В золотых песках Древнего Египта есть высокие каменные сооружения, называемые обелисками, которые повествуют о величии и доблести ушедшей цивилизации. Эти величественные изваяния ставят перед историками и археологами закономерный вопрос: каким образом эти колоссальные монолиты транспортировались и возводились при кажущейся недостаточности технологий прошлого?
Не затерялись ли в тумане времени какие-нибудь таинственные методы, которыми пользовались древние строители? Возможно ли, что давным давно они разработали гениальные идеи, о которых мы не знаем? Я считаю, что это не так. И мы можем восстановить те средства и методы, которые они могли использовать, опираясь на наши знания о методах строительства.
Содержание
Наземная транспортировка обелисков
Обелиски добывались в каменоломнях, которые зачастую находились на значительном удалении от места их возведения. Транспортировка, как правило, заключалась в том, что от каменоломни до пристани обелиски доставлялись по суше, где перегружались на подходящее судно, которое доставляло их по реке как можно ближе к месту установки. Там строители сгружали обелиск, чтобы затем перевезти его по сухопутному маршруту в пункт назначения.
Сведений о наземных способах транспортировки немного, о речных – чуть больше, но в обоих случаях многие детали остаются неизвестными. Эти детали важны для понимания того, как при тех технических средствах, которыми они располагали, древним египтянам было так “легко” выполнять эти работы. Прежде чем изложить свою точку зрения на то, как же они могли это сделать, проанализируем несколько аспектов.
Общее представление, которое складывается из барельефов и росписей, состоит в том, что транспортировка крупных монолитов осуществлялась путем установки изделия на более или менее прочную деревянную опору с привязанными к ней веревками, которую затем тянуло то количество рабочих, которое было необходимо для перетаскивания груза.
Можно было бы посчитать, что так оно и было, поскольку египтяне не знали колеса, но нет никаких свидетельств использования этого метода при транспортировке таких больших грузов, равно как и регулярного использования животных для этой задачи. Если считать, что колесо не использовалось для транспортировки при возведении обелисков, то возникают некоторые проблемы, которые мы рассмотрим более подробно.
Проблема персонала
Безусловно, маршруты, по которым должен был перемещаться обелиск по суше, были ровными или с пологими склонами и не слишком длинными. Исходя из этого, мы можем определить общую массу груза, который мог бы тащить человек. Если, например, считать, что эта величина составляет около 100 кг, то для сооружения массой 220 т потребуется 2200 рабочих. Этот анализ очень прост, но он говорит нам о том, что количество задействованных людей настолько велико, что сила, создаваемая рабочими, должна была прикладываться через несколько тяговых канатов.
Если мы разместим, например, 20 тяговых канатов, то каждая из них будет обслуживаться 110 рабочими. На каждом тяговом канате должно быть создано усилие 0,40 х 220 / 20 = 4,4 т. Для этого потребуется трос диаметром не менее 75 мм. Чтобы использовать его, рабочие должны были надевать некую обвязку, привязывающую их к канату, чего не показано ни на одном барельефе или рисунке.
Существует только два геометрических способа транспортировки обелиска волоком.
В случае продольного расположения объекта вдоль дороги 20 тяговых канатов должны иметь одинаковую длину, а также должны быть использованы большие транспортные сани, которые сложно построить и обслуживать. Такой транспортный поезд растянулся на более 150 метров вдоль дороги.
Второй способ предполагает перемещение обелиска путем установки его перпендикулярно направлению дороги (крест-накрест). В этом случае придется разместить несколько небольших саней, что затруднит их изготовление и перемещение. Тяговые канаты в этом случае не будут иметь одинаковую длину из-за переменного веса камня. Пространство, занимаемое транспортным поездом, теперь будет переменным, но максимальное расстояние все равно составит около 150 м.
В обоих случаях ширина, занимаемая транспортом, была бы больше 20 метров. Следовательно, и колея, по которой будет двигаться обелиск, должна быть такой же ширины. Сохранившиеся транспортные пути достигали бы значительной ширины. Дорога на всем протяжении маршрута должна была быть чистой, без препятствий и выровненной. Но использовать эту систему для извлечения обелиска из котлована в каменоломне невозможно.
