Текст книги "История и философия техники"
Автор книги: Виктор Черняк
сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)
Театры Герона
Далеко в глубину веков уходят истоки театра как зрелища, быть может, в те времена, когда первобытный человек впервые остановился, пораженный красотой солнечного восхода над озером или облака над влажным лугом. В ту пору человек еще не умел организовывать зрелища. Это научились делать народы Античного мира.
В Древней Греции в каждом городе существовал свой театр, который играл большую роль в общественной жизни. Греческие театры достигали больших размеров и могли вместить всех свободных граждан полиса (года-республики). Афинский театр вмещал 17 тыс. зрителей, а самый крупный театр Греции (в Мегаполисе), имеющий в диаметре 144 м, вмещал 44 тыс. зрителей. Нуждающимся гражданам в Афинах выдавали деньги для посещения театра – так называемые зрелищные деньги. Древние греки горячо реагировали на игру актеров, и если игра не нравилась, на сцену летели яблоки, сливы, инжир.
Расцвет греческого театрального искусства прежде всего обязан произведениям великих драматургов, которые выражали духовные интересы своего времени: Эсхилу, Софоклу и Еврипиду. В это время строительство театров в Греции приняло особый размах.
Не удивительно, что одним из лучших изобретений Герона Александрийского, были механические театры. В произведении «Театр автоматов» Герои описывает целый ряд храмовых и театральных автоматов различного назначения. По словам Герона, «представления автоматических театров пользовались в старину большой любовью, во-первых, потому, что в устройстве их проявилось много механического искусства, а затем и потому, что самое представление было поразительно. Ибо как раз при устройстве автоматов для различных деталей их приходится применять все отделы механики».
Из этих слов следует, что уже во времена Герона автоматы не были новинкой: их строили и раньше – «в старину». Следовательно, до нашей эры знали уже многое из механики: ведь для сооружения даже самых элементарных автоматов надо хорошо разбираться в механизмах и их частях, уметь производить вычисления, знать отношения и пропорции.
Герон Александрийский придумал стенды на колесах, которые самостоятельно передвигались по театру и удивительно напоминали самодвижущиеся треножники Гефеста. Их приводила в движение сила тяжести. Тяжелый груз, соединенный веревками и шкивами с колесами, помещали в верхней части емкости с зерном. По мере того как зерно высыпалось через отверстие в дне контейнера в нижний отсек, груз опускался, натягивая веревку и вращая колеса автомата. Приспособление напоминало комбинацию заводной игрушки и гигантских песочных часов, а гениальность конструкции Герона заключалась в удачном сочетании двух элементов.
Герон сконструировал различные виды стендов, способные перемещаться по кругу, по прямоугольнику, по дорожке в форме восьмерки или даже изменять направление и двигаться в обратную сторону, – все они управлялись системой грузов и шкивов, расположенных внутри стендов, которые меняли положение колес или опускали дополнительные наборы колес во время движения. Стенды не только самостоятельно двигались вперед и назад, они также могли перевозить механических кукол, которые, как и весь механизм, приводились в движение опускавшимися грузами.
Одним из самых сложных проектов Герона был миниатюрный театр на колесах, который сам выкатывался на зрительную площадку перед началом спектакля. Двери открывались и закрывались сами, крошечный алтарь загорался, и механические фигуры то появлялись, то исчезали. В конце представления весь механизм сам уезжал с площадки.
Герон сконструировал и стационарные театры, где предусматривалось еще более сложное движение кукол без использования иной силы зубчатых приводов для их перемещения по сцене. Вместо зерна использовали песок: он менее сыпучий и позволял удлинять представление.
Один миниатюрный театр был запрограммирован на постановку целого спектакля под названием «Навилий», рассказывавшего о трагедии и мести, разыгравшихся после Троянской войны. Сын царя Навилия был несправедливо обвинен своим товарищем по оружию Аяксом и забит камнями насмерть. Навилий решил отомстить с помощью богини Афины. Когда занавес поднимался, было видно, как работали молотками и пилами нимфы во время ремонта корабля Аякса. «Стоит очень большой шум, – писал Герои, – словно идет настоящая работа». Через некоторое время двери закрывались и вновь открывались для второй сцены – спуска корабля на воду. Третья сцена начиналась в открытом море, был виден плывущий под парусами в развернутом строю греческий флот, дельфины ныряли в воде, затем спокойное море становилось штормовым, и корабли спускали паруса. Дверь закрывалась и открывалась вновь, корабли исчезали, вся сцена была залита светом от установленного Навилием маяка, который освещал грекам дорогу к своей смерти на скалах. Тем временем Афина, одобрявшая этот поступок, стояла рядом. В заключительной сцене зрители видели потерпевший крушение корабль, Аякс бился в воде, тогда как Афина парила в небесах. Гремел гром, богиня метала молнии прямо в плывущего Аякса, то исчезавшего, то появлявшегося в волнах. Навилий был полностью отомщен. Можно себе представить изумление зрителей.
