Содержание
Римляне известны своими замечательными инженерными достижениями, будь то дороги, мосты, туннели или впечатляющие акведуки. Их конструкции, многие из которых все еще стоят, являются свидетельством их превосходных инженерных навыков и изобретательности. Римские инженеры усовершенствовали старые идеи и изобретения, чтобы внедрить множество инноваций. Они разработали материалы и методы, которые произвели революцию в строительстве мостов и акведуков, усовершенствовали древнее оружие и разработали новое, а также изобрели машины, которые использовали силу воды. Достижения римской инженерии принесли много богатства и процветания, улучшили повседневную жизнь римлян и помогли Риму сохранить свое господство в Европе и Средиземноморье на протяжении веков.
АКВЕДУКИ
Акведуки уже существовали на Ближнем Востоке за столетия до строительства первого римского акведука Аква Аппиа в 312 году до нашей эры. Римляне, однако, ввели множество новшеств, которые позволили им построить акведуки беспрецедентного масштаба. Акведуки состояли из трубопроводов, туннелей и трубопроводов, по которым вода из далеких источников и гор поступала в города и поселки. Они снабжали водой городские фонтаны, уборные, общественные бани и дома богатых римлян. Они также использовались для питания мельниц и других машин
Римские акведуки использовали гравитацию, а не насосы, с небольшим наклоном вниз, чтобы вода текла. Другие инновации включали использование аркад для транспортировки воды по долинам и низменностям с широким использованием бетонных и водонепроницаемых цементных облицовок. Еще одним нововведением стало использование отстойников через регулярные промежутки времени для регулирования подачи воды.
Длина акведуков может превышать 100 километров (62 мили). Например, Аква Марсия, построенная в 144-140 годах до н. э., проходила под землей около 91 км (57 миль) под землей, а затем 10 км (6 миль) над землей на подструктурах и аркадах, прежде чем достигла города Рима.
Акведуки необходимо было регулярно обслуживать, так как в их трубопроводах скапливался мусор, и с годами возникали утечки. К середине Принципата Рим располагал большой и сложной водопроводной сетью с перекрестными связями акведуков, которые обеспечивали непрерывную подачу воды, даже если один акведук находился в ремонте.
МОСТЫ
Уже во втором веке до нашей эры римляне построили большие и великолепные каменные мосты, такие как 135-метровый (443 фута) мост Эмилия в Риме. В первых каменных мостах использовались каменные блоки, скрепленные железными зажимами. К середине 2-го века до н. э. римляне широко использовали бетон: мосты часто строились с бетонным сердечником и облицовкой из каменных блоков. Использование бетона значительно повысило прочность и долговечность мостов. Бетон также использовался для строительства прочных опор. Когда пирсы не могли быть построены из камня, римляне использовали «коффердамы», которые представляли собой временные ограждения, сделанные из деревянных свай, запечатанных глиной. Коффердамы были загнаны в русло реки и залиты бетоном, чтобы сделать опоры.
Римские строители также были первыми, кто полностью понял конструктивные преимущества арки. Мосты имели арки, состоящие из отдельных арочных камней (длиннее на одном конце, чем на другом), называемых вуссуары , который эффективно распределял вес мостов. Такие арочные конструкции делали мосты прочнее и позволяли значительно увеличить пролеты мостов. Например, мост Алькантара, который все еще стоит сегодня, имеет длину 182 м (597 футов), с арками шириной 29 м (95) и огромными вуссуары весом до восьми тонн каждый. Сотни римских мостов, все еще существующих по всей Европе, являются свидетельством их невероятной прочности и надежности.
ТУННЕЛИ
Римляне также рыли туннели для своих водных акведуков и дорог всякий раз, когда сталкивались с препятствиями, такими как холмы или горы. Строительство туннеля было сложной задачей не только потому, что земляные работы могли занять годы, но и потому, что геодезисты должны были убедиться, что оба конца туннеля правильно сходятся в центре.
Наиболее распространенным методом строительства туннелей был канат метод, разработанный персами в начале первого тысячелетия до нашей эры. Туннель был сделан прямым с помощью ряда столбов, уложенных на холме, и путем рытья вертикальных шахт через равные промежутки времени. Шахты обеспечивали, чтобы туннель не отклонялся от заданной траектории, и обеспечивали вентиляцию для рабочих.
Метод встречных раскопок был методом, используемым для раскопок в высоких горах. Рабочие прорыли туннель с обеих сторон горы и встретились в центральной точке. Этот метод строительства требовал более тщательного планирования и больших знаний в области геодезии и геометрии. Строителям приходилось постоянно проверять направление продвижения туннеля, например, оглядываясь на свет, проникавший через устье туннеля. Вентиляция, особенно для длинных туннелей, также была проблемой, так как шахты нелегко было вырыть с вершины горы. Требуемые сроки строительства зависели от типа выкапываемой породы и типа туннеля. Например, туннели, включающие шахты, можно было бы построить гораздо быстрее.
