Рис. 17. Перемещение на салазках и роликах по дороге, выложенной из деревянных брусьев
Успех транспортировки монолита из Каррары, который тянула упряжка из быков, в действительности зависел от двух дополнительных особенностей: прежде всего, постоянная покатость склона, а также то, что пары быков тянули в ряду только по три троса. Вот почему, несмотря на кажущуюся простоту этого источника энергии, хотелось бы обратиться к примеру использования человеческой силы, в котором недостаточная сила мышц компенсируется преимуществами технических приспособлений для усиления.
В случае тяги с помощью лебедок длительность перемещения немного увеличивается, так как сокращается расстояние, пройденное грузом, в пользу силы, а также, поскольку необходимо обеспечить установку и крепление машин. Преимущество такого процесса основано на значительном сокращении рабочих и большой точности выполнения работ, позволяющей проводить установку одних блоков на другие и сбоку от них. Обратимся к применению лебедки с параметрами, аналогичными использовавшимся графом Карбюри для его машин, и соответствовавшими принятым в то время нормам, однако с сокращенным до шести количеством вымбовок. На каждую лебедку потребовалось бы по 4 рабочих на одну вымбовку, суммарно количество их составило бы 24 человека.
Несомненно, что такой механизм оказался бы менее мощным, чем с применением силы 32 человек, работающих на 8 вымбовках, зато при увеличении количества лебёдок увеличилось бы и количество канатов, а это снизило бы риск их разрыва при длительной нагруженности, что было значительной проблемой в Античности, поскольку тросы не имели столь высокого коэффициента безопасного предела прочности, как в XVIII веке³⁹.
Сила, которую прилагали 24 мужчины к лебедке с 6 вымбовками, в расчете по 20 кг на человека, составляла 480 кг. Если принять точку приложения равнодействующей сил в 1,70 м от центра вращения, а радиус вала в 10 см⁴⁰, эта равнодействующая составит (для горизонтального ворота) 8160 кг.
Четыре троса из пеньки, обеспечивающие натяжение в четыре тонны силы каждый, навиты вокруг валов и действуют на груз посредством двухшкивных талей, доводящих усилие механизма до 16 320 кГ; однако оно снижено до 13 056 кГ с учетом коэффициента трения. Шесть таких механизмов, на которых работали 144 человека, обеспечивавших тяговое усилие в 78 336 кГ должны были с избыточным запасом гарантировать перемещение любого из блоков трилитона. Подчеркнём, что условия их транспортировки исключали перемещение по вертикали: каждый из камней доставлялся к месту укладки исключительно горизонтальным перемещением.
Баальбек. Неоконченный мегалит в каменоломне Шейха Абдалла
В итоге, необходимо (с каждой стороны) 16 таких машин и 512 человек, развивающих (суммарное с двух сторон) усилие в 556 896 кГ, чтобы установить каждый из трех огромных блоков⁴¹. Точность распределения усилий и корректировка траектории обеспечивались симметричным расположением лебедок, на которых можно было работать то с одной, то с другой стороны.
Установка, представленная на рисунке, должна была распределить приложение сил по нескольким точкам в передней и задней частях груза, однако при приближении груза к предыдущему блоку, чтобы обеспечить прочное сочленение плит необходимо было убрать все присоединения передней части и перенести все тросы к задней.
На той же иллюстрации показано используемый для одной из лебедок способ её прочного закрепления. Необходимо было обеспечить, чтобы тяговый механизм имел более высокую инерционность, чем сила натяжения, в противном случае он стал бы двигаться.
Устройство, изображенное на рисунке, состоит из якоря, погруженного в засыпку, за который он и зацеплен. Этот способ применим именно в случае, когда поверхность искусственна. Достаточно на будущих местах расположения лебёдок укоренить якоря перед полной засыпкой грунта так, чтобы якорные тросы выступали потом из грунта наружу. В местах, где поверхность была естественной и плотной, и рытьё ям для якорей оказывалось трудоемким, применялись укреплённые подкосами сваи. Наконец, в случае каменистого грунта, необходимо было искусственно, путем каменной засыпки, создать инертную массу большую, чем у груза, которой предстояло двигать⁴².
