Сверление, пиление и шлифовка камня

По мере усложнения хозяйственной деятельности человек стал испытывать нужду в более совершенных инструментах с тщательно отделанными лезвиями. Изготовление их требовало новых приемов в обработке камня. Около восьми тысяч лет назад люди освоили технику пиления, сверления и шлифовки. Эти открытия были настолько важны, что вызвали настоящую революцию в развитии общества, названную неолитической революцией.

Пилить человек научился тогда, когда заметил, что зазубренный нож режет лучше, чем гладкий. Как известно, действие пилы основано на том, что ее резцы, или зубья, при движении полосы последовательно проникают в материал и снимают в нем слой определенной глубины. Получается как бы система ножей. Древнейшая дошедшая до нас примитивная пила была целиком изготовлена из кремня. Работа на ней требовала больших физических усилий, но позволяла успешно справляться с распилкой дерева и кости. Пиление камня отнимало еще больше времени и сил. Оно развивалось постепенно, однако только в эпоху неолита эта техника получила широкое распространение. Пилой обычно служила кремневая зубчатая пластинка, под которую подсыпали смоченный водой кварцевый песок. Пиление редко было сквозным. Обычно мастер делал только глубокий надпил, а затем рассчитанным ударом деревянной колотушки разламывал камень на две части. Благодаря пилению людям стали доступны правильные геометрические формы изделий, что было очень существенно при изготовлении инструментов.

Одновременно с пилением развивалась техника сверления камня. Этот прием был очень важным при изготовлении составных инструментов. Люди давно заметили, что самые удобные и прочные топоры получаются тогда, когда рукоятка плотно забивается в отверстие самого топора, а не привязывается к нему. Но как сделать правильное отверстие в твердом камне? Ответ на этот важный вопрос был многие тысячелетия скрыт от человека. Как и в случае с пилением, древние мастера освоили сначала сверление мягких материалов. В древнейшие времена, когда человеку нужно было сделать отверстие в дереве или кости, он прибегал к выбиванию. По крайней мере, именно таким способом еще недавно делали отверстия некоторые примитивные народы. Возможно, что именно при этой операции, вращая в отверстии каменный пробойник, древний мастер обнаружил, что высверливание требует гораздо меньших усилий. Сверление имело еще и то важное преимущество, что позволяло делать отверстие в твердых и хрупких материалах. Первое сверло, по‑видимому, представляло собой обыкновенную палку, к концу которой было приделано каменное острие. Мастер просто катал ее между ладоней.

Значительный сдвиг в сверлении произошел после того, как в неолитическую эпоху был изобретен лучковый способ, при котором вращение сверла достигалось за счет поворота лука. Одной рукой мастер покачивал лук, а другой прижимал сверло сверху. Затем каменное сверло стали заменять полой костью животного крупного диаметра. Внутрь нее засыпался кварцевый песок, игравший роль абразива. Это было принципиальное и очень важное усовершенствование, значительно расширившее возможности сверления. В ходе работы песок постепенно просыпался из полости сверла под края коронки и медленно истирал просверливаемый камень. Поскольку успех сверления во многом зависел от силы нажима, позже стали применять искусственные утяжелители.

Когда же пиление и сверление было дополнено шлифовкой, древний человек полностью овладел всей технологией обработки камня. Отныне для него не было ничего невозможного — он мог придавать изделию любую желательную форму и при этом грани всегда оставались гладкими и ровными. Существенное отличие шлифовки камня от других способов обработки заключалось в том, что можно было удалять материал очень малыми и ровными слоями, причем одновременно со всей поверхности заготовки. Благодаря этому открылась возможность создавать инструменты правильных геометрических форм с гладкой поверхностью. Шлифовка позволяла обрабатывать материал любой формы, строения и твердости. На ранних этапах заготовку, видимо, просто шлифовали о шершавый камень. Затем между заготовкой и шлифовальным камнем стали подсыпать кварцевый песок. Это заметно ускорило процесс обработки. Наконец, был освоен процесс мокрой шлифовки, когда шлифовальную плиту обильно и часто поливали водой. Таким образом время шлифовки даже очень твердой заготовки сократилось до нескольких часов (так, по наблюдениям Семенова, на изготовление шлифованного топора из нефрита уходило до 25 часов непрерывной работы). Для окончательной отделки и полировки древние мастера в некоторых местах применяли очень мелкий пемзовый порошок, который наносили с помощью кусочка кожи. Искусство полировки доходило до такой высоты, что в некоторых местах практиковалось производство каменных зеркал, вполне пригодных для употребления (на Гавайях такие зеркала делали из базальта, в доколумбовской Мексике — из обсидиана). Шлифование и полирование явились последними звеньями в длинной цепи истории обработки камня.

Новые приемы обработки позволили человеку освоить более твердые породы камня: нефрит, жадеит, яшму, базальт, диорит и т.д. Эти материалы были более удобны для изготовления инструментов, в которых использовалась сила удара (например, топоров), чем хрупкий кремень. К тому же кремень был совершенно непригоден для сверления и плохо поддавался шлифовке.