Когда камень был твердым, римляне использовали технику, называемую тушением огня. Это состояло в том, чтобы нагреть камень огнем, а затем внезапно охладить его холодной водой, чтобы он треснул. На строительство туннелей могут уйти годы, если не десятилетия, даже с тысячами рабов. Например, туннель длиной 6 км (3,7 мили), который император Клавдий построил в 41 году н. э. для осушения озера Фуцине (Лакус Фукинус ) потребовалось 11 лет, чтобы построить и задействовать около 30 000 рабочих.
ДОРОГИ
Римляне имели разветвленную сеть дорог, простиравшуюся от северной Англии до южного Египта, общей протяженностью не менее 120 000 км (74 565 миль) во времена Империи. Римские дороги были созданы для путешествий, торговли и поддержания контроля над обширными территориями Империи. Они способствовали быстрому развертыванию армий, когда это было необходимо.
Главная цель дороги состояла в том, чтобы соединить как можно более прямым путем два города, часто расположенные на расстоянии сотен километров друг от друга. Виа Аппиа, построенная в 312 году до н. э., соединяла Рим с Капуей (расстояние 190 км или 118 миль), в то время как до важных городов на ее пути можно было добраться только по ответвлениям дорог. Строительство римских дорог требовало колоссальных инженерных работ, поскольку там, где дороги сталкивались с серьезными препятствиями, приходилось строить не только мосты и туннели, но и виадуки. Дорожное строительство также включало массовые земляные работы, транспортировку материалов для засыпки и выравнивания на большие расстояния, а также огромные гидравлические проекты по отводу воды и мелиорации земель.
Римские дороги строились, сначала устанавливая бордюрные камни, выкапывая между ними длинную яму во всю ширину дороги, а затем покрывая ее камнями или гравием. Слой гравия был уплотнен и добавлен слой более мелкого гравия. Затем дорога была вымощена большими многоугольными каменными плитами. Из-за слоя гравия внизу римские дороги были способны противостоять замерзанию и наводнениям и требовали относительно небольшого обслуживания. Кроме того, дорожное покрытие имело небольшие уклоны, так что дождевая вода могла стекать на бордюры с обеих сторон.
Основные этапы (от милия пассум в переводе с латыни означает 1000 шагов) также были размещены вдоль дороги с интервалом в одну милю. Это были тяжелые колонны высотой 1,5 м (5 футов), на которых указывалось количество миль, расстояние до Рима и имена чиновников, построивших дорогу.
РИМСКИЙ БЕТОН
Одним из наиболее важных римских вкладов в строительную технологию было изобретение бетона. Бетон позволил построить впечатляющие здания, такие как Пантеон и разрушенный мост и строительство гавани. Римский бетон или опус цементициум был изобретен в конце третьего века до нашей эры, когда строители добавили вулканическую пыль, называемую пуццолана для раствора, изготовленного из смеси кусков кирпича или камня, извести или гипса и воды. Пуццолана который содержал как кремнезем, так и глинозем, создал химическую реакцию, которая значительно усилила сцепление раствора.
Рим пережил период, называемый «Бетонной революцией», в ходе которого произошли быстрые изменения в составе бетона. Например, римские строители обнаружили, что добавление измельченной терракоты в строительный раствор создает прочную гидравлическую смесь, которую можно использовать в качестве водонепроницаемого материала для цистерн или других сооружений, подверженных воздействию погодных условий. Римляне также освоили подводный бетон к середине первого века н. э., что позволило построить гавани, такие как в городе Кесария. Подводный бетон был получен путем смешивания одной части извести с двумя частями вулканического пепла и помещения смеси в вулканический туф или в небольшие деревянные ящики. Затем смесь будет гидратирована морской водой, чтобы вызвать химическую реакцию тепловыделения/отверждения бетона.
МЕЛЬНИЦЫ И ВОДЯНЫЕ УСТРОЙСТВА
У римлян были мельницы, которые они использовали для измельчения зерна и производства муки. Эти мельницы обычно имели горизонтальную ось, прикрепленную к валу, проходящему через нижний жернов и поворачивающему верхний жернов. Пространство между жерновами было тщательно отрегулировано с помощью балансирующего механизма, чтобы контролировать тонкость получаемого порошка. Самые простые мельницы использовали человеческую или животную силу. Например, мола асинария датируемый 300 годом до н. э., это была базовая вращающаяся мельница, приводимая в движение рабами или лошадьми с завязанными глазами, ослами или мулами.
