Римляне известны своими замечательными инженерными достижениями, будь то дороги, мосты, туннели или их впечатляющие водопроводы , Их конструкции, многие из которых до сих пор стоят, являются свидетельством их превосходных инженерных навыков и изобретательности. Римский 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, при этом изобрели машины, в которых использовалась сила воды. Римская инженерия достижения принесли много богатства и процветания, улучшая повседневную жизнь римлян и помогая Рим сохранить свое доминирование в Европа и Средиземное море на века.
акведуков
Акведуки уже существовали в Ближний Восток за века до строительства первого Рима акведук Аква Аппиа в 312 г. до н.э. Римляне, однако, представили много инноваций, которые позволили им построить акведуки в беспрецедентных масштабах. Акведуки состояли из трубопроводов, туннелей и трубопроводов, доставляющих воду из отдаленных источников и гор в города и города. 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 уклоном вниз для потока воды. Другие нововведения включали использование аркад для транспортировки воды по долинам и низменной местности с широким использованием бетона и водонепроницаемых цементных покрытий. Еще одним нововведением стало использование отстойников через равные промежутки времени для регулирования подачи воды.
Акведуки могут быть длиной более 100 километров. Например, Аква Марсия, построенная в 144-140 гг. До н.э., находилась под землей примерно на 91 км (57 миль) под землей, а затем на 10 км (6 миль) над землей на субструктурах и аркадах, прежде чем она достигла город Рима
Акведуки должны были регулярно поддерживаться, поскольку мусор накапливался в их каналах, и утечки развивались за эти годы. К середине Принципа в Риме была большая и сложная водная сеть с поперечными связями акведука, которая обеспечивала непрерывную подачу воды, даже если один акведук ремонтировался.
МОСТЫ
Уже во втором веке до нашей эры римляне построили в Риме большие и великолепные каменные мосты, такие как Понс Эмилия длиной 135 метров (443 фута). В первых каменных мостах использовались каменные блоки, скрепленные железными зажимами. К середине 2-го века до нашей эры 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 опоры 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 заполнены бетоном, чтобы сделать пирсы.
Римские строители также были первыми, кто полностью осознал структурные преимущества арки. Мосты имели арки, состоящие из отдельных арочных камней (длиннее на одном конце, чем другой), называемых вууарами , которые эффективно распределяли вес мостов. Такие арочные конструкции сделали мосты более прочными и позволили значительно увеличить пролеты мостов. Например, мост Алькантара, который до сих пор стоит сегодня, имеет длину 182 м (597 футов), арки шириной 29 м (95) и огромные вууары, каждая весом до восьми тонн. Сотни римских мостов, которые до сих пор существуют по всей Европе, являются свидетельством их невероятной прочности и надежности.
ТОННЕЛИ
Римляне выкапывали туннели для водных акведуков и дорог всякий раз, когда сталкивались с такими препятствиями, как холмы или горы. Строительство туннеля было сложной задачей не только потому, что на раскопки могли уйти годы, но и потому, что геодезисты должны были убедиться, что оба конца туннеля правильно встречались в центре.
Наиболее распространенным методом строительства туннелей был метод каната , разработанный персами в начале первого тысячелетия до нашей эры. Туннель был проложен прямо с помощью ряда столбов, проложенных над холмом, и с помощью регулярных копаний вертикальных шахт. Валы обеспечили, чтобы туннель не отклонялся от заданной траектории, и обеспечили вентиляцию рабочих.
Метод встречных раскопок был методом, используемым для копания в высоких горах. Рабочие вырыли туннель с обеих сторон горы и встретились в центральной точке. Этот метод строительства требует большего планирования и большего знания геодезии и геометрии. Строителям приходилось постоянно проверять направление движения туннеля, например, оглядываясь назад на свет, который проникал через устье туннеля. Вентиляция, особенно для длинных туннелей, также была проблемой, поскольку шахты не могли быть легко выкопаны вниз с вершины горы. Требуемое время строительства зависело от типа добываемой породы и типа туннеля. Например, туннели с шахтами могут быть построены гораздо быстрее.
Когда камень был твердым, римляне использовали технику, называемую тушение огнем. Это заключалось в нагревании камня огнем, а затем внезапном охлаждении его холодной водой, чтобы он треснул. Строительство туннелей может занять годы, если не десятилетия, даже с тысячами рабов. Например, для строительства туннеля длиной 6 км (3,7 мили), который император Клавдий построил в 41 году н.э., чтобы осушить озеро Фусин ( Lacus Fucinus ), потребовалось 11 лет, чтобы построить около 30 000 рабочих.