Путями строителей древнего Египта. Обелиск 35 веков назад после заморских побед в древнем Египте началась славная эпоха “Нового царства”. Это были времена, когда страной правили фараоны Тутанхамон, Рамзес и др. Мастера того времени достигли совершенства в обработке камня и золота.
рис. 1	Фараоны, царствуя на земле, считались богами, боялись потерять свое величие после смерти, в царстве мертвых. Страх забвения заставил фараонов создавать в течение своей жизни гигантские каменные памятники. Самыми примечательными из них являлись обелиски (рис. 1).
Изготовлялись они из цельной глыбы камня. Их верх был изготовлен в форме пирамиды, которая символизировала Великие пирамиды, построенные за тысячу лет до этого. Каменные иглы напоминали лучи света. И пара обелисков, посвященная богу солнца, устанавливалась перед воротами храма. Высота известных обелисков достигает 30 м. Изготовлены они из гранита, который крайне труден в обработке. Устанавливались обелиски на каменном пьедестале и удерживались собственным весом. Как древние инженеры смогли изготовить и установить 400 тонный обелиск, используя только бревна, веревки, грунт, камни? Не сохранилось свидетельств того, как воздвигались эти каменные памятники. Несколько конструкторов и специалистов собрались для решения этой загадки. В проекте приняли участие египтолог Марк Ленер, каменотес Роджер Хопкинс, любитель древней техники Мартин Айслер и специалист по передвижению древних памятников Али-эль Гасап. Они предприняли практическую попытку по изготовлению обелиска. Группа прибыла в Асуан. Его каменоломни поставляют гранит с древнейших времен до наших дней. Группа должна была найти подходящую глыбу без трещин и изломов, которая вскоре была найдена. Осталось изготовить заготовку обелиска. Как древние отделяли заготовку от скального основания? В соседнем карьере сохранилось свидетельство, как это делалось. Огромный незаконченный обелиск выдолблен в сплошном граните. Он лежит под наклоном от своей вершины к основанию. По периметру блок ограничен рвом, ширина которого 1 м, максимальная глубина 3 м. Как был выдолблен подобный ров? Подобная задача нелегка и с использованием металлического инструмента, которого в древнем Египте не было. Ранее на каменоломнях постоянно находили камни из материала тяжелее и тверже гранита – долерита. Именно им рабы час за часом, день за днем вырубали ров в монолите. И все же после месяцев, а может и лет, этот обелиск был брошен. Гигантский столб рассекла трещина, и он перестал быть монолитом. Вес незаконченного обелиска около 1160 тонн, а самый большой из известных обелисков весит около 400 тонн. Видимо фараон потребовал от природы больше, чем она могла дать. Команда энтузиастов попробовала выдолбить небольшой ров. Эксперимент показал, что даже изготовление небольшого обелиска требует несколько месяцев труда. На одном из обелисков найдена надпись, что он был построен за рекордно короткое время – за 7 месяцев!!! На этих памятниках с большим искусством вырезались иероглифы, прославляющие фараона. Как это делалось? Участники проекта разгадали эту загадку. Сначала гранит шлифовали долеритом и грубым песком, потом песчаником со структурой помельче и в конце известняком. Иероглифы глубоко врезаны в камень, на глубину дюйм. Даже современными инструментами, например, алмазным кругом вырезать так качественно рисунки нелегко. При помощи каменного била делали иероглиф вчерне. Более мелкими обломками долерита, вырезали более мелкие детали. Сохранился редкий рисунок, на котором два египтянина обрабатывают скульптуру. На нем видно, что древние применяли камни отбойники: один – долото, другой – молоток, чтобы высечь мелкие детали иероглифа. В связи с тем, что время проекта было ограничено, для установки было решено заказать уже готовый обелиск. Был предложен обелиск высотой 12 м и весом 40 тонн, хотя он вдвое меньше уже известных памятников. Но даже такой обелиск тяжело переместить и установить не разбив. Древние тащили камень недалеко, до реки Нил, по которой обелиски доставлялись до храмовых комплексов. Участники попытались разгадать загадку: Как погрузить глыбу на судно? Предположили, что длина обелиска 30 м и вес 440 тонн. Что равно весу самолета “Боинг-747” с грузом из 40 слонов. Было предложено две теории погрузки. Первая теория. Строительство дамбы вокруг судна. Говоря современным языком, погрузка в сухом доке. Вокруг судна все засыпается землей. Потом, передвигаясь по насыпи в грязи и воде, рабы втаскивали за веревки и с помощью рычагов обелиск на корабль. Дальше, двигаясь от носа к корме, строители убирали насыпь, и запускали воду. Судно оказывалось на плаву. Для проведения подобных работ потребовалось бы много людей. Но, если судно окажется на мели, после того как убрали дамбу? Это очень вероятно. Как его снять с мели? При проведении опыта на модели, так и произошло, судно осталось на мели. Данный способ погрузки кажется маловероятным и трудоемким.
рис. 2. Погрузка обелиска на судно с двух причалов	Вторая теория. Древние строили два каменных постоянных причала, между ними канал. Обелиск, передвигая с помощью катков, затаскивали на балки, перекинутые через причалы. Лодку загружали балластом, заводили в канал, подводили под балки (рис. 2). Балласт выгружали.
Судно меняло осадку, поднималось. Обелиск на судне. Нужно учитывать, что нагрузка должна приходится не на каркас судна, а на палубу, чтобы судно не разрушилось. При проведении эксперимента на модели корабль затонул. Его надо было отцентрировать. До конца осталось так и непонятно, как перевозили эти глыбы камня. Суда, перевозившие обелиски, не найдены. Технология строительства таких кораблей не сохранилась. Сохранился только один рисунок, на котором изображено судно, перевозящее каменную иглу. Теперь надо было узнать, как устанавливали обелиски? Во всех экспериментах монолит передвигали на салазках с помощью катков (роликов). Сначала был проведен опыт с обелиском высотой 3 м. Как выяснили археологи, в пьедесталах вырезались поворотные пазы шириной до 30 см, глубиной до 15 см. Это важный компонент технологии установки. Камень упирается в паз, который не дает при установке соскользнуть обелиску. Участники проекта, действуя рычагами, по мере поднятия монолита подкладывали камни и грунт