неравные круги», надо разуметь колесные приспособления, а может быть, приспособления с зубчатыми колесами.

В качестве примеров полезных машин и инструментов в конце первой главы приводятся ткацкие инструменты ярмо и плуги для волов и других рабочих животных, вороты, прессы и рычаги для выжимания, открытые и закрытые фургоны, корабли, экипажи и другие повозки, колеса, мехи для кузнецов, четырехколесные экипажи, двухколесные, двухместные, дорожные повозки и токарные станки.

Во второй главе говорится о грузоподъемных машинах:

«Раньше всего мы сообщим об устройстве тех приспособлений, которые необходимы- при постройке храмов и государственных зданий.

Берут две балки соответствующей величине груза крепости, соединяют их в верхней части болтом, устанавливают их таким образом, чтобы они расходились книзу, и закрепляют при помощи канатов, обматываемых вокруг верхнего конца и протягиваемых к земле. Затем наверху привязывают обойму (Scheere), вставляют в нее два вращающихся на отдельных осях блока и пропускают тяговой канат через верхний блок; после этого канат притягивают книзу, перекидывают его через блок, установленный в нижней обойме, снова поднимают кверху, пропускают через нижний блок верхней обоймы и оттуда еще раз опускают его к нижней обойме, к кольцу которой его и привязывают. Другой конец каната пропускается между балками к их нижним концам.

На задней стороне обтесанных под прямым углом балок, в том месте, где они расходятся на достаточное расстояние, устраиваются вкладыши для цапфы, в которые вставляют цапфы ворота с таким расчетом, чтобы ворот мог легко вращаться вокруг своей оси. В этом вороте с каждой стороны около цапф имеется по два отверстия, которые вырезываются таким образом, чтобы в них могли быть вставлены соответствующие рычаги. К нижней обойме привязывается двойной железный крюк, зубья которого входят в отверстия, высверленные в камнях, предназначенных для. постройки. Если, закрепив конец каната на вороте, начать вращать, последний при помощи рычагов, то канат, наматываясь на барабан, туго натягивается и поднимает груз к надлежащему месту.

Этот вид подъемной машины, работающей при помощи трех блоков, называется trispastos (трехходовая); если же в нижней обойме вращаются два блока, а в верхней три, то такая машина называется pentaspastos (пяти ходовая)».

Далее следует описание способа при помощи которого пользуясь воротом, приделанным к машине, можно поднимать большие тяжести. Затем говорится:

«Когда требуется поднять исключительные по своему весу и размерам грузы, то ворот оказывается недостаточным, а поэтому таким же образом, как в цапфы, вставляют вал с насаженным на нем посередине барабаном для передаточных канатов, который некоторыми называется «колесом» и который греки называют amphiervon или peritrochion (Kreislaufer). Обоймы же при этих машинах устраиваются несколько иначе, чем было описано выше, причем разница заключается в том, что в них как внизу, так и наверху вставляются сидящие на одной оси парные блоки. Тяговой канат пропускается сквозь кольцо нижней обоймы с таким расчетом, чтобы оба свободные конца каната были одинаковой длины; после этого канат так обматывается и стягивается у нижней обоймы и обе части его так соединяются, чтобы он не мог податься ни вправо, ни влево; затем оба конца каната поднимают к верхней обойме и с наружной стороны пропускают их по ее нижним блокам, затем снова спускают их книзу, с внутренней стороны пропускают через блоки нижней обоймы, еще раз поднимают кверху [и перекидывают их с наружной стороны через верхнюю пару блоков, после чего концы каната отводят к вороту и там закрепляют с правой и с левой стороны барабана. После этого на барабан наматывают другой канат, который соединяют со стоячим воротом (кабестаном). Трос, наматываясь на привод, вращает барабан и вал, на котором, насажен последний; канаты, наматываясь на вал, равномерно натягиваются и легко и безопасно поднимают груз.

Если же либо в середине, либо на одном из концов вала устанавливают барабанное колесо больших размеров, то благодаря тому, что оно приводится в движение при помощи наступающего на его внутреннюю поверхность человека, можно без стоячего ворота достичь желаемой цели скорей.

