Герон старший Александрийсикий и его предшественники

Интерес к истории развития механики и машиностроения все время растет. Столь распространенное раньше мнение о ничтожности достигнутых в прошлых столетиях успехов в настоящее время высказывается все реже и реже. И все чаще мы наблюдаем не презрительное, но бережное и вдумчивое отношение к достижениям прошлого.

При таких обстоятельствах не будет неблагодарной задачей содействовать расширению знаний о древних писателях по машиностроению. Тем более, что их труды обыкновенно малодоступны и благодаря иностранному языку и способу выражения трудно понимаемы. Так что составить себе ясное представление о их содержании можно лишь после тщательного их изучения.

Краткие, но ясные, содержащие лишь самое существенное, сведения о наиболее выдающихся старинных трудах по вопросам машиностроения значительно помогут распространению культурно-исторических знаний. И, поскольку это в наших силах, мы постараемся дать требуемые сведения, причем, однако, мы будем иметь дело не столько с историей развития механических теорий. Сколько, преимущественно, со знакомством древних с механическими вспомогательными средствами.

С этой точки зрения самый древний из дошедших до нас трудов, в котором затронуты вопросы механики, а именно «Механические проблемы» Аристотеля (род. в 384 г. до и. э.), не представляет того интереса, какой он имеет в качестве одного из первых опытов теоретического анализа вопросов механики.

В этом отношении мы не можем не признать его достоинств, так как, несмотря на то, что в настоящее время, после более чем двухтысячелетнего дальнейшего развития науки. Многое в этой работе и оказалось ошибочным, тем не менее мы находим в ней многие и по сегодняшний день верные принципы и способы их изложения.

Эротический массаж Одесса Чао Янь наш партнер в сфере активного отдыха.

Машиностроения

Кроме того, большой заслугой Аристотеля является то, что он в противоположность господствовавшей в то время школе Платона, указал на действительность, опыт и на практику.

В его «Механических проблемах» упоминаются и описываются следующие механические вспомогательные средства: рычаг, колодезный журавль с противовесом, равноплечные весы, безмен, клещи, клин, топор, кривошип, вал, колесо, каток, полиспаст, гончарный станок, центрифуга. Руль и колеса из бронзы или железа для изменения вращательного движения, под которыми, вероятно, следует разуметь зубчатые колеса.

О всех этих механических вспомогательных средствах Аристотель говорит как об известных вещах. О винте не упоминается, но он должен был быть известен во времена Архимеда (род. в 287 г. до н. э.), которого многие считают изобретателем винта и червячного колеса.

К сожалению, Архимед, который, по словам: Плутарха, смотрел на участие в постройке механизмов, как на неблагородное ремесло, ничего не написал об известных ему механических вспомогательных средствах. И поэтому вышеуказанное мнение ничем не подтверждается.

По описанию Витрувия, водяные часы состояли из двух установленных друг над другом сосудов. Верхний из них ежедневно наполнялся до определенного уровня водой, которая через насадку, сделанную во избежание окисления из золота или драгоценного камня, вытекала в нижний сосуд. Заранее опорожненный до определенного низшего уровня.

В течение определенного промежутка времени уровень воды в нижнем сосуде поднимался на определенную высоту. И, следовательно, но уровню воды всегда можно было определить время, прошедшее с момента пуска часов в ход.

Для того, чтобы можно было снаружи сразу узнать время, в нижнем сосуде устанавливался поплавок, который поднимался вместе с повышением уровня воды.

У простейших водяных часов на поплавке был закреплен один лишь указатель в виде вертикального выступающего из сосуда стержня со шкалой. На которой по положению указателя молено было прочесть протекшее время.

машиностроения

Этот укрепленный на поплавке указатель, как говорит Витрувий, изготовлялся иногда весьма искусно. Причем ему придавали вид человеческой фигуры, которая, поднимаясь снизу, указывала па шкалу, нанесенную на колонке.

Иногда на поплавке вместо обыкновенного указателя устанавливали вертикальную зубчатую рейку, соединенную со снабженным зубьями поворотным кругом (зубчатое колесо), который она при подъеме медленно вращала.

Таким путем или при помощи еще добавочных зубчатых передач приводились в движение фигуры, вращались конические колонны, с интервалами падали шарики или яйца или раздавались звуки духовых инструментов. Что указывало на истечение определенного промежутка времени.

