Техника в средних веках и в Древнем Мире

    Судостроением в Египте занимались с древнейших времен, но первоначально лодки и  небольшие суда, предназначенные  для плавания только по Нилу или  в протоках Дельты, связывали из стеблей папируса. Сохранилось много рисунков на додинастической керамике из Нагаде и на стенах додинастический и раннединастических гробниц в изображающих лодки и суда с каютой посредине (часто сдвоенной). На основании этих рисунков высказывают предположение, что каюты могли служить жилищами додинастический египтянам, поскольку во время паводка и после его спада в них было безопаснее пребывать, чем на суше, и удобно передвигаться по многочисленным протокам и болотам, оставленным Нилом после паводка.

    В стране, где река служила основным путем сообщения, судостроение рано стало важной отраслью ремесла. Уже  во времена Древнего царства строились  не только речные, но и морские суда, которые плавали вдоль восточного берега Средиземного моря в Библ и  по Красному морю в Пунт. Речные суда были прогулочными, грузовыми и культовыми, морские – военными и грузовыми.

    Заслуживает внимания указание Геродота, что древнеегипетские суда не имели ребер, т. е. строились  без шпангоута, Это подтверждают сохранившиеся лодки и изображения  строительства судов на рельефах в гробницах Древнего царства. Древнеегипетские суда были построены не только без  шпангоута, но и без киля и имели  малую осадку, поскольку предназначались  для плавания по реке, где отмели были не редкостью. Ко времени Древнего царства судостроители в результате длительного опыта выработали определенный стандарт для частей корпуса судна. На основании изображений на рельефах различных стадий строительства  речных грузовых судов удалось реконструировать количество, форму и местоположение составных частей корпуса плоскодонных египетских судов. Каждая сторона корпуса  монтировалась из семи частой: носовой  и кормовой, трех досок, поддерживающих плоское днище лежащей на них  более длинной, узкой и слегка изогнутой доски (она упиралась  своими короткими сторонами в  верхние части кормовой досок), и  борта, служившего для прикрепления весел. Доски корпуса изготовляли  из акации, сикоморы и ливанских  пород хвойного дерева. Составные  части корпуса соединялись при  помощи деревянных гвоздей, а также  системы пазов и шипов. На рельефах гробницы Тии (Древнее царство) изображены различные стадии строительства  грузовых судов. Сначала стволы деревьев с грубо обрубленными ветвями  скоблили и обтесывали при помощи топоров и тесел затем распиливали  медной пилой. Части корпуса судна  соединялись следующим образом: в круглые пазы уже положенной на место доски вбивали шипы или  деревянные гвозди, но не до конца. На выступы  шипов насаживали доску так чтобы  пазы, выдолбленные в ее нижней части, совпали с шипами. Пазы для шипов пробивали с помощью долот и колотушек, шипам придавали нужную форму с помощью тесел. Размеры пазов и шипов должны были точно соответствовать друг другу, поэтому их заранее, рассчитывали. Чтобы вогнать гвозди и шипы в пазы с помощью больших деревянных кувалд требовалась большая физическая сила. Таким же способом накладывали борт судна, но эта стадия работы была сопряжена с особыми трудностями, поскольку борта были очень длинными и притом выгнутыми. Установкой бортов занимались по пять рабочих с стороны, а в лодке стоял старший мастер подавая, подавая команды. Снаружи рабочий поддерживал рычагом накладываемую часть в середине, двое других работников, сидя в лодке, держали ее веревочной петлей. За это время старший мастер мог проверить, соответствуют ли все пазы шипам. Убедившись, что шипы и гвозди вошли в свои пазы, он давал команду к их заколачиванию кувалдами. Сохранились надписи, передающие команды старшего мастера. Полагают, что египетские суда были проконопачены, иначе они дали бы течь при спуске на воду. При конопачении части корпуса перевязывали бечевками, сплетенными из волокна папируса, как это представлено в росписи одной гробницы в Медуме. Когда смазка на всех стыках хорошо просыхала, тройной ряд бечевки на носу и корме, видимо, снимали, поскольку перевязи не видно на изображениях готовых судов. Морские суда не имели шпангоута, были плоскодонными, с малой осадкой, как и речные. При строительстве их в отличие от речных судов крепко перевязывали канатами. Канат поднимал нос и корму, и это помогало срезать высокую волну. Морские суда, которые могли плавать и по Нилу, были приспособлены только для каботажного плавания. Когда корпус судна был составлен и скреплен, приступали к внутренней и внешней отделке. Теслами снимались все неровности и выступы. На рельефе гробницы некрополя в Дейль-эль-Гебрави изображен работник, который вырезает отверстие для длинного кола, заостренного снизу и вилообразного сверху. Такие колы ставились на судне на равных расстояниях, чтобы поддерживать горизонтально положенные жерди, образующие корпус кабины, обтягиваемый холстом. Другой работник делает топором зарубку на носу, отмечая место для ствола руля.

