Читать книгу История и философия техники - В. З. Черняк, Виктор Захарович Черняк - Страница 12

Первый в мире автомат, работающий при опускании в него денег, был сконструирован в Александрии местным изобретателем Героном Александрийским и предназначался для использования в храмах. Идея механизма состояла в том, что верующему следовало опустить пятидрахмовую бронзовую монету в щель и взамен получить немного воды для ритуального омовения лица и рук перед входом в кран. В конце дня жрицы собирали пожертвования. Нечто подобное делается в некоторых современных римских католических соборах, где люди опускают мелочь в автоматы, чтобы зажглись электрические свечи. Примерно такие же автоматы действуют в некоторых музеях и даже на малолюдных улицах.

Автомат Герона Александрийского работал следующим образом. Монетка падала в небольшую чашечку, которая подвешивалась к одному концу тщательно отбалансированного коромысла. Под ее тяжестью поднимался другой конец коромысла, открывал клапан, и святая вода вытекала наружу. Как только чашечка опускалась, монетка соскальзывала вниз, край коромысла с чашечкой поднимался, а другой опускался, перекрывая клапан и отключая воду.

Впрочем, нечто подобное было изобретено тремя столетиями раньше Филоном Византийским. Это был сосуд со встроенным внутрь довольно загадочным механизмом, позволявшим гостям мыть руки. Над водопроводной трубой была вырезана рука, державшая шар из пемзы. Когда гость брал его, чтобы вымыть руки перед обедом, механическая рука исчезала внутри механизма и из трубы текла вода. Через какое-то время вода переставала течь и появлялась механическая рука с новым куском пемзы, приготовленным для гостя. Можно предположить, что механическое чудо, изобретенное Филоном, работало на тех же принципах, что и автомат; Филон не оставил детального описания своего исключительного изобретения.

Древнегреческий механик Герои Александрийский (конец I – начало II в. до н. э.) был продолжателем давней традиции инженерного искусства, особенно в пневматике и связанных с ней областях. По работам Герона Александрийского можно судить о развитии механики в эпоху поздней Античности. Сам Герои представляет собой фигуру в высшей степени загадочную, никаких биографических сведений о нем неизвестно. Перечень его изобретений ошеломляет – ручные приспособления, такие как самозаправляющаяся масляная лампа, первый паровой двигатель, механические кукольные театры, пожарная машина, новый вид шприца, геодезического инструмента, ставшего прототипом современного теодолита, водяной орган, звучащий при работе ветряной мельницы, и т. д. Хитроумные приспособления, описанные им подробно в серии учебников в I в. н. э., поразительны.

Герои Александрийский написал едва ли не больше всех античных ученых по вопросам механики. Его перу принадлежали «Механика», «Книга о подъемных механизмах», «Пневматика», «Книга о военных машинах», «Театр автоматов» и ряд других. До нас дошли лишь немногие из его сочинений. В книгах Герона «Пневматика» и «Механика» описано множество изобретений такого рода. Основное научное сочинение Герона «Механика» дошло до нас в арабском переводе. Оно состоит из трех книг.

В «Механике» Герои изучает простые машины и их комбинации. При этом он использует понятие момента, но неизвестно, принадлежит ли оно ему или он заимствовал его у других ученых. Кроме простых машин, он описывает также и некоторые механизмы: системы зубчатых колес, системы блоков, полиспасты. Ему известно влияние силы трения, и он рекомендует при работе со сложными механизмами несколько увеличивать прилагаемые к машинам силы по сравнению с расчетными. Однако численно силу трения он не определяет.

Изобретения Герона включают разнообразные автоматы и механизмы для использования в театре и для хитроумных приспособлений в египетских храмах.

Он сконструировал, например, очень любопытный механизм: маленькая певчая птичка сидела напротив огромной совы и была с ней как бы во враждебных отношениях, едва лишь сова отворачивалась от птички, певунья весело, словно бы с чувством освобождения начинала свистеть, но как только сова вновь поворачивалась к ней, птичка сразу же умолкала.