Задача о санной повозке
Единственным графическим изображением такого типа транспортировки массивных грузов является изображение в гробнице номарха Джехутихотепа, где можно увидеть большую статую на санях, запряженной несколькими вереницами рабочих. Независимо от достоверности количества изображенных людей, тянущих статую, в этом изображении нам интересна прочность саней-тележки. Поскольку именно этот элемент поддерживает тяговые усилия, а также должен выдерживать усилия, возникающие при изменении направления движения, и, кроме того, должен передавать умеренное контактное напряжение с поверхностью, чтобы обеспечить скольжение.
Чтобы сделать два (а может быть, и больше) бруса, поддерживающих обелиск целиком, потребовались бы довольно большие деревья. Наверняка это была бы конструкция из нескольких скрепленных частей, что означало бы ее ослабление. При этом узлы поперечин испытывали бы большие нагрузки при изменении направления движения. Эти усилия по укреплению могли быть очень важны в процессах погрузки и разгрузки судна.
Можно провести сравнение с тем, что могли представлять собой транспортные салазки стандартного блока корпуса Великой пирамиды. Поскольку это был элемент с практически одинаковой геометрией в обоих направлениях, изменения траектории его движения не представляли проблем. А вот для конструкции саней это было серьезное испытание.
Проблемы, связанные с изменением направления движения
Для изменения траектории, в случае если транспортировка осуществляется в продольном направлении, необходимо одновременно с тянущими силами создавать очень значительные поперечные силы, которые создавали бы весьма заметные усилия в транспортных санях-тележке.
Могли возникнуть трудности при резких поворотах, которые наверняка бы потребовались при подходе к погрузочной платформе. Даже подойти к ней вплотную могло оказаться невозможным. Такелаж 20 грузовых тросов требует элементов для поддержания разделения между ними с помощью какого-либо хомута, при изменении натяжения в этих канатах, что значительно усложняет работу.
Следовательно, мы видим, что, несмотря на возможность использования такой системы, при ее чрезмерной длине, жесткости и необходимости решения проблемы изменения траектории, у этого способа транспортировки обелиска есть ряд недостатков.
Эти три проблемы, а возможно, и другие, заставляют серьезно усомниться в целесообразности использования метода открытого волочения. Возможно, система, представленная в гробнице Джехутихотепа, ошибочно обобщается как общепринятая в прошлом.
Более подходящая форма транспортировки обелисков
Применение этого способа транспортировки к объекту, отличному от упомянутой статуи, представляется не самым лучшим вариантом. Транспортному поезду требуется меньшая площадь занимаемого пространства, чтобы перемещать заготовку в карьере и менять направление по пути, приближая ее к кораблю для погрузки.
Логичнее было бы транспортировать кусок камня не продольно, а поперек дороги. Сани, расположенные перпендикулярно изделию, были бы более удобны при приложении усилий и полностью решили бы проблему погрузки и выгрузки монолитов на корабль. Обелиск размещается на нескольких салазках с относительно короткими канатами. Для таких салазок было бы проще добиться прочности, требуемой для усилий, возникающих в особых ситуациях при транспортировке. Можно было бы проще решить две упомянутые выше проблемы: транспортной тележки и удобства перемещения на поворотах.
Но даже в этом случае проблема загрузки на судно остается трудноразрешимой после прибытия изделия в речной док. По-видимому, должна была существовать какая-то система, облегчающая маневры погрузки и разгрузки за счет приложения соответствующих сил. О том, как осуществлялась погрузка и разгрузка, говорилось много. Предполагалось, что использовались каналы, в которых размещались лодки, которые поднимались при разливе реки и рабочие в это время грузили обелиск. Были и другие более или менее изобретательные мысли, но все эти гипотезы предполагают размещение объекта с вереницей рабочих, что в большинстве случаев не могло сработать.
Фундаментальная проблема заключается в анализе того, может ли существовать альтернатива человеческой тяговой силе с этой технологией, которую можно было бы использовать и которая разрешила бы ситуации погрузки и разгрузки корабля в дополнение к ситуациям транспортировки. Итак, мы проанализируем способ создания силы тяги, вытекающий из самого основания канатов.
Формирование растягивающих усилий
Для того чтобы канат можно было использовать в качестве тяговой линии, к нему необходимо приложить силу. Это усилие может быть создано человеком или несколькими людьми, тянущими за канат, или подвешенным к нему грузом. Однако такой способ не подходит для перетаскивания тяжелых объектов.