Так как в то время не существовало постоянной меры времени, а естественный день от восхода до захода солнца делился на 12 часов. То либо шкала часов летом должна была быть больше, чем зимой, если пользовались указателем. Прикрепленным к поплавку, либо при вращающейся круговой шкале в неподвижном указателе угол вращения шкалы должен был быть зимой меньше, чем летом. Или же, наконец, если во все времена года применялась одна и та же шкала, то отверстие в верхнем сосуде летом должно было быть меньше, чем зимой.

В первом случае на боковой поверхности вертикального цилиндра наносили много различных шкал, приблизительно по одной для каждого месяца. Причем всегда так поворачивали цилиндр, чтобы соответствующая определенному времени года шкала находилась за указателем.

Во втором случае шкалы наносились на поверхности конуса, и, по видимому, коническая форма такого барабана или колонны была выбрана для того, чтобы деления шкалы для коротких зимних дней. Во время которых угол вращения цилиндра был значительно меньше, не были слишком малы.

Поэтому шкала для самого длинного дня, ближайшая к вершине конуса, занимала всю его окружность. В то время как шкала для самого короткого дня. Ближайшая к основанию конуса, занимала только часть окружности. И приходилось — от самого длинного дня до самого короткого — все дальше переставлять указатель от вершины конуса к его основанию, и наоборот.

машиностроения

Вместо того, чтобы наносить различные шкалы на поверхности конуса с успехом пользовались также концентрическими кругами разделенных кольцеобразными шкалами дисков. Которые могут рассматриваться как конуса бесконечно малой высоты. Именно ими пользовались в так называемой амфорике (amphorika), водяных часах. Которые в некоторых отношениях отличались от описанных.

А, именно, поплавок был подвешен на медной проволоке, навитой на горизонтальный цилиндр (когда цилиндр находился невысоко над водой, то проволока должна была проходить еще и через направляющий ролик, о чем у Витрувия не упоминается). Свободный конец ее был прикреплен к противовесу, который, опускался и вращал цилиндр, когда поплавок поднимался вследствие притока воды.

На одном конце цилиндра, проходившем через вертикальную перегородку, был насажен концентрический диск. Вставленная в этот диск металлическая пуговка служила указателем и могла переставляться в одно из многочисленных находившихся в диске отверстий. Диск же со шкалой (словно циферблат) состоял из сети концентрических проволочных колец и радиальных проволок и был укреплен перед описанным выше указательным диском.

машиностроения

Надо думать, что шкала для самого длинного дня проходила по всей окружности между обоими внутренними проволочными кругами. Тогда как шкала для самого короткого дня занимала между двумя наружными кругами только часть окружности и что, поэтому указательная пуговка. От самого короткого до самого длинного дня все ближе переставлялась к центру, и наоборот.

На основании описания Витрувия можно прийти к заключению, что медная проволока была только навита па цилиндр и не прикреплена к нему каким-либо другим добавочным способом. Так что в данном случае мы, по видимому, имеем дело с передачей силы при помощи трения.

Витрувий следующим образом описывает устройство конических регулирующих клапанов, предназначенных для регулировки количества воды, вытекающей из верхнего сосуда водяных часов. «Два цилиндра, из которых один массивный, а другой полый, обтачивают таким образом, чтобы первый плотно входил во второй и чтобы путем более плотного или менее плотного соединения при помощи стержня регулятора под коим, может быть, следует разуметь неравноплечий рычаг ускорялось или замедлялось течение воды».

машиностроения

Служили ли эти регулирующие клапаны для того, чтобы при пользовании одной шкалой ежедневно или ежемесячно изменять истечение воды соответственно длине дня. Что во всяком случае было бы очень трудно, или же они, при применении вышеописанных различных шкал. Служили только для того, чтобы раз навсегда отрегулировать вытекание воды в определенные часы, из описания Витрувия не видно.

Наоборот, по видимому, не подлежит сомнению, что установленный в амфорика регулирующий кран служил для первой цели. Он состоял из установленного под отверстием верхнего сосуда горизонтального полого бронзового цилиндра. Закрытого с одного конца и снабженного отверстием, через которое вливалась вода.