Для того, чтобы камни плотно пригонялись друг к другу в месте их укладки и чтобы обеспечить их точную установку по прямой линии, проводилось обтесывание их торцевых сторон, что позволяло избавиться от возможных небольших расхождений, которые могли остаться после буксировки.
В итоге этого короткого исследования мы пришли к обоснованному, можно сказать, объяснимому человеческими факторами, решению спорного вопроса об установке мегалитов Баальбека.
Предложенные аргументы, если и обращаются к современным математическим формулам, прибегают к ним лишь для объяснения производительности и эффективности машин и процессов, которые были известны и применялись на практике строителями в Античности.
Возникает археологическая задача, которая состоит в определении того, кто изобрел эти техники и в какой исторический промежуток это произошло. Зная то, что египтянaм не были известны шкивы⁴³, вполне логично объяснить изобретение этого важного механизма для всех машин, использующих тросы и тали, а далее всех использующих подобный механизм устройств для подъема и выбирания каната, народом мореплавателей, таким как минойцы или финикийцы⁴⁴. Следует надеяться, что однажды подводная археология найдет удовлетворительный и детальный ответ на этот вопрос, важность которого нельзя недооценивать.
Жан-Пьер Адам
Перевод: Яна Шалимова, Александр Green
Источник: АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ
Примечания:
¹ Данное исследование стало возможным благодаря помощи мадемуазель Мари-Женевьев Фруадво, ответственной за топографические и фотографические измерения на местности, а также автора некоторых вставок. Я также хотел бы поблагодарить месье Пьера Купель, управляющего несколькими ресторанами в Бальбеке, предоставившего мне множество техническиой информации как о храме Юпитера, так и о «храме Вакха».
² Впечатляющих размеров (110,12 х 50,07 метров), этот храм, чей архитектор неизвестен, был построен в 520–470 гг. до н.э. В храме используется два типа колонн. Первый – архаическая эпоха, базовые барабаны диаметра 2,95 метра и высотой в 3,44 метра, вес в 56 тонн. Второй тип – колонны V века до н.э., более массивные, с барабанами до 3,50 метра, высотой в 2,85 метра и весом в 64 тонны.
³ Следует также упомянуть Иреон на Самосе, разрушенный в 538 году до н.э. и немедленно отстроенный Поликратом (см. O. Reuther « Der Heratempel von Samos », 1957), а также Храм Зевса Олимпийского из Афин (постройка заброшена в 510 году).
⁴ Гигантский храм в Акрагасе (Agrigente), возведённый после победы при Гимере над карфагенянами в 480 г. до н.э., имел к тому же чрезвычайно триумфальный вид.
⁵ Мраморные архитравы внутренних проходов имеют длину в 6,30 м, весят 9000 кг и опираются на 10-метровые ионические колонны.
⁶ Мы отсылаем читателя к многочисленным трудам по античной архитектуре:
- Y. Garlan «Recherches de poliorcétique grecque », Paris 1974. — R. Martin, «Manuel d'Architecture grecque», Paris 1965.
- A. Orlandos, «Les matériaux de construction des anciens grecs». 2 T., Paris 1968.
⁷ Витрувий, предисловие к VII книге.
⁸ К сожалению, оригинальные рисунки Витрувия не были скопированы средневековыми писцами, и нам приходится воспользоваться более поздними интерпретациями Перро.
⁹ Витрувий, «10 книг об архитектуре», Книга X
¹⁰ R. Koldewey et O. Puchstein, « Die griechischen tempel in Unteritalien und Sizilien », 1899, t. I, p. 120.
¹¹ Мы учитываем тот факт, что античные рабочие были более эффективными (если опустить подробности бесчеловечных к ним отношений), т.к. были более многочисленными – их могли заставлять тяжелее работать, чаще сменяя одних рабочих другими. На стройках XX века нормы усилий в 15 и 25 кг сменились нормами 8 и 15 кг. Формулы и рассчёты статьи учитывают данные цифры.