Кроме того, существует еще и другой, довольно остроумный вид подъемных машин, который обладает преимуществом ускорения работы, но который требует присутствия опытных людей. Устанавливается всего один только столб, который поддерживается с четырех сторон канатами. Под канатами прикрепляют две щеки (деревянные подкладки), привязывают над ними обойму с канатами и под (верхнюю) обойму подкладывают поперечину около 2 футов длины, 6 дюймов ширины и 4 дюймов толщины. Обоймы устраиваются таким образом, что блоки по три вращаются один около другого. Три тяговые каната привязываются к верхней обойме, откуда их спускают к нижней обойме, где их пропускают по трем верхним блокам последней, затем их снова поднимают к верхней обойме и снаружи пропускают через ее нижние блоки. Когда после этого канаты снова дойдут до земли, их изнутри пропускают по тем трем блокам, которые находятся на втором месте, снова поднимают кверху ко вторым там находящимся, блокам, перекидывают через них, еще раз спускают книзу и еще раз поднимают кверху и, перекинув их через самые верхние блоки, отводят их к основанию столба (станка). На нижнем конце машины устанавливается третья обойма, которая у греков называется epagon и которую мы, римляне, называем artemon. В этой обойме, привязываемой у основания столба, имеются три блока, через которые пропускаются канаты, за концы которых берутся люди, поднимающие груз. Таким образом без помощи стоячего ворота три ряда людей могут тянуть канаты, благодаря чему груз быстро поднимается кверху.

Этого вида машина называется polyspastos (многоходовая), потому что она благодаря большому коли-честву блоков дает возможность легкого и быстрого ее применения. Вместе с тем, то обстоятельство, что при этой машине пользуются только одним столбом, >представляет то преимущество, что, перед тем как опустить груз, можно, по усмотрению, наклонять машину либо в правую, либо в левую сторону.

Все вышеописанные виды машин используются не только таким способом, но применяются также при нагрузке и разгрузке кораблей, причем для этой цели их устанавливают на «поворотном круге крана» либо в вертикальном, либо в горизонтальном положении. Кроме того, без помощи столба, пользуясь одними канатами и блоками, подтягивают к берегу корабли».

Отсюда мы видим, что во времена Витрувия уже существовали поворотные кран ы, которые, однако, вращались не так, как большинство современных кранов этого типа—вокруг неподвижных стоек или в кольцевых подушках и подпятниках, а были вставлены в поворотный круг. Приводимые нами рис. 47 и 48, заимствованные нами из одного труда, появившегося в XVI в. нашего летоисчисления, дают некоторое представление о том, каковы должны оыли оыть эти поворотные круги. Поворотный круг состоит из прочного деревянного горизонтально расположенного колеса, уложенного в четырех точках окружности, между фрикционными валиками (Antifriktionsrollen), как показано на рис. 48. Из слов Внтрувия видно, что существовали как поворотные краны со стоящей на поворотном круге вертикальной колонкой, как показано на нашем рисунке, так и такие, при которых поворотный круг устанавливается на известной высоте на подмостках пли на каменной башне и при которых с ним была прочно соединена только горизонтальная стрела крана. Витрувий говорит далее:

«Было бы уместно упомянуть здесь и об остроумном изобретении Херсифрона (Cher- siphron). А именно, желая доставить из каменоломни стержня колонн для постройки храма Артемиды Эфесской, Херсифрон, не надеясь ввиду их тяжести и мягкости дорог на возможность доставить колонны на возах и боясь при этом, что колеса будут сильно увязать, прибег к следующему вспомогательному средству. Он соединил четыре балки, а именно две поперечные и две продольные, врубив их одну в другую; длина продольных балок соответствовала Длине колонн, причем они были так обтесаны, что их толщина равнялась одной трети их ширины; затем в концы колонн он вделал, залив их свинцом, железные цапфы, заканчивающиеся двойными ласточкиными хвостами. и вставил в деревянную раму металлические кольца, в которых должны были вращаться цапфы; при этом он обмотал концы веревкой, сплетенной из бычачьих ремней; вставленные в кольца цапфы могли вращаться совершенно свободно, так что колонны, передвигаемые запряженными спереди волами, катились без всякой задержки».

В том месте, где говорится: «кроме того, он обвязал концы веревкой, сплетенной из бычачьих ремней» в переводе Ребера имеется примечание, что слова «из бычачьих ремней», после исправлений, сделанных Марини, помещены вместо прежних трудно объяснимых слов «baculis ligneis». Д-р Ребер говорит далее: «Остается неясным, где находилась эта обмотка. Марини думает, что врубленные углы рамы были дополнительно связаны этим шнуром. Но, так как это кажется совершенно излишним, то весьма вероятно, что такими ремнями были обмотаны концы колонны, для того чтобы защитить их края от ударов».