Паровая машина Герона
В предисловии трактата Герона Александрийского по пневматике некоторые его изобретения характеризуются как «пригодные для повседневного применения», другие – как имеющие «достаточно замечательные результаты». Похоже, что паровой двигатель попал у Герона во вторую категорию и характеризовался, судя по описанию, как новое изобретение.
Эолипил – прообраз паровой турбины – относят к наиболее известным изобретениям Герона. Здесь впервые для вращения используется реактивное действие струи пара.
Итак, изобретение парового двигателя, вызвавшее революцию в транспорте и промышленности в XVIII в., на самом деле было известно две тысячи лет назад, если не в прямом виде, то уж точно как понимание потенциала энергии пара.
Изобретателем паровой машины был Герои Александрийский, который детально описал первый работающий паровой двигатель эолипил, названный им «ветряной шар», или, как называют историки – Геронов шар. Это пневмогидравлический прибор, основанный на действии сжатого воздуха на поверхность воды. Его конструкция гениально проста. Широкий свинцовый котел с водой помещался над источником тепла, скажем, над горящим древесным углем. По мере закипания воды в две трубы, загнутые в противоположных направлениях, в центре которых вращался полый шар, поднимался пар. Струи пара били через два отверстия в шаре, заставляя его вращаться с большой скоростью. Шар вращается благодаря реактивной или противодействующей силе вытекающего наружу пара. Такой же принцип лежит в основе современного реактивного движения.
Еще один пневмогидравлический прибор – Теронов фонтан.
Терон знал, какое применение могут иметь различные источники энергии. Например, он сконструировал небольшую ветряную мельницу, заставлявшую звучать музыкальный орган.
Прошли тысячелетия, и специалист по Античности доктор Дж. Г. Лэнделс из университета в Рединге с помощью специалистов инженерного факультета сделал точную модель двигателя по описания Герона. Было любопытно узнать, мог ли первый паровой двигатель использоваться в практических целях? Он обнаружил, что модель развивала большую скорость вращения – не менее 1500 оборотов в минуту. Ученый заявил: «Шар устройства Герона, возможно, был самым быстровращающимся предметом его времени».
Тем не менее у Лэнделса возникли трудности при подгонке соединений между вращающимся шаром и паровой трубой, что не позволяло сделать приспособление эффективным. Возможно, для Герона это было как бы само собой разумеющимся, или он просто забыл описать эту «незначительную» деталь. Свободный шарнир позволял шару быстрее вращаться, но тогда быстро улетучивался пар; тугой шарнир, напротив, означал, что энергия расходовалась на преодоление трения. Лэнделс, не позволяя себе что-либо прибавлять к известным описаниям, посчитал, что эффективность механизма Герона, возможно, была ниже 1 %. Это значит, чтобы произвести одну десятую долю лошадиной силы (силу одного человека), понадобился довольно большой агрегат, потреблявший огромное количество горючего. Энергии бы тратилось на это больше, чем мог произвести сам механизм. Следовательно, паровой двигатель, изобретенный Героном, использоваться в практических целях не мог. Но «теория» была важнее.
Как отмечал Лэнделс, в описаниях Герона были все необходимые элементы для эффективного парового двигателя и, следовательно, ему под силу было изобрести более эффективный способ использования энергии пара. Инженеры его времени сделали цилиндры и поршни с чрезвычайно высоким коэффициентом полезного действия, которые Герон использовал в конструкции водяного насоса для тушения пожара. Подходящий механизм с клапанами для парового двигателя найден в конструкции водяного фонтана, работавшего на сжатом воздухе. Здесь была приспособлена круглая бронзовая камера, более совершенная, чем свинцовый котел, так как могла выдержать высокие давления.
Казалось бы, оставалось скомбинировать все эти детали – бойлер, клапаны, поршень и цилиндр. Говорили, что Герон так и сделал и даже пошел в своих опытах дальше. Но конец этой истории точно неизвестен. То ли изобретатель почему-то оставил эту затею, то ли погиб при испытаниях. Впрочем, все это только предположения. Можно предположить, что он не смог реализовать эту идею из-за колоссальной занятости.
