Древние изобретения

В Скандинавии лыжи применялись в военном деле: лазутчики на лыжах использовались в 1200 г. н. э. норвежским королем Сверре Сигурдсоном в битве при Исене, что неподалеку от Осло. Шесть лет спустя произошел один из самых драматических случаев в норвежской истории: несовершеннолетний король Хаакон Хааконсон был спасен во время гражданской войны двумя телохранителями на лыжах. В их честь в наши дни проводятся ежегодные лыжные кроссы, проходящие по 35-мильному горному пути их побега.

Костяные "коньки"

Древние коньки обычно были уменьшенным вариантом лыж и требовали использования палок при движении. С 1 тысячелетия до н. э. и до средневековых времен они делались из кости. Около 1120 г. н. э. арабский путешественник Шараф Аль-Заман посетил народ юра, который жил вдоль Волги в южной части нынешней России. Он был очень удивлен их странным, но практичным способом передвижения: "Человек не в состоянии идти по таким снегам, пока не привяжет к ногам тонкие бычьи кости и не возьмет в руки пару копий, которые втыкает сзади в снег таким образом, что его ноги скользят по льду: при благоприятном ветре за день он мог передвигаться на большое расстояние".

В конце XII в. коньки в Англии стали известны в качестве развлечения. Их популярность среди лондонской молодежи ярко описана летописцем Уильямом Фицстефаном:

"Другие, более искушенные в зимних забавах, надевают на ноги отполированные кости животных, привязывают их крепко к лодыжкам и держат в руках палки с железны ми наконечниками, которыми они ударяют время от вре мени по льду и передвигаются так быстро, словно летя щая птица или стрела. Иногда по взаимному согласию двое из них, размахивая палками, соревнуются между собой на большой дистанции. Один или оба падают с каким-либо телесным повреждением, однако, если они падают, дви жущая сила бега продолжает нести их на большое рассто яние, и где бы они ни цеплялись головой о лед, он пол ностью сдирает кожу. Иногда при падении можно сло мать ногу или руку, однако они жаждут славы и трениру ются в мнимых сражениях, чтобы вести себя храбро в на стоящих битвах".

Несчастный случай при катании на коньках со святой Ледви, покровительницей конькобежцев, описанный в ее биографии в 1498 г . спустя столетие после происшествия.

Даже с изобретением современных коньков со стальным лезвием, прикрепленным к подошве деревянного башмака, катание на коньках не стало безопасным. Пятнадцатилетняя датчанка по имени Ледви зимой 1395 г., столкнувшись с другим конькобежцем, была сбита с ног и сильно ушиблась. Она удалилась в монастырь и до своей смерти в 1443 г. посвятила себя религии, в результате чего стала святой, покровительницей конькобежцев.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО РАССТОЯНИЯ

Один из основных элементов автомобиля одометр ^[8], должно быть, принадлежит к наиболее широко используемым приборам в мире. Как видно из пристрастия древних людей к картам, они, так же как и мы, стремились узнать точное расстояние между точками назначения. Поэтому неудивительно, что в древнем мире и в средние века было изобретено несколько конструкций одометра.

Китайская книга, относящаяся примерно к 300 г. н. э., описывает приспособление для измерения расстояния при поездках, ссылаясь на то, что описание работы прибора можно найти в труде ранней эпохи династии Хань. К сожалению, этот древний труд утерян. Гораздо позже в книге "Сун Шин", или придворных записях о династии Сун (960— 1279 гг. н. э.), описано изготовление передвижного средства, известного под названием "повозка с барабаном для записи ли" (ли — китайский эквивалент мили).

Первая повозка была сделана инженером Лу Даолонгом в 1027 г. н. э. Когда повозка трогалась с места, основные механизмы приводили в движение систему шестерен из зубчатых колес с цепью. Расстояние дороги измерялось верхней частью устройства следующим образом: последняя из шестерен в системе делала только один оборот, когда весь механизм преодолевал расстояние в один ли. Затем стопор приводил в движение руки механической деревянной фигуры, чтобы она ударяла в барабан каждый раз, когда был пройден один ли. Наличие других зубчатых колес означало, что новая деревянная фигура ударяла в колокол через каждые 10 ли. Несмотря на некоторые математические проблемы, Ван Зендуо, специалисту в области древней китайской науки, в 1950-х гг. по описаниям оригинальных текстов удалось сделать точную рабочую копию устройства.