Римляне также изобрели водяную мельницу с горизонтальным или вертикальным водяным колесом в середине третьего века до нашей эры. Водяные мельницы использовали реку или воду высокого давления из высокого резервуара (или близлежащего акведука). Мощность воды, попадающей на колеса, часто регулировалась системой резервуаров и труб. Вертикальные водяные колеса были самыми сложными, так как они преобразовывали вертикальное вращение водяного колеса в горизонтальное вращение вала, вращающего верхний жернов. Акведук Барбегал и мельницы, построенные в конце первого века н. э., имели воду, текущую по 19-метровой горной тропе, приводящей в движение 16 отдельных водяных колес. Мельница была способна перерабатывать около 3 тонн зерна в час. На нем работали сотни человек, и он производил достаточно муки, чтобы обеспечить до 40 000 человек в день.
ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Римляне были первыми, кто использовал передовые технологии в горнодобывающей промышленности. На римских рудниках вокруг них часто строили несколько акведуков с гигантскими резервуарами и машинами на водной основе, такими как штамповочные мельницы и отбойные молотки. Гигантские резервуары использовались для добычи полезных ископаемых методом, называемым замалчиванием. Замалчивание состояло в высвобождении большого количества воды, чтобы смыть землю и обнажить ценные минеральные породы внизу. При другом способе добычи, таком как тушение пожара, вода из этих резервуаров высвобождалась для разрушения породы, которая ранее была нагрета.
Для дробления добытой руды на мелкие кусочки перед дальнейшей переработкой использовались штамповочные мельницы с водяным приводом и отбойные молотки. Следы технологии добычи полезных ископаемых, использовавшейся римлянами, все еще можно найти в таких местах, как Лас-Медулас в Испании и Долаукоти в Великобритании. На участке Долаукоти было не менее пяти длинных акведуков.
ОРУЖИЕ
Римляне обладали грозным оружием, которое на протяжении веков давало им преимущество на поле боя и позволяло завоевывать обширные территории. Артиллерийское оружие, такое как баллиста а онагр, используемый как в оборонительных, так и в наступательных ролях в осадной войне, был самым страшным и технологически продвинутым оружием в римском арсенале.
Тот баллиста (от греческого слова баллистра , что означает арбалет) возник в Греции и состоял из двух горизонтальных арбалетоподобных рычагов, вставленных в скрученную веревку из сухожилий, конского волоса или кишок, прикрепленную к прямоугольной деревянной раме. У него был ползунок, прикрепленный к вертикальной стойке, проходящей через прямоугольную раму, которую солдаты загружали свинцовыми дротиками или тяжелыми сферическими камнями. Тот баллиста был приведен в боевое положение, оттянув тетиву с помощью пары лебедок.
Римские инженеры значительно улучшили баллиста конструкция путем добавления ряда металлических компонентов, которые не только сделали баллиста легче и проще в сборке, но также улучшил его точность, увеличив мощность примерно на 25%. Самый большой баллисты были также самыми могущественными. Они могли иметь оружие длиной от 1 до 1,2 м (от 3 до 4 футов) и запускать дротики на расстояние примерно 450 м (от 450 до 500 ярдов). Тот баллиста был очень точен, особенно с близкого расстояния. Он мог легко пробить бронежилет солдата с достаточной силой, чтобы убить его мгновенно. Римские инженеры также изобрели карробаллиста , а баллиста установленный на тележке, которая добавляла подвижности оружию. Это дало каждому легиону огромную огневую мощь на поле боя, так как каждый легион продвигал 55 из этих мобильных баллисты в бой.
Онагр представлял собой одноручную торсионную катапульту, которая могла запускать гораздо более тяжелые снаряды, чем баллиста с точностью, хотя и с меньшей дальностью (приблизительно 300-400 м). В то время как баллиста имея множество движущихся частей, которые могли сломаться или выйти из строя, онагер имел более простую конструкцию, что делало его более надежным и простым в эксплуатации. Он состоял из большой горизонтальной рамы, прочно установленной на земле, и вертикальной рамы с мягким буфером спереди. Горизонтальная рама была натянута, скручена веревками из шерсти животных или сухожилий. Рука с перевязью, удерживающей снаряд, была помещена на скрученный пучок веревок и нажата на натяжение веревок лебедкой. Затем рука освобождалась с помощью спускового механизма, снимающего напряжение и бросающего большой снаряд (это мог быть сферический камень весом до 25 кг), обычно поджигаемый горючим веществом. Его воздействие и последующие пожары могут обрушиться на вражеские укрепления и вызвать большие разрушения.
Конструкция римского онагра даже считается учеными более изобретательной, чем одноручные катапульты Средневековья, из-за его пращи, которая увеличивала эффективную длину стрелы без добавления какого-либо значительного веса. Римляне не могли вести в бой этих больших онагров, потому что они весили до четырех тонн. Вместо этого они были построены на месте, на мягких платформах, чтобы их отдача не размолола землю под ними и не сделала их неустойчивыми.
https://www.worldhistory.org/Roman_Engineering/
Загрузка...