Странно, правда, почему другие инженеры не разрабатывали в дальнейшем идею парового двигателя, ведь в Александрии было много знающих инженеров. Может быть, все дело в экономике? Паровой двигатель, как о том можно было догадаться, выполнявший работу сотен человек, не вызвал бы интереса у промышленников, поскольку рабочая сила многочисленных рабов, в отличие от механизма, ничего не стоила. А ведь мог бы быть построен и паровоз, ведь известно, что греки уже изобрели железную дорогу.
Витрувий
«Машина есть система связанных между собой частей из дерева, обладающая наибольшей мощностью для передвижения тяжестей, – писал в конце I в. до н. э. римский архитектор Марк Витрувий Поллион в своем знаменитом трактате «Об архитектуре». – Сам же этот механизм приводится в действие посредством круговых вращений искусным приемом…»
Первый экземпляр трактата «Об архитектуре» был найден в библиотеке монте-кассинского монастыря; первое его издание появилось в Венеции в 1497 г., т. е. через полторы тысячи лет после того, как трактат был написан.
Книга X этого трактата посвящена теоретической и прикладной механике, описанию машин и механических приспособлений и их действию. Витрувий рассматривает подъемные машины, применяемые в строительстве, водоподъемные машины, водяную мельницу. Сравнивая, например, работу мельницы с работой водоподъемного колеса, он пишет: «Таким же способом вертятся водяные мельницы, в которых все то же самое, кроме зубчатого барабана, насаженного на один конец оси. Вертикально поставленный на ребро, он вращается в одной плоскости с колесом. К этому большому барабану примыкает меньший, лежачий, тоже зубчатый, с которым соединены жернова. Так, зубцы барабана, насаженного на ось, толкая зубцы лежачего, приводят жернова во вращение. Из висящего над этой машиной ковша на жернова сыплется зерно, из которого посредством того же вращения получается мука».
По представлениям того времени первый род механизмов – это чисто подъемный; второй – духовой (давлением воздуха); третий – род механизмов тяги.
Что касается механизмов для восхождения наверх, то они строились следующим образом. Устанавливаются балки вертикально, причем связываются между собой перекладинами горизонтально для безопасного восхождения по ним на высоту в целях обозрения всего, что делается вокруг. Духовые механизмы получаются тогда, когда нагнетаемый воздух своим давлением вызывает через инструмент и отдельные звуки и певучие тона.
Наконец, механизм тяги имеет место тогда, когда механически перевозятся тяжести для перемещения в другое место путем предварительного подъема их на высоту.
Применение чисто подъемных механизмов выделяется не сколько каким-нибудь особым искусством, но больше простой смелостью. Это такие подъемные приспособления, которые держатся на системе сцеплений, на переплете поперечных связей и опорных стоек.
А механизм, который исходным началом имеет действие нагнетаемого воздуха, приводит к достижению эстетических эффектов благодаря тонкой конструкции своих частей.
Что же касается механизмов тяги, то они имеют важнейшее и величайшее практическое приложение в различных областях, при умелом использовании их раскрывая необыкновенно большую силу действия.
Одни приводятся в действие как механизмы, другие – как инструменты. Между машинами и инструментами разница, по-видимому, заключается в том, что машины пускаются в ход большим количеством рабочих рук и с большей затратой энергии, как, например, баллисты и давильные прессы; инструменты же выполняют требуемую работу умелым движением одного человека, как, например, вращение скорпионов и анизокиклов.
Таким образом, и инструменты, и системы машин практически необходимы, ибо без них ничего не может беспрепятственно осуществляться.
Всякая же механика, как замечает Витрувий, создается природой вещей и находит своего назидателя и свой прообраз в круговращении мира. В самом деле, взглянем на систему связей в природе Солнца, Луны и пяти планет: если бы они действием некоего механизма не приводились во вращение, тогда не имели бы мы ни дневного света, ни созревания плодов.
Таким образом, наши предки, писал Витрувий, обратив внимание на эти явления природы, взяли с них примеры и, подражая им, под божественным наитием создали целесообразное применение к жизни их принципов. Следовательно, предки устроили так, что получилось облегчение труда: в одних случаях благодаря машинам и их вращениям, а в ряде других – благодаря применению инструментов; затем, по мере того как приметили, что именно на практике оказывается полезным для прогресса наук, искусств и общеполезных начинаний, постепенно все это они направили по пути дальнейшей научно-технической разработки.
В первую очередь обратим наше внимание на изобретение, вызванное нуждой, например, на то, как с помощью ручной техники обработки нитей образующаяся путем взаимодействия утка и основы ткань служит не только для покрытия тела в целях его предохранения, но и придает, кроме того, подобающее положению украшение.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