Мы должны еще добавить к этому, что наложение бандажей, по видимому, необходимо и потому, что колонна имела не цилиндрическую форму, а суживалась к одному концу и поэтому не могла бы катиться в прямом направлении, если бы разница в диаметрах не была выравнена бандажами разной толщины, как это показано на нашем рисунке. Однако нам кажется значительно более вероятным, что эти бандажи были сплетены из прутьев ивы или какого-либо другого дерева, а не из бычачьих ремней, и поэтому мы считаем сделанное Марини исправление необоснованным. Нам думается, что, поставив первоначальные слова текста «baculis ligneis» на их прежнее место, следовало бы указанную фразу перевести следующим образом: «кроме того, на концы колонн он наложил бандажи из каната, сплетенного из прутьев». Эти бандажи образовывали два колеса, на которых катилась колонна, и только такое толкование дает Витрувию право продолжать следующим образом:

«Когда, после того как таким образом были доставлены все колонны и явилась необходимость доставить (каменные) блоки для балок, Херсифрон, сын Метагена, использовал для их доставки тот же способ, каким были перевезены и колонны. Он велел сделать два колеса, приблизительно 12 футов в диаметре и закрепил оба конца блоков между колесами, вставив цапфы, как и раньше, с одной стороны в лобовые поверхности блоков, а с другой — во вделанные в раме металлические кольца. Когда волы тянули раму из балок толщиной в одну треть [фута], то цапфы, вставленные в кольца приводили колеса в движение, а блоки, врезанные в колеса, как оси, таким образом беспрепятственно доставлялись на место работ. Представление об этом мы можем получить по каткам, при помощи которых в палестрах {школах борьбы) выравнивались дороги. Однако такая перевозка была бы невозможна, если бы вопрос доставки не облегчался незначительностью расстояния, так как расстояние от каменоломен до храма было не более 8000 футов; кроме того, путь пролегал по совершенно ровной местности».

Из приведенных слов о «катках, при помощи которых в палестрах выравнивались дороги», видно, что дорожные катки были хорошо известны во времена Витрувия.

Следующее далее описание неудавшегося сооружения того же типа не лишено некоторого интереса. Витрувий говорит: «Когда в мое время в одном из храмов потрескалась подставка колоссальной статуи Аполлона и возникло опасение, что статуя может упасть и разбиться, было дано задание изготовить в этих же каменоломнях новую подставку; выполнение этого задания взял на себя некто Пэоний (Paeonios). Однако Пэоний не пожелал доставить этот постамент в 12 футов длины, 8 футов ширины и 6 футов высоты [весом около 22 000 кг] тем же способом, каким это было сделано Метагеном, а решил сконструировать, хотя и по тому же принципу, другого рода приспособление. Он велел сделать колеса около 15 футов в диаметре и заделал между ними концы мраморного блока. После этого он вокруг блока вставил между колесами двухдюймовые планки, расположив их друг от друга на расстоянии 1 фута. Затем вокруг этих планок обмотал канат, который тянули впряженные волы, причем при его разматывании колеса вращались; однако при этом не удавалось передвигать груз в прямом направлении, так как он сворачивал то к одной, то к другой стороне дороги, и поэтому постоянно приходилось тянуть его обратно. Благодаря такой неудаче Пэоний растратил свое состояние и оказался вынужденным объявить себя несостоятельным и т. д. ».

В третьей главе, озаглавленной «Элементы движения, прямая и круг», Витрувий приводит только одну выдержку из «Механических проблем» Аристотеля, на которой мы можем и не останавливаться.

Четвертая глава, озаглавленная «Различные виды водочерпательных машин», гласит:

