Древнеримская инженерия

Реконструкция римского Полиспаста высотой 10,4 м (34 фута) в Германии.

Древние римляне славились своими передовыми инженерными достижениями. Технология подачи проточной воды в города была разработана на востоке. но преобразованный римлянами в технологию, немыслимую в Греции. Архитектура Рима находилась под сильным влиянием греческих и этрусских источников.

Римские дороги

Схема строительства римской дороги

Основная статья: Римские дороги

Римские дороги были построены так, чтобы защитить их от наводнений и других опасностей окружающей среды. Некоторые дороги, построенные римлянами, используются до сих пор.

Существовало несколько вариантов стандартной римской дороги. Большинство дорог более высокого качества состояли из пяти слоев. Нижний слой, называемый павиментумом , имел толщину в один дюйм и был сделан из раствора. Над ним находились четыре слоя каменной кладки. Слой непосредственно над павиментумом назывался статуменом . Он был толщиной в один фут и был сделан из камней, скрепленных цементом или глиной.

Выше располагался руденс , сделанный из десяти дюймов утрамбованного бетона. Следующий слой, ядро , состоял из двенадцати-восемнадцати дюймов последовательно уложенных и прокатанных слоев бетона. суммарные корки Поверх руденов укладывались из силекса или лавовых многоугольных плит диаметром от одного до трех футов и толщиной от восьми до двенадцати дюймов. Окончательная верхняя поверхность изготавливалась из бетона или хорошо отшлифованного и подогнанного кремня.

Обычно, когда дорога встречала препятствие, римляне предпочитали найти решение препятствия, а не перенаправлять дорогу вокруг него: мосты строились через водные пути всех размеров; болотистую местность обрабатывали путем строительства приподнятых дамб с прочным фундаментом; холмы и обнажения часто прорезали или прокладывали туннели, а не обходили их (туннели были построены из прямоугольных блоков твердой породы).

Акведуки

Основная статья: Римский акведук

Акведук в Сеговии , Испания.

Тысяча кубических метров (260 000 галлонов США) воды доставлялась в Рим по одиннадцати различным акведукам каждый день. Потребление воды на душу населения в Древнем Риме соответствовало уровню потребления воды в современных городах, таких как Нью-Йорк или современный Рим. Большая часть воды предназначалась для общественного использования, например, для ванн и канализации. De aquaeductu — исчерпывающий двухтомный трактат об акведуках Рима I века, написанный Фронтином .

Акведуки могли простираться на 10–100 км (10–60 миль) в длину и обычно спускались с высоты 300 м (1000 футов) над уровнем моря у источника до 100 м (330 футов), когда они достигали водоемов вокруг. город. Римские инженеры использовали перевернутые сифоны для перемещения воды по долине, если считали нецелесообразным строить приподнятый акведук. Римские легионы несли большую ответственность за строительство акведуков. Обслуживание часто выполнялось рабами.

Римляне были одной из первых цивилизаций, использовавших силу воды. Они построили одни из первых водяных мельниц за пределами Греции для помола муки и распространили технологию строительства водяных мельниц по всему Средиземноморскому региону. Знаменитый пример имеет место в Барбегале на юге Франции, где не менее 16 мельниц, построенных на склоне холма, работали с помощью одного акведука, выход из которого питал мельницу, расположенную ниже в каскаде.

Они также были опытными в горнодобывающей промышленности, строительстве акведуков, необходимых для снабжения оборудования, используемого при добыче металлических руд, например, гидравлической добычи , и строительстве резервуаров для хранения воды, необходимой на вершине шахты. Известно, что они также были способны строить и эксплуатировать горнодобывающее оборудование, такое как дробильные мельницы и обезвоживающие машины. Вертикальные колеса большого диаметра римского производства для подъема воды были обнаружены в шахтах Рио-Тинто на юго-западе Испании. Они принимали активное участие в разработке золотых ресурсов, таких как Долаукоти на юго-западе Уэльса и на северо-западе Испании, стране, где добыча золота развивалась в очень больших масштабах в начале первого века нашей эры, например, в Лас Медулас. .