    Суда  шли вниз по течению Нила на веслах, вверх по течению при сильном  ветре, дующем со Средиземного моря, - на парусе и веслах. При штиле судно  тянули бечевой. На грузовых судах размещалось  до восьмидесяти гребцов с каждой стороны, три человека на корме направляли судно с помощью более длинных  весел с большими лопастями. На морских  судах число гребцов доходило до тридцати, Большая часть речных и все морские суда были не только приспособлены под весла, но и  снабжены парусами. На судах Древнего царства мачта высотой в 3/4 длины  судна ставилась ближе к носу, благодаря чему корму приходилось  делать выше носа, как у папирусных лодок. Мачта состояла. из двух крепких  шестов, сделанных из кедрового дерева или дум пальмы, которые были закреплены на дне судна, крепко связаны друг с другом наверху и дополнительно скреплены перекладинами. Но уже со времени VI Династии мачты стали делать из одного шеста. От верхушки мачты шел к форштевню и корме. Длинный парус был укреплен на мачте с помощью одной реи и привязан внизу к борту. Во времена Среднего царства стали строить более крепкие корпуса кораблей, что достигалось за счет уменьшения размеров отдельных частей судна и увеличения их количества. Впоследствии это нашло отражение в номенклатуре многочисленных корабельных частей, упомянутых в 99-й главе «Книги мертвых». Мачту стали устанавливать посредине судна, и парус делали не продольный как ранее, а поперечный, укрепляя и натягивая его между двумя реями. 

    1.2.2 Техника Древней Греции

    До VII века до н.э. Греция была периферией ближневосточной цивилизации. Греки  учились у Востока: они позаимствовали у финикийцев алфавит и конструкцию  кораблей, у египтян – искусство  скульптуры и начала математических знаний. Знаменитый философ Пифагор  долго жил в Египте, пытаясь  познакомиться с жрецами и  проникнуть в их тайны; он привез из Египта теорему Пифагора и магию  чисел. Подражая жрецам, Пифагор основал  тайное общество философов; его последователи  верили в переселение душ и  утверждали, что Земля – это  шар.

    Греция  была малоплодородной страной, ее население  не могло прокормиться земледелием; многие занимались рыболовством, другие уезжали в поисках лучшей доли в дальние страны, основывали колонии  на берегах Средиземного моря. Изобретением, которое сделало Грецию богатой  страной, стало создание триеры –  нового типа боевого корабля. Первая триера была построена около 630 года до н.э. коринфским мастером Аминоклом; это был корабль с тремя  рядами весел и экипажем в 170 гребцов  и 20-30 воинов. Длина триеры составляла 40-50 метров при ширине 5-7 метров, водоизмещение  – около 230 тонн. Большая скорость и маневренность позволяли триере эффективно использовать свое главное  оружие – таран, который пробивал днище кораблей противника.