В этот цилиндр был плотно пригнан другой полый цилиндр меньшего размера, заканчивавшийся на другом конце диском. В котором находилось сделанное в радиальном направлении выпускное отверстие. Фланцы корпуса крана были разделены на 365 определяемых опытным путем, во всяком случае неравных частей (Витрувий говорит о равных делениях, что не может быть верно).

Указатель,

приделанный на замыкающем диске внутреннего цилиндра, показывал на эти деления. Когда указатель устанавливали на делении, которое соответствовало самому короткому дню и как таковое было обозначено. То выпускное отверстие находилось в самой низкой точке и было направлено вертикально вниз.

Благодаря чему вода вытекала быстрее. Если же, наоборот, путем вращения внутреннего цилиндра указатель устанавливали на делении, соответствовавшем самому длинному дню. То выпускное отверстие оказывалось в высшей точке за-мыкающего диска и было направлено кверху, благодаря чему вода вытекала значительно медленнее.

В средних положениях получались и средние скорости вытекания. Характерным для тогдашнего положения науки является то, что более медленное вытекание воды объяснялось одним лишь отклонением струи воды от направления силы тяжести. А уменьшение высоты давления вследствие вращения диска, в котором находилось выпускное отверстие, в расчет не принималось.

машиностроения

Сомнительно, чтобы эти регулирующие краны и клапаны применялись уже Ктезибием; скорее они производят впечатление более поздних добавлений и даже не являются усовершенствованиями. Потому что цель, которую они преследовали, должна была значительно легче достигаться путем применения различных шкал при постоянном выпускном отверстии.

По всей вероятности Витрувий, живший более чем на 100 лет позже Ктезнбия, скорее описал водяные часы своего времени, а не водяные часы изобретателя. Тем не менее мы позаимствовали у него это описание, так как до нас не дошли более старые по этому вопросу труды, ибо записки Ктезибия пропали. Так же как и описание водяных часов, сделанное его учеником Героном Старшим из Александрии, жившим около 120 г. до н. э.

«Mechanica» и «Barulkon» Герона, в первой из которых говорилось о теории так называемых пяти простейших машин, а во второй о грузоподъемных приспособлениях, вероятно, также потеряны.

В «Pappi Alexandrini collectionis liber VIII» приведена выдержка из «Barulkon»,

которая будет нами рассмотрена и разобрана в следующей главе. Наоборот, труд Герона «Pneumatica» сохранился и по настоящее время. Так как в нем описано устройство водяного органа и гидравлического аппарата в виде пожарного насоса. И так как более вероятно, что Герон, ученик Ктезибия, описал эти вещи такими, какими они были созданы его учителем. Что трудно допустить в отношении Витрувия, то мы здесь, не останавливаясь на сообщениях последнего, обратимся непосредственно к труду Герона «Pneumatica».

Перед нами находится появившийся в 1688 г. во Франкфурте-на-Майне немецкий перевод этого труда, сделанный Карионом. Оттуда мы и заимствуем нижеизложенное.

В предисловии издателя говорится, что сочинения Герона впервые были напечатаны с рисунками и пояснениями на греческом языке в Аугсбурге аббатом Бернардо Бальдо из Урбиио. Затем в 1575 г. появился латинский перевод Коммандино (род. в 1509 г. в Урбино), затем в 1680 г. в Амстердаме вышел, также на латинском языке, перевод с добавлениями Алеотти и, наконец (в 1688 г.), был напечатан лежащий перед нами впервые выпущенный немецкий перевод.

Главная

машиностроения

Поэтому мы думаем, что все помещенные в означенной книге рисунки принадлежат, вероятно аббату Бальдо из Урбиио, и во всяком случае не Герону, а, следовательно. Для суждения о последнем нужно придерживаться одного только текста.

Каждый читатель не только имеет право, но даже обязан внести в рисунки соответствующие исправления там, где этого требует содержание текста. Ибо мы поступили бы несправедливо по отношению к знаменитому греческому механику, если бы стали рассматривать его произведения сквозь очки вышеупомянутого отца церкви.

Поэтому на приведенных нами рисунках предметы изображены в том виде, в каком мы сочли это наиболее подходящим в связи с содержанием текста. В сомнительных случаях мы все же будем цитировать слова текста для того, чтобы читатель, если он после этого может получить лучшее представление о рассматриваемых вопросах, имел возможность это сделать.