Римский одометр

Древнейший сохранившийся чертеж одометра в трудах римского архитектора Витрувия до 1981 г. не поддавался расшифровке. В начале I в. до н. э. Витрувий сделал описание одометра (от греческого hodos — "путь" и metron — "мера") как конструкции, которая позволяет нам, путешествуя в коляске, знать, сколько миль мы проехали. Витрувий описывал систему механизмов одометра и разъяснял, каким образом прибор, установленный в верхней части коляски, отмечает пройденный в милях путь: через каждую милю в коробку со звоном падал камень, в конце поездки коробку открывали и, чтобы определить пройденное расстояние, подсчитывали камни.

Описания Витрувия на бумаге, по-видимому, не лишены смысла. Главная шестерня представляла собой колесо с четырьмя сотнями зубцов, которые прокручивались единственным зубом, прикрепленным к главному колесу коляски. Таким образом, 400 оборотов соответствовали одному движению фиксирующего обороты механизма. Однако возникли проблемы при попытках воплотить описание Витрувия в рабочую конструкцию. Даже великий изобретатель эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452—1519 гг.) столкнулся с трудностями. Леонардо, сопоставив расчеты Витрувия и свои собственные, составил два эскиза одометра.

Простоты ради на одном из его рисунков изображены главные зубчатые колеса механизма, на которых было 40 зубцов вместо 400, как в римском тексте. В принципе его конструкция представляла собой правдоподобную рабочую модель. Однако, скорее всего, он понял, что такой механизм, по- видимому, не будет работать при 400 зубцах, даже если колесо будет 6 футов в окружности: такие маленькие зубцы едва ли смогут зацепляться за единственный зубец колеса. Леонардо решил эту проблему на втором рисунке одометра, истолковав "единственный зубец" как червяк или червячную передачу (которая скорее напоминает удлиненный зубец на цилиндре).

Недостаток модели Леонардо, хотя она и работала, заключается в том, что после всех модернизаций она была очень мало похожа на систему зубчатой передачи Витрувия. В 1963 г. профессор А. Дж. Дрэчманн, ученый и эксперт в области классической древней механики, тоже зашел в тупик и объявил, что эти проблемы неразрешимы. Одометр Витрувия был отнесен к древнеримскому "кабинетному изобретению", которое никогда не было реализовано на практике.

Возможно, это не совсем честно по отношению к старому Витрувию. Известно, что другие сложные механизмы, описанные им (см. "Водяные и ветряные мельницы" в разделе Обработка земли и добыча полезных ископаемых и "Клавиатуры" в разделе Спорт и отдых) были изготовлены в сотнях экземпляров. Более того, другая, хотя гораздо более простая, конструкция одометра была описана греко-египетским инженером Героном Александрийским спустя 100 лет после Витрувия. Таким образом, нет никакого основания сомневаться в том, что римский одометр существовал как рабочий механизм.

Проблему разрешил инженер Андре Слисвик, который в 1984 г. развернул новую дискуссию. Витрувий достаточно ясно указал, что этот механизм был "передан (нам) нашими предшественниками". Это наводит на мысль, что он описывал известное ему устройство, которое, вероятно, никогда нс исследовал сам. Имея это в виду, Слисвик все начал сначала. Зубцы древнегреческого счетного устройства с острова Андикитира (см. "Счетные устройства" в разделе Техника и технологии) имели не квадратную форму, с которой был знаком Леонардо, а остроконечную треугольную. Используя зубцы этой формы, добавив глубокую бороздку к колесу с единственным зубцом и расположив его под углом в 50 градусов по отношению к колесу с 400 зубцами, Слисвик решил задачу. Добавление второго одиночного зубца на широкое колесо позволило ему управлять третьим горизонтальным колесом на верху механизма.