    Триера  была фундаментальным открытием; она  позволила грекам завоевать господство на Средиземном море и овладеть всей морской торговлей. Финикийцы, которые  до этого были первыми купцами  Средиземноморья, пытались противостоять  грекам, но их флот был разгромлен греческими триерами в битве при Саламине. Все морские пути теперь проходили  через Пирей и Коринф, огромные прибыли от посреднической торговли обеспечили процветание греческих  городов. Прибыли от торговли вкладывались в ремесло; прежде всего в производство керамики; керамические сосуды были универсальной  тарой того времени – зерно, вино, масло и многие другие продукты хранились  в амфорах.

    Появление баллисты изменило тактику морских  сражений; если раньше главным оружием  триеры был таран, то теперь стали  строить огромные корабли с башнями, на которые устанавливали баллисты. Эти корабли назывались пентерами, за каждым веслом на них сидело по 5 и более гребцов, а общее число гребцов достигало тысячи человек. Именно баллиста позволила царю Птолемею завоевать господство на морях; Александрия заняла место Афин и стала главным торговым центром Средиземноморья. Из Александрии по каналу можно было попасть в Красное море, и корабли александрийских греков плавали даже к берегам Индии. Символом торгового могущества Александрии стал 130-метровый Фаросский маяк – одно из чудес света, построенное Состратом Книдским по приказу Птолемея II.

    Создание  баллисты знаменовало рождение инженерной науки, «механики». Первым великим механиком  был знаменитый строитель военных  машин Архимед, проживший большую  часть жизни в Александрии. Архимед  на языке математики описал использование  клина, блока, лебедки, винта и рычага. Вместе с корабельным мастером Архием Архимед построил для сиракузского царя Гиерона «Сиракузянку» –  огромный корабль-дворец с великолепными  залами и бассейнами. Корабль приводили  в движение две тысячи гребцов, а  на башнях стояли баллисты, бросавшие  в противника трехпудовые камни. Тысячи рабочих впряглись в канаты, чтобы спустить корабль на воду –  но не смогли сдвинуть его с места; тогда Архимед сделал лебедку, с  помощью которой царь сдвинул  корабль в одиночку. Архимеду приписывается  открытие законов гидростатики и  изобретение «архимедова винта» – водоподъемного устройства, которое  использовалось для орошения полей. Из других александрийских инженеров  получили известность Ктесибий, изобретатель водяных часов и пожарного  насоса, и Герон, создавший аэропил  – прообраз паровой турбины. В  Александрии был изобретен так  же перегонный куб, который позже  стали использовать для получения  спирта. 

    1.2.3 Техника Древнего  Рима

    В III веке до н.э. начинается эпоха римских  завоеваний. Возвышение Рима было связано  с новым военным изобретением, созданием легиона. Новое оружие римлян породило новую волну завоеваний и появление нового культурного  круга, который историки называют pax Romana, «Римский мир».

    Главным техническим достижением римлян было создание цемента и бетона. Римляне научились использовать опалубку и строить бетонные сооружения; в качестве наполнителя использовали щебень. Во II в. н.э. в Риме был построен Пантеон, «Храм всех богов» с литым  бетонным куполом диаметром 43 метра  – позднее это сооружение стало  образцом для архитекторов Нового времени. Римляне использовали цемент и бетон  при строительстве дорог и  мостов; римские дороги вызывали восхищение у историков последующих эпох. Мост через Дунай, построенный архитектором Аполлодором, был одним из чудес  того времени – он имел в длину  более километра. Вершиной римского строительного искусства стал храм Святой Софии в Константинополе, построенный Анфимием из Тралл; этот храм имел купол диаметром в 33 метра, установленный на пилонах 23-метровой высоты.

    Самым знаменитым ученым и инженером римского времени был Марк Витрувий, живший в I веке до н.э. По просьбе императора Августа Витрувий написал «Десять  книг об архитектуре» - обширный труд, рассказывавший о строительном ремесле  и о различных машинах; в этом труде содержится первое описание водяной  мельницы. 