ДОРОГИ
Римляне имели протяженную дорожную сеть, простирающуюся от северного Англия на юг Египет общей протяженностью не менее 120000 км (74 565 миль) в течение империя , Римские дороги были созданы для путешествий, сделка и сохранить контроль над обширными территориями Империи. Они способствовали быстрому развертыванию армий при необходимости.
Главная цель дороги состояла в том, чтобы соединить как можно более прямой путь между двумя городами, часто на расстоянии сотен километров друг от друга. Via Appia, построенная в 312 году до н.э., соединяла Рим с Капуей (190 км друг от друга или 118 миль), в то время как важные города вдоль ее пути были доступны только через ответвления. Строительство римских дорог потребовало колоссальных инженерных работ, потому что не только мосты и туннели, но и виадуки должны были быть построены там, где дороги сталкивались с серьезными препятствиями. Дорожное строительство также включало массивные земляные работы, транспортировку материалов для обратной засыпки и выравнивания на большие расстояния, а также огромные гидравлические проекты для отвода воды и мелиорации.
Римские дороги были построены, сначала устанавливая бордюрные камни, выкапывая длинную яму между ними, которая была на всю ширину дороги, а затем покрывая ее камнями или гравием. Слой гравия был уплотнен, и был добавлен слой более мелкого гравия. Дорога была вымощена крупными многоугольными каменными плитами. Из-за слоя гравия ниже, римские дороги были в состоянии противостоять замерзанию и наводнениям и требовали относительно небольшого обслуживания. Кроме того, поверхность дороги имела небольшие наклоны, так что дождевая вода могла течь к бордюрам с обеих сторон.
Вехи (от milia passum на латыни, означающем 1000 шагов) также были расположены вдоль дороги с интервалом в одну милю. Это были тяжелые колонны высотой 1,5 м (5 футов), в которых указывалось количество миль, расстояние до Рима и имена чиновников, которые строили дорогу.
РИМСКИЙ БЕТОН
Одним из наиболее важных римских вкладов в технологии строительства было изобретение бетона. Бетон позволил для строительства впечатляющих зданий, таких как Пантеон и влияние на строительство мостов и портов. Римский бетон или opus caementicium был изобретен в конце третьего века до нашей эры, когда строители добавили вулканическую пыль под названием пуццолана в раствор 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, названный «Конкретной революцией», в которой стремительно были представлены достижения 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 конструкций, подверженных воздействию погоды. Римляне также освоили подводный бетон к середине первого века нашей эры, что позволило построить такие гавани, как в городе Кейсария , Подводный бетон был достигнут путем смешивания однокомпонентной извести с двухкомпонентным вулканическим пеплом и помещения смеси в вулканический туф или в небольшие деревянные ящики. Затем смесь будет гидратироваться морской водой, чтобы вызвать химическую реакцию выделения / затвердевания бетона.
Мы могли бы спросить, был ли римский бетон лучше современного бетона или современного портландцемента. Недавние исследования американских и итальянских ученых показали, что римский бетон был значительно лучше. Проанализировав римские гавани в Средиземном море, они обнаружили, что римский бетон остался нетронутым после 2000 лет постоянного обстрела морем. Портландцемент, напротив, начинает разрушаться после 50 лет воздействия морской воды. По словам этих ученых, портландцемент не связывает так же хорошо, как римский бетон, и начинает трескаться через несколько десятилетий, поскольку в нем отсутствуют смеси извести и вулканического пепла римского бетона.
Мельницы и водные 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 механизма качания, чтобы контролировать тонкость получаемого порошка. Самые основные мельницы использовали силу человека или животных. Например, mola asinaria, датируемая 300 г. до н.э., была базовой вращающейся мельницей, управляемой рабами или слепыми лошадьми, ослами или мулами.
Римляне также изобрели водяную мельницу с горизонтальным или вертикальным водяным колесом в середине третьего века до нашей эры. Водяные мельницы использовали речную воду или воду под высоким давлением из высокого резервуара (или соседнего акведука). Мощность воды, попадающей в колеса, часто регулировалась системой резервуаров и труб. Вертикальные водяные колеса были наиболее сложными, поскольку они преобразовывали вертикальное вращение водяного колеса в горизонтальное вращение вала, поворачивающего верхний жернов. Барбегальский акведук и мельницы, построенные в конце первого века нашей эры, пропускали воду через 19-метровую трассу для спуска, приводя в движение 16 отдельных водяных колес. Мельница могла перерабатывать около 3 тонн зерна в час. На нем работали сотни человек и производилось достаточно муки, чтобы обеспечить до 40 000 человек в день.