Существует и другой способ приложения силы – это деформация каната, например, при использовании натяжного устройства. Канаты могут выдерживать большие и переменные деформации, поэтому процедура усиления деформации должна быть безопасной, чтобы можно было развить необходимое усилие. Наилучшим способом получения таких больших деформаций является скручивание каната.
Для этого два каната привязываются к двум неподвижным анкерным точкам, которые, в свою очередь, расположены на опоре, которую мы будем называть “Неподвижной точкой”. Другой конец каната привязан к саням с грузом, который мы хотим переместить.
Силы в канатах развиваются за счет скручивания одного с другим. В зависимости от состояния каната может потребоваться несколько раз перекрутить его, пока он не начнет деформироваться настолько, чтобы правильно создавать усилие.
Веревки свернуты в спираль, диаметр которой аналогичен диаметру самих веревок. При каждом повороте, когда расстояние между конечными точками остается постоянным, веревка должна удлиняться, растягиваясь, чтобы обмотаться вокруг цилиндра. В конце концов, удлинение приводит к возникновению силы, способной тащить сани с грузом.
Когда это произойдет, последующие витки будут тянуть сани с грузом к Фиксированной точке опоры. Количество витков зависит от диаметра каната и его длины. Когда шаг спирали становится слишком мал или усилие, необходимое для выполнения очередного витка, слишком велико, канаты, которые были закреплены в Фиксированной точке, разжимаются. При этом вся деформация восстанавливается, и мы можем перейти к другому циклу.
Конструкция Фиксированной точки и диаметр используемых канатов позволяют развивать ограниченное усилие растяжения. Если требуется большее усилие, то можно расположить столько параллельных канатов, сколько необходимо, а также изменить геометрию объекта, выступающего в качестве точки опоры.
Фиксированная точка должна быть устойчивой как к опрокидыванию, так и к скольжению. Опрокидывание можно легко предотвратить. Трос надо расположить как можно ниже, а его длина будет достаточной для уравновешивания движения с помощью небольшого противовеса. Однако соскальзывание может оказаться проблемой несколько более сложной. Рельеф местности, по которой проходит трасса, может варьироваться от скалы до любой толщи гранулированного материала. Фиксированная точка должна опираться на опорную стенку, которая может быть выполнена из дерева и вкопана в землю.
Инструмент, обеспечивающий скручивание, изготавливается с двумя рычагами, которые минимизируют риск для использующих его рабочих, поскольку при этом развиваются большие усилия, которые могут быть очень опасными. В зависимости от размеров системы, один рабочий на каждом рычаге может развивать достаточно большие усилия.
После того как канаты собраны, начинается процесс скручивания. После нескольких поворотов возникает сила, необходимая для тягового движения. Последующие повороты приближают груз к Фиксированной точке.
Такая система позволяет извлечь обелиск из карьера, транспортировать груз из карьера на погрузочную площадку, а также загружать и разгружать транспортные суда.
Описанный выше процесс демонстрирует надежное решение, позволяющее легко транспортировать большие каменные блоки, в том числе и длинные, с помощью достаточного количества тяговых канатов и без сложного современного оборудования или антигравитационных погрузчиков будущего. Этот метод хорошо работает даже на спусках, если они не слишком крутые. Изменение направления движения при наличии широкого поворота дороги не представляет сложности: достаточно потянуть за одну сторону сильнее, чем за другую.
Сани, используемые для перемещения камней, могут быть достаточно прочными, чтобы выдержать силу, возникающую при поворотах, если грунт более или менее ровный. Эта стратегия также упрощает загрузку и разгрузку лодок, перемещая Фиксированную точку в центр лодки. Кроме того, с помощью этого метода можно перемещать тяжелые объекты, такие как обелиски, в нужные места, например, к храму.
Данное исследование открывает новые возможности для решения загадки о том, как древние египтяне перевозили гигантские обелиски. Оно предлагает новый взгляд и побуждает к более глубокому анализу исторических чудес инженерной мысли древних.
Хасинто Де Ла Рива Гомес — инженер-строитель, специализирующийся на конструкциях и проектах автомагистралей, с большим опытом работы в сфере строительства.
Читайте также: Обычные инструменты или древние передовые технологии? Как египтяне проделывали отверстия в граните?