Мосты

Мост Алькантара , Испания

Основная статья: Римский мост

Римские мосты были одними из первых больших и прочных мостов, когда-либо построенных. Они были построены из камня, используя арку в качестве основной конструкции. Наиболее часто используемый бетон. Построенный в 142 году до нашей эры Понс Эмилий , позже названный Понте Ротто (сломанный мост), является старейшим римским каменным мостом в Риме, Италия.

Самым большим римским мостом был мост Траяна через нижний Дунай, построенный Аполлодором Дамасским , который на протяжении более тысячелетия оставался самым длинным мостом, построенным как по общей длине, так и по длине пролета. Обычно они находились на высоте не менее 18 метров над поверхностью воды.

Примером временного строительства военных мостов являются два моста Цезаря через Рейн .

Плотины

Римляне построили множество плотин для сбора воды, например, плотины Субиако , две из которых питали Анио Новус , крупнейший акведук, снабжающий Рим. По общему мнению, одна из плотин Субиако была самой высокой из когда-либо обнаруженных или предполагаемых. Они построили 72 плотины в Испании, например, в Мериде , и многие другие известны по всей империи. В одном месте, Монтефурадо в Галисии , они, похоже, построили дамбу через реку Сил, чтобы обнажить россыпные месторождения золота в русле реки. Это место находится недалеко от впечатляющего римского золотого рудника Лас Медулас .

В Британии известно несколько земляных плотин, в том числе хорошо сохранившийся экземпляр из римского Ланчестера, Лонговициум , где она, возможно, использовалась в кузнечном или плавильном деле в промышленных масштабах , судя по грудам шлака, найденным на этом месте в северной Англии. Резервуары для хранения воды также распространены вдоль систем акведуков, и известны многочисленные примеры только из одного места — золотых рудников в Долаукоти на западе Уэльса . Каменные плотины были распространены в Северной Африке и обеспечивали надежное водоснабжение из вади за многими поселениями.

Архитектура

Колизей ​ в Риме .

Основная статья: римская архитектура

Здания и архитектура Древнего Рима впечатляли. был Большой Цирк Например, достаточно большим, чтобы его можно было использовать в качестве стадиона. Колизей также представляет собой образец римской архитектуры во всей ее красе. Колизей, один из многих стадионов, построенных римлянами, демонстрирует арки и изгибы, обычно присущие римским зданиям.

Пантеон в Риме до сих пор является памятником и гробницей, а термы Диоклетиана и термы Каракаллы примечательны своей сохранностью: первые до сих пор имеют неповрежденные купола . Такие массивные общественные здания были скопированы во многих провинциальных столицах и городах по всей империи, а общие принципы их проектирования и строительства описаны Витрувием , писавшим на рубеже тысячелетий, в своем монументальном труде «Об архитектуре» .

Особенно впечатляла технология, разработанная для бань, особенно широкое использование гипокауста для одного из первых типов центрального отопления, разработанных где-либо. Это изобретение использовалось не только в больших общественных зданиях, но и распространилось на домашние постройки, такие как многочисленные виллы , построенные по всей Империи.

Материалы

Наиболее распространенными материалами были кирпич , камень или каменная кладка , цемент , бетон и мрамор . Кирпич имел множество различных форм. Изогнутые кирпичи использовались для строительства колонн, а треугольные кирпичи — для строительства стен.

Мрамор был в основном декоративным материалом. Август однажды хвастался, что превратил Рим из города кирпича в город мрамора. Первоначально римляне привозили мрамор из Греции, но позже нашли свои собственные карьеры в северной Италии.

Цемент изготавливался из гашеной извести (оксида кальция), смешанной с песком и водой. Римляне обнаружили, что замена или дополнение песка пуццолановой добавкой , такой как вулканический пепел, позволяет получить очень твердый цемент, известный как гидравлический раствор или гидравлический цемент . Они широко использовали его в таких сооружениях, как здания, общественные бани и акведуки, гарантируя их выживание в современную эпоху.

Горное дело

Дренажное колесо с шахт Rio Tinto.