У римлян были другие водные устройства, используемые для распиливания дерева, камней и для дробления металл руды. Лесопильные заводы имели камнерезные пилы, приводимые в движение водяными колесами с помощью кривошипа и соединительной оси. Отбойные молотки, в которых использовались водяные колеса, кулачки и молотки, использовались в горнодобывающих регионах для дробления руды на мелкие куски.
ГОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Римляне были первыми, кто использовал передовые технологии в горных работах. У римских рудников часто было множество акведуков, построенных вокруг них с гигантскими резервуарами и машинами, работающими на воде, такими как штамповочные мельницы и триммеры. Гигантские танки использовались в методе добычи, называемом замалчиванием Хушинг состоял из высвобождения большого количества воды, чтобы смыть землю и обнажить ценные минеральные породы внизу. В другом методе добычи, таком как тушение пожара, вода из этих резервуаров выпускалась для разрушения породы, которая была предварительно нагрета.
Для дробления добытой руды на мелкие кусочки перед дальнейшей обработкой использовались водяные штамповочные мельницы и молотки. Следы технологии добычи, используемой римлянами, все еще можно найти в таких местах, как Лас-Медулас в Испании и Долаукоти в Великом Великобритания , На участке Долаукоти было не менее пяти длинных акведуков.
ОРУЖИЕ
У римлян было грозное оружие, которое веками давало им преимущество на поле битвы и позволяло им завоевать огромные территории. Артиллерийское оружие, такое как баллиста и онагр, используется как в оборонительных, так и в наступательных ролях в осаде военное дело были самым страшным и технологически совершенным оружием в римском арсенале.
Баллиста (из греческий Слово баллистра , означающее арбалет) произошло от Греция и состоял из двух горизонтальных арбалеподобных рук, вставленных в скрученную веревку из сухожилия, конского волоса или кишки, прикрепленную к прямоугольной деревянной раме. Он имел ползунок, прикрепленный к вертикальной стойке, проходящей через прямоугольную раму, которую солдаты загружали свинцовыми дротиками или тяжелыми сферическими камнями. Баллиста была переведена в вооруженное положение, оттянув тетиву парой лебедок.
Римские инженеры значительно улучшили конструкцию баллисты , добавив ряд металлических компонентов, которые не только сделали баллисту легче и проще в сборке, но и повысили ее точность, увеличив мощность примерно на 25%. Самые большие баллисты были также самыми сильными. Они могут иметь длину от 1 до 1,2 м (от 3 до 4 футов) и запускать дротики на расстоянии примерно 450 м (от 450 до 500 ярдов). Баллиста была очень точной, особенно с близкого расстояния. Он мог легко пробить бронежилет солдата с достаточной силой, чтобы убить его мгновенно. Римские инженеры также изобрели карробаллисту , баллисту, установленную на тележке, которая добавляла мобильности оружию. Это дало каждому легиону огромную огневую мощь на поле битвы, так как каждый легион продвигался по 55 из этих мобильных баллистов в боевой ,
Онагр представлял собой торсионную катапульту с одной рукой, которая могла с большой точностью запускать более тяжелые снаряды, чем баллисты , хотя и с меньшей дальностью (около 300–400 м). В то время как у баллисты было много движущихся частей, которые могли сломаться или выйти из строя, онагр 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 имела вытянутые, скрученные веревки, сделанные из волос животных или сухожилий. Рука со стропом, удерживающим снаряд, была помещена на скрученный веревочный пучок и прижата лебедкой к натяжению веревки. Затем руку отпускали с помощью спускового механизма, который снимал напряжение и швырял большой снаряд (это мог быть сферический камень весом до 25 кг), обычно поджигаемый горючим веществом. Это воздействие и последующие пожары могут врезаться в вражеские укрепления и привести к большим разрушениям.
Конструкция римского онагра даже считается учеными более изобретательной, чем однорукие катапульты средневековья из-за его стропы, которая увеличивала эффективную длину строповочного рукава без добавления какого-либо значительного веса. Римляне не могли втянуть этих крупных онагров в бой, потому что они весили до четырех тонн. Вместо этого они были построены на месте, на мягких платформах, чтобы их отдача не растерла землю под ними и не сделала их неустойчивыми.
Эта статья была проверена на точность, надежность и соответствие академическим стандартам до публикации.