     2. Техника Средних веков

    Катастрофа, погубившая цивилизацию древнего мира, была вызвана фундаментальным открытием  кочевников – изобретением стремени. Стремя сделало всадника устойчивым в седле и позволило использовать длинный меч или саблю. Привстав в стременах, всадник обрушивал  на римского легионера или китайского пехотинца удар, в который вкладывал  всю массу своего тела. Изобретение  стремени вызвало страшную волну  нашествий, которая погубила цивилизацию  Древнего мира.

    Господами Европы стали потомки завоевателей, варваров-германцев. Это были тяжеловооруженные  всадники-рыцари; они подчинили местных  крестьян, обратили одних из них  в рабов, а других заставили платить  подати. Владение рыцаря называлось феодом, а социальную систему тех времен историки называют феодализмом; таким  образом, фундаментальное открытие, изобретение стремени, породило рыцарей  и феодализм.

    После первой волны нашествий, пришедшей  из глубин Евразии, пришла вторая волна  – на этот раз с моря. Скандинавские  норманны создали дракар – мореходное судно с 40-70 гребцами и прямоугольным  парусом. Отличительным качеством  дракара было то, что он мог с  одинаковой легкостью преодолевать моря и подниматься по рекам, его  можно было даже перетаскивать волоком  через водоразделы. Благодаря дракару  норманны могли внезапно появляться едва ли не в любом месте –  там, где хотели; флотилия из 50 - 100 кораблей высаживала несколько тысяч воинов, которые грабили города и села и уходили, как только противник  собирал крупные силы. Дракар позволил норманнам разграбить большую часть  Западной Европы, но, не обладая преимуществом  перед рыцарской конницей, они  смогли закрепиться лишь в немногих областях, в Нормандии, в Сицилии, в Англии. На востоке Европы сложилась  иная ситуация: здесь не было рыцарской  конницы, и, благодаря своим мечам  и кольчугам, норманны-варяги обладали военным превосходством над местным  населением. В конечном счете, варяги завоевали страну славян; они дали этой стране свое имя, Русь – ведь по-фински русь означает «шведы». Позднее варяги превратились конных дружинников, русских  бояр.

    Варварские  нашествия охватили всю Евразию, и был лишь один город, который  сумел выстоять в этой буре, это  была последняя крепость цивилизации  – Константинополь. Варвары, тюрки  и арабы, штурмовали Константинополь  с моря и суши, но греков спасло изобретение  греческого огня – зажигательной  смеси, которую выбрасывали на корабли  противника с помощью мощных насосов. Константинополь устоял – но страна была разорена, и долгое время грекам было не до наук и искусств. Положение  изменилось лишь при императоре Василии I (867-886); будучи неграмотным крестьянином, Василий с почтением относился  к учёным монахам и не жалел  золота для возрождения греческой  учености. В середине IX века под началом  епископа Льва Математика в Магнавском дворце была вновь открыта высшая школа - началось возрождение древних наук и искусств.

    В техническом отношении средневековье  мало отличалось от античности, это  связано с неохотным восприятием  новшеств, что казалось неблагочестивым. Однако потихоньку изобретения проникали  в средневековую практику, в первую очередь через строительство  и военную технику. Основным достижением  средних веков стало использование  лошади. Средние века были эпохой, когда  лошадь стала первым помощником человека; жизнь европейского крестьянина  стала немыслимой без лошади. Изобретение  стремени привело к широкому распространению  верховой езды. Появление хомута позволило  использовать лошадь на пашне - ведь раньше пахали на быках. Запряженные лошадьми телеги и кареты стали главным  средством транспорта. Из сельскохозяйственных изобретений главную роль играли плуг, ветряная и водяная мельница. Хотя мельницы появились еще в  древнем Риме, их широкое применение относится именно к средним векам.