Римляне были первыми, кто начал разрабатывать месторождения полезных ископаемых, используя передовые технологии, особенно использование акведуков для подачи воды с больших расстояний для облегчения операций на вершине карьера. Их технология наиболее заметна на таких объектах в Британии, как Долаукоти , где они разрабатывали месторождения золота с помощью как минимум пяти длинных акведуков, подключающихся к прилегающим рекам и ручьям. Они использовали воду для поиска руды, высвобождая волну воды из резервуара, чтобы размыть почву и таким образом обнажить коренную породу с видимыми жилами. Они использовали тот же метод (известный как глушение ) для удаления пустой породы, а затем для тушения горячих пород, ослабленных поджогом .

Такие методы могли быть очень эффективны при открытых горных работах, но поджоги были очень опасны при использовании в подземных выработках. Они стали ненужными с появлением взрывчатых веществ , хотя гидравлическая добыча руд до сих пор используется россыпных оловянных . Их также использовали для производства контролируемой подачи для промывки измельченной руды. Весьма вероятно, что они также разработали водяные штамповочные мельницы для дробления твердой руды, которую можно было промывать для сбора тяжелой золотой пыли.

На аллювиальных рудниках они гидравлической добычи широко применяли методы , например, в Лас Медулас на северо-западе Испании. Следы резервуаров и акведуков можно найти на многих других ранних римских рудниках. Методы очень подробно описаны Плинием Старшим в его Naturalis Historia . Он также описал глубокую подземную добычу полезных ископаемых и упомянул о необходимости осушения выработок с помощью водяных колес с обратным выбросом , а реальные примеры были найдены во многих римских шахтах, обнаженных во время более поздних попыток добычи полезных ископаемых. Медные рудники в Рио-Тинто были одним из источников таких артефактов, где в 1920-х годах была найдена серия из 16 штук. Они также использовали винты Архимеда для удаления воды аналогичным способом.

Военная инженерия

Основная статья: римская военная инженерия

Инженерное дело также было институционально укоренено в римской армии, которая, среди прочего, строила форты, лагеря, мосты, дороги, пандусы, частоколы и осадное оборудование. Одним из наиболее ярких примеров строительства военных мостов в Римской республике был мост Юлия Цезаря через реку Рейн . Этот мост был построен всего за десять дней преданной командой инженеров. Их подвиги в дакийских войнах при Траяне в начале II века нашей эры записаны на колонне Траяна в Риме.

Армия также активно участвовала в добыче золота и, вероятно, построила обширный комплекс хранилищ и цистерн на римском золотом руднике Долаукоти в Уэльсе вскоре после завоевания региона в 75 году нашей эры.

Энергетические технологии

Арльский акведук

Мельницы под акведуком

Технология водяного колеса была развита до высокого уровня в римский период, и этот факт засвидетельствован как Витрувием (в «О архитектуре »), так и Плинием Старшим (в «Естественной истории» ). Самый большой комплекс водяных колес существовал в Барбегале недалеко от Арля , где это место питалось каналом от главного акведука, питающего город. Предполагается, что это место состояло из шестнадцати отдельных водяных колес, расположенных двумя параллельными линиями вниз по склону холма. Отток от одного колеса стал входом для следующего в последовательности.

В двенадцати километрах к северу от Арля, в Барбегале, недалеко от Фонвьей , где акведук достиг крутого холма, акведук питал ряд параллельных водяных колес, приводивших в действие мельницу . К северу от мельничного комплекса соединяются два акведука, а также шлюз, который позволял операторам контролировать подачу воды в комплекс. Сохранились значительные остатки каменной кладки водных каналов и фундаментов отдельных мельниц, а также лестницы, поднимающейся на холм, на котором построены мельницы. Мельницы, по-видимому, действовали с конца I века примерно до конца III века. Мощность мельниц оценивается в 4,5 тонны муки в день, что достаточно для обеспечения хлебом 12 500 жителей, населявших в то время город Арелате.

Схема римской лесопилки с водным приводом в Иераполе , Малая Азия .