¹² Voir R. Amy «L'Arc d'Orange» XVe sup. à Gallia, Paris 1962, pp. 70-71. — Bliimner, «Technologie», III, p. 118. — F. Kretzschmer, « La technique romaine », p. 24 à 26. — A. Orlandos, «Les matériaux de construction et la technique architecturale des anciens Grecs», t. II, p. 43.
¹³ Kretzschmer неверно истолковал это изображение, усомнившись в его реалистичности
¹⁴ Виоле-ле-Дюк предположил в своём «словаре архитектуры» наличие аналогичного механизма в Средние века, т.5, стр. 213.
¹⁵ Ж. Ронделе, теоретик и архитектор, 1743–1829, описывает перипетии этой перевозки в книге «Искусство строить», т. 1, стр. 97–100.
¹⁶ Малая площадь поверхности соприкосновения сферы с плоскостью (по сревнению с плоскостью соприкосновения цилиндра с плоскостью) позволяет существенно уменьшить силу трения, увеличивая при этом риск раздавливания сферы, откуда и возникает необходимость использования указанного сплава.
¹⁷ Этот же механизм был использован в 1931 году архитекторами Анус и П. Купель в процессе восстановления лестницы храма Юпитера в Баальбеке.
¹⁸ Но значительно отличались от Древнего Египта.
¹⁹ Смотрите макет, представленный в музее военно-морских сил в Париже и гравюры, опубликованные изданием «Иллюстрасьон» - «Коллекция Великих произведений», «История военно-морских Сил», Париж 1942, с.276-277
²⁰ Ж.Ф.Шампольон умер 4 марта 1832 года в возрасте лишь 42 лет и не мог присутствовать при этом апофеозе Египтологии в Париже.
²¹ Леба для этой процедуры мог опираться на опыт архитектора Доминика Фонтана, который проводил подобные работы в Риме для папы Сикста V. Он установил обелиск на площади Святого Петра, как это изображено на ватиканской фреске, рис.8, на Народной площади (Пьяцца-дель-Попполо) и Сен-Жан-Латран, где монумент был самым высоким и достигал 32 метров в высоту, рис.9.
²² По другим данным – 300 тонн. Прим. А. Соколова
²³ Которую неправильно называли «Колонной Помпеи». Она было установлена в 297 году в память о победе Диоклетиана над восставшими александрийцами. Ее высота составляла 26,85 м вместе с фундаментом и капителью (К.Михаловски, «Искусство Древнего Египта», Париж 1971, с.503).
²⁴ Среди следов земляных валов и портовых установок финикийцев с XI по VIII вв. до н.э. многочисленны примеры мегалитизма (Сидон, Руад, Тир). В сентябре 1971 года в стене Храма Иерусалима, построенном финикийскими мастерами, был обнаружен камень длиной 13,5 м и высотой 3,5 м. Его толщина, скрытая стеной, не известна, однако предполагается, что она равна высоте, таким образом, примерная масса блока составляет около 413 тонн.
²⁵ См. Ж.Контено «Справочник по восточной археологии» т.III, «Финикия-Архитектура» Париж, 1931. – М.Дюнан «Финикия» - в приложении VII -40 к словарю Библии, Париж, 1965. – С.Москати, «Финикийцы», Лондон, 1965 г. – А.Паррот, «Храм Иерусалима», Париж, 1954. – Ж.Перро и Ш.Чипье, «История искусства в Античности», том III, глава II.
²⁶ Е.Уилл «О трилитоне в Баальбеке и других колоссальных каменных укладках», представленная К.Михаловски, Варшава, 1965; см.также: Д.М.Кренше и У.Шитшманн «Римский храм в Сирии», Берлин-Лейпциг 1938 г. А.В.Геркан Королла Людвиг Куртиус, 1937 и Т.Вайганд «Баальбек» Берлин-Лейпциг 1921-1923, 2 том.
²⁷ Согласно Е.Уилл, термин «трилитон» появился в работах Михаила Сирийца IX, 16 (Шабо, II, c.179).
²⁸ Надпись, выполненная на капители, указывает на 60 год н.э., что относит ее к программе времен Клода и Нерона.