Действие своего механизма Герои осуществил с помощью очень остроумной конструкции. Певчая птичка помещалась на крышке сосуда. В сосуд стекала вода и постепенно вытесняла собою воздух, который, удаляясь по трубочке, издавал свистящий звук. Это и было пение птицы; заполнив сосуд до определенного уровня, вода начинала переливаться и с помощью веревки, перекинутой через блок и прикрепленной концом к валу, поворачивал ось, на которой сидела сова. Поскольку уровень воды в сосуде в это время понижался, воздух по трубке не выходил, и свиста не было. После того как ведро опорожнялось, ось, а вместе с ней и сова возвращалась на исходное положение. Потом игра начиналась сначала: уровень воды в сосуде опять повышался, сова отворачивалась, певчая птичка начинала свистеть.

Гениальному изобретателю Герону Александрийскому принадлежит также самая древняя паровая машина – «эолипил», действовавшая по принципу турбины. Пар из котла поступал по трубке в шар, укрепленный на горизонтальной оси. Вытекая затем из коленчато-изогнутых трубок, пар толкал эти трубки в обратном направлении, и шар начинал вращаться. К сожалению, Геронова паровая турбина в древности осталась только любопытной игрушкой, так как дешевизна труда рабов никого не побуждала к практическому использованию машин. Но самый принцип не заброшен техникой: он применяется при устройстве турбин.

Свойство воды расширяться от нагревания Герои применил также для конструкции автомата, который открывал двери алтаря при зажигании жертвенника.

Герои был выдающимся изобретателем иллюзионных автоматов. Он придумал водяной орган, создал фигуры, делавшие сложные взаимосвязанные движения под аккомпанемент «музыкального ящика».

Герои Александрийский – изобретатель фонтана, носящего его имя, оставил нам описание двух остроумных способов, с помощью которых египетские жрецы обманывали народ, внушая ему веру в чудеса.

Под пустотелым металлическим жертвенником находился скрытый в подземельях механизм, приводящий в движение двери храма. Жертвенник стоял снаружи его. Когда разводили огонь, воздух внутри жертвенника вследствие нагревания сильнее давит на воду в сосуде, скрытом под полом; из сосуда вода вытесняется по трубке и выливается в ведро, которое, опускаясь, приводит в действие механизм, вращающий двери. Изумленные зрители, ничего не подозревающие о скрытой под полом установке, видят перед собой «чудо»: как только на жертвеннике запылает огонь, двери храма, «внемля молитвам жреца», растворяются словно сами собой…

Другое «чудо». Когда на жертвеннике запылает огонь, воздух, расширяясь, выдавит масло из нижнего резервуара в трубки, скрытые внутри фигур жрецов, и тогда масло чудесным образом само подливается в огонь. Но стоило жрецу, заведующему этим жертвенником, незаметно вынуть пробку из крышки резервуара – и излияние масла прекращалось (потому что избыток воздуха свободно выходил через отверстие). К этой уловке жрецы прибегали тогда, когда приношение молящихся было слишком скудно.

Гениальный Герои изобрел для храмов египетского города Александрия автоматически открывающиеся двери – в подарок египетским жрецам.

Двери «сами» открывались, когда жрец зажигал огонь на жертвеннике напротив него. В скрытом под жертвенником металлическом шаре огонь нагревал воздух, тот, расширяясь, проталкивал воду через сифон в огромную бадью, подвешенную на цепях системы весов и шкивов. Когда бадья становилась тяжелее, двери, установленные на осях, поворачивались. Еще одна удивительная вещь происходила, когда огонь на жертвеннике угасал. В результате быстрого охлаждения воздуха в шаре вода засасывалась в сифон другим путем. Опустевшая бадья возвращалась вверх, приводя в обратное движение систему шкивов, и двери торжественно закрывались.