Лесопилка Иераполиса — римская каменная лесопилка с водяным приводом в Иераполисе , Малая Азия (современная Турция ). Датируется второй половиной III века нашей эры. Лесопилка — самая ранняя известная машина , сочетающая кривошип с шатуном .

изображена Водяная мельница на рельефе на саркофаге Марка Аврелия Аммиана, местного мельника . , водяное колесо приводящее зубчатую Показано в движение две рамные пилы через передачу, разрезающую прямоугольные блоки.

Другие кривошипно-шатунные механизмы без зубчатой ​​передачи археологически засвидетельствованы для водяных каменных лесопилок VI века нашей эры в Герасе , Иордания , и Эфесе , Турция. Литературные ссылки на водяные пилы по мрамору в Трире , ныне Германия , можно найти в поэме Авзония конца 4-го века нашей эры «Мозелла» . Они свидетельствуют о разнообразном использовании гидроэнергии во многих частях Римской империи .

также существовал комплекс мельниц, На Яникуле в Риме питаемых Аква Траяной . Стены Аврелия были перенесены на холм, по-видимому, для того, чтобы включить в себя водяные мельницы, которые использовались для измельчения зерна для обеспечения хлебной мукой города . Таким образом, мельница, вероятно, была построена в то же время или до того, как император Аврелиан (годы правления 270–275 гг. н. э.) построил стены. Мельницы питались из акведука, спускавшегося с крутого холма.

Таким образом, это место напоминает Барбегал , хотя раскопки конца 1990-х годов предполагают, что по конструкции они, возможно, были недооценены, а не переоценены. Мельницы использовались в 537 году нашей эры, когда осаждавшие город готы перекрыли подачу воды. Однако впоследствии они были восстановлены и, возможно, оставались в эксплуатации, по крайней мере, до времен Папы Григория IV (827–844 гг.).

Сообщается о многих других местах со всей Римской империи , хотя многие из них до сих пор не раскопаны.

См. также

• Список римских водяных мельниц
• Римское сельское хозяйство
• Римская металлургия
• Римское горное дело
• Римская технология

Библиография

• Дэвис, Оливер (1935). Римские рудники в Европе . Оксфорд. {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
• Хили, А.Ф. (1999). Плиний Старший о науке и технике . Оксфорд: Кларендон.
• Ходж, Т. (2001). Римские акведуки и водоснабжение (2-е изд.). Дакворт.
• Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф каменной лесопилки с водяным приводом на саркофаге в Иераполисе и его последствия» , Журнал римской археологии , 20 : 138–163, doi : 10.1017/S1047759400005341 , S2CID   161937987
• Смит, Норман (1972). История плотин . Цитадель Пресс.
• Уилсон, Эндрю (2002), «Машины, энергетика и древняя экономика» , Журнал римских исследований , том. 92, стр. 1–32, doi : 10.2307/3184857 , JSTOR   3184857 , S2CID   154629776.

Дальнейшее чтение

• Куомо, Серафина. 2008. «Древние письменные источники по технике и технологии». В Оксфордском справочнике по технике и технологиям в классическом мире . Под редакцией Джона П. Олесона, 15–34. Нью-Йорк: Оксфордский университет. Нажимать.
• Грин, Кевин. 2003. «Археология и технологии». В «Спутнике археологии» . Под редакцией Джона Л. Бинтлиффа, 155–173. Оксфорд: Блэквелл.
• Хамфри, Джон В. 2006. Древние технологии . Вестпорт, Коннектикут: Гринвуд.
• Макнил, Ян, изд. 1990. Энциклопедия истории техники . Лондон: Рутледж.
• Олесон, Джон П., изд. 2008. Оксфордский справочник по технике и технологиям в классическом мире . Нью-Йорк: Оксфордский университет. Нажимать.
• Рилл, Трейси Э. 2013. Технологии и общество в древнегреческом и римском мирах . Вашингтон, округ Колумбия: Американское историческое общество.
• Уайт, Кеннет Д. 1984. Греческие и римские технологии . Итака, Нью-Йорк: Корнельский университет. Нажимать.