²⁹ Ролики добавлялись поочередно согласно размерам устанавливаемой плиты, рис.14
³⁰ Для проведения работ в Риме Фонтана запряг лошадей в лебедки, однако сложно было обеспечить координацию движений, поэтому этот способ был менее эффективным, чем применение человеческой силы.
³¹ Необходимо избегать присвоение наклону чрезмерно важной роли в связи с огромной силой инерции перемещаемых масс. Таким образом, необходимо было учитывать и вероятность проведения обратных действий – непрерывное сдерживание блоков до их прибытия в пункт назначения. Такой способ использовался вблизи карьера Пентели для спуска камней (сс. Орландо, цит.,L, II, c.23-24).
³² При рассмотрении подъема мегалитов, мы обращаемся к работе А.Шуаси «История Архитектуры», L.1, гл. I и II, где автор приводит полные и аргументированные объяснения этих манипуляций.
³³ Для этого исследования мы опирались на экспериментальные работы Артура Морена, последователя открытий Кулона, автора закона о трении, и в особенности экспериментов по транпортировке тяжелых грузов, проведенных Ж.Ронделе. Подсчеты проводились путем помещения динамометра между грузом с известной массой и источником тяги. Таким образом Бонделе и Морен определили коэффициенты трения различных веществ при динамическом и статическом контакте в случае простого трения и при качении. Нам удалось повторить ряд экспериментов по перемещению плит Бонделе в карьере в Малой Азии (рис.15,16 и 17).
³⁴ Что примерно равно лошадиной силе. В 1769 году эту единицу измерения ввел Уатт при конструировании паровой машины, которая предназначалась для замещения выносливой лошади для обеспечения работы подъемной машины. Согласно его подсчетам эта единица составляла 76 кг в секунду. Тем не менее, производительность снижалась согласно продолжительности работы, так если работа продолжалась более 8 часов, лошадь тянула только 40 кг в секунду, а бык – 50 кг в секунду.
³⁵ В действительности, сила тяги животных использовалась зачастую, однако с большими сложностями, как об этом свидетеьствуют барельеф Тура близ Мемфиса или описание Ненофона в более отдаленных местах.
³⁶ Принципы постоянных сил в движении позволяют нам проверить, что работа одной силы 1F равна ее интенсивности F на пройденном расстоянии (d) на нагрузку и на косинус угла (a), выполняемой силой – направление тяглового троса по траектории. То, что выражается формулой: 1 F- F (d) – cos a. Можно понять, что с увеличением угла работа должна сократиться и косинус должен стремиться к нулю.
³⁷ Ксенофон: «Сиропедия», Книга VI.
³⁸ Мы не рассматриваем использование лошадей, потому что без хомута, который появился лишь в X веке нашей эры, это животное было задействовано только для верховой езды и легких колесниц.
³⁹ По причине строгости норм безопасности, использовались веревки из пеньки на 1/10 их разрывной нагрузки. Так, трос толщиной 3,5 см в диаметре, разрывающийся при 9500 кг, использовался для грузов от 900 до 1000 кг, хотя в Античности эта масса могла превышать это значение в два раза.
⁴⁰ Необходимо заметить, что с целью обеспечения связности волокон и растрескивания дерева, валы и лебедки были обвязаны металлическими обручами.
⁴¹ Заметим, что действительная сила 512 рабочих составляла 10 240 кг, которая благодаря сокращению числа машин, стала основной для груза.
⁴² В ходе операций по переносу блоков, указанных выше, автор мог экспериментировать с устройствами и проверять их эффективность.
⁴³ Изучив многочисленные изображения и макеты суден, например, барельефы морской экспедиции в Хатшепсут в Дейр-эль-Бахри и макет гробницы Тутанхамона, мы выяснили, что оснастка механизма скользила по укосам, образуя выступ с одной и другой стороны опоры, или по простым желобам.
⁴⁴ Финикийские корабли, представленные на изображениях в гробнице в Дра Абу эль-Нага, выполнены в египетском стиле и не имеют шкивов.