«В дальнейшем я опишу различные машины, изобретенные для водочерпания, но сначала я хочу сказать несколько слов о водоподъемном колесе. Хотя оно и поднимает воду лишь на незначительную высоту, но оно быстро и легко подает значительные ее количества. Для этого берется вал, который обтачивается на токарном станке или же Обтесывается по циркулю и который на обоих концах оковывается железом; посреди вала устанавливается барабанное колесо, которое делается из соединенных планок. Вал укладывается на сваях, которые в точках соприкосновения с ним также обиваются листовым железом. Внутри колеса вделываются радиально восемь толстых досок, идущих от вала до обшивки колеса и делящих на равные части внутренность последнего. Обшивка колеса делается из планок, между которыми остаются отверстия в полфута ширины, через которые вода попадает во внутренность колеса. Затем на одной стороне колеса, около самого вала вырезываются круглые отверстия, соответствующие (восьми) самостоятельным отделениям колеса. Колесу, просмоленному тем же способом, каким просмаливаются корабли, придается вращательное движение ступающими на его поверхность людьми, причем вода, поступающая через отверстия в цилиндрической обшивке колеса, выливается через отверстия, находящиеся около вала, в установленный под ними деревянный бак, соединенный со спускным желобом. Таким способом для поливки садов и в солеварни подается большое количество воды.

Если нужно поднять воду на большую высоту, то подъемное колесо видоизменяется следующим образом. Вокруг вала устанавливается колесо, по своим размерам соответствующее высоте, на которую должна быть доставлена вода; вокруг него по внешнему кругу его сбоку устанавливаются кубические ящики которые делаются водонепроницаемыми при помощи смолы и воска. Когда колесо путем наступания приводится в движение, то наполняющиеся (внизу) ящики поднимаются кверху и на обратном пути выливают свое содержимое в водохранилище. Если же нужно поднять воду на еще большую высоту, то для этого через вал такого колеса перекидывают две железные цепи, которые доходят до точки, лежащей ниже уровня воды, и к которым подвязываются бронзовые ковши емкостью почти в один congius (около 3 л). Благодаря тому, что цепи обвиваются вокруг вала, ковши при вращении колеса поднимаются кверху, причем, как только они перекинутся через вал, они опрокидываются и выливают в водохранилище содержащуюся в них воду. » Пятая глава, озаглавленная: «Речное водоподъемное колесо, водяные мельниц ы», гласит:

«В реках также устанавливаются водоподъемные колеса, подобные вышеописанным, с той только разницей, что к ним с наружной стороны приделываются лопасти [рис. 55, который мы, за исключением размеров зубчатых колес, целиком заимствуем из перевода Ребера], которые, будучи подхвачены течением воды, своим движением заставляют вращаться колесо и, наполняя при этом ящики водой и поднимая их кверху, без работы толкания, путем использования течения воды, сами, вращаясь, выполняют необходимую работу.

Таким же способом приводятся в движение и водяные мельницы, при которых все устраивается также, за исключением того, что на одном из концов вала вращается зубчатое колесо. Последнее устанавливается в вертикальном положении и вращается вместе с лопастным колесом в одинаковом с ним направлении. С ним сцепляется другое зубчатое колесо меньших размеров, установленное горизонтально, которое вращается на (вертикальном) валу, заканчивающемся в своей верхней части двойным ласточкиным хвостом, вделанным в жернов. Благодаря тому, что зубцы, сидящие на валу (лопастного колеса) зубчатого колеса, сцепляются с зубцами горизонтального колеса и при этом его вращают, вращается и самый жернов. Подвязанный над этой машиной желоб беспрерывно подает зерно к жерновым камням, которые своим вращением размалывают его в муку».

В том месте, где говорится: «с ним сцепляется другое зубчатое колесо меньших размеров» в переводе Ребера следует примечание: «В рукописи сказано: «tympanus majus»вместо «tympanus minus», однако еще Перо и Гальяни (Perrault, G-aliani) указали на то, что это по существу дела неразумно. Действительно, представим себе относительно медленное вращение мельничного лопастного колеса. Если же это вращение будет передаваться при помощи меньшего зубчатого колеса большему зубчатому колесу, то благодаря этому жернова будут вращаться еще медленней, чем вращается лопастное колесо. Так как непрактичность такого устройства сразу бросается в глаза любому, даже некомпетентному, человеку, то трудно себе представить, как Родэ, Шнейдер и Марини могли так упорно придерживаться старого текста».

Но, если мы вспомним, что именно во времена Витрувия появились первые водяные мельницы, что до тех пор пользовались только ручными и «ослиными» мельницами, при которых к верхнему жернову просто приделывали горизонтальную штангу, которую вращали, двигаясь вокруг мельницы, запряженные рабыни, или осел, то нам покажется вполне вероятным, что и у этих первых водяных мельниц, заимствовавших способ размола у старых, жернов вращался очень медленно. Если мы, кроме того, примем во внимание, что водяные колеса в древности делались обыкновенно небольшого диаметра и что, вместе с тем, принимались соответствующие меры для образования очень быстрого течения и что, благодаря этому, во-дяные колеса делали относительно большое число оборотов в минуту, то надо полагать, что во времена Витрувия, если не у всех, то по крайней мере у большинства водяных мельниц существовала колесная передача для замедления хода. Поэтому мы относимся с доверием к относящимся сюда древним рукописям и считаем замену слова «majus» на «minus» необоснованной.

В шестой главе Витрувий приводит подробное описание водяного винта или «улитки» и способ его изготовления. Заслуживает внимания то обстоятельство, что при этом (а еще больше при следующем ниже описании катапульты) применен метод пропорциональных чисел, благодаря последовательному проведению которого? в наше время Редтенбахер (Redtenbacher) достиг столь значительных успехов в отношении развития рационального машиностроения. Витрувий говорит:

«Существует также машина, именуемая улиткой, которая хотя доставляет и значительное количество воды, но поднимает ее на меньшую высоту, чем водоподъемное колесо. Эта машина устраивается следующим образом. Берут балку стольких футов длины, скольких она дюймов толщины (т. е. ?=16d), и придают ей форму вала, обтесав ее по циркулкк Окружности обеих лобовых поверхностей разделяют таким образом, чтобы у положенной на земле балки линии на обоих концах ее по ватерпасу соответствовали друг другу [это значит, что каждой линии, находящейся на одной концевой поверхности, на другом конце соответствует другая линия, лежащая с первой в одной плоскости]. После этого, по выверенному ватерпасом горизонтально лежащему на земле валу, проводят от одного его конца до другого прямые линии [т. е. горизонтальные линии, соединяющие конечные точки соответственных линий, находящихся на концевых поверхностях] и затем делят длину вала на части, равные одной восьмой части окружности. Благодаря такому делению, как в направлении окружности, так и в продольном направлении получаются между линиями одинаковые расстояния. Проводимые по окружности вала линии пересекают прямые в определенных точках.

После того как они будут тщательно нанесены, берут тонкую ивовую рейку или расщепленную лозовую планку (рейки должны были быть очень гибкими и мягкими), обмакивают ее в жидкую смолу и закрепляют (одним концом) в первой из упомянутых точек пересечения [несомненно, при помощи деревянного или металлического гвоздя |, затем направляют ее наискось к следующим точкам пересечения продольных линий с круговыми линиями и по мере того как она, наматываясь на вал, соприкасается с отдельными точками пересечения, закрепляют ее [приколачивают] в этих точках и таким образом, когда она коснется восьмой точки, считая от ее начала, доходят до той же прямой (продольной), от которой она исходила и на которой был прибит ее нижний конец fee начало]; таким образом, пройдя расстояние между восемью точками, рейка в продольном направлении дойдет до восьмой точки. Уложенные по той же схеме из восьми точек окружности и закрепленные в точках пересечения продольных линий с круговыми рейки образуют спиралевидные желобы, схожие с естественной спиралевидной раковиной улитки. На устроенное таким образом основание (или основную рейку) набивают одну на другую целый ряд также пропитанных жидкой смолой реек до тех пор, пока диаметр вала вместе с рейками не достигнет восьмой части длины ( D = 2 d). К этим спиралям прибивают обшивку из досок, чтобы закрыть спиральные ходы, затем пропитывают ее смолой и обивают железными обручами для того, чтобы она не могла лопнуть под влиянием воды. Концы вала обиваются листовым железом, после чего в них забивают железные цапфы. Справа и слева водяного винта устанавливаются балки, концы которых соединяются поперечными балками, образующими раму; в поперечных балках находятся железные подшипники, в которые вставляются цапфы; устроенный таким образом водяной винт вращается при помощи «ступенчатого колеса, приводимого в движение людьми». [Способ соединения водяного винта со ступенчатым колесом не описывается; поэтому мы, простоты ради, на нашем рисунке снабдили винт рукояткой. ] Он должен быть установлен под острым углом внизу, в соответствии с пифагоровым прямоугольным треугольником, т. е. таким образом, чтобы высота, на которую будет поднят верхний конец винта, равнялась трем частям разделенной на пять частей длины винта, благодаря чему расстояние от вертикальной линии до нижнего отверстия винта будет равно четырем таким частям».

© 2004-2024 AVTK.RU. Поддержка сайта: +7 495 7950139 в тональном режиме 271761
Копирование материалов разрешено при условии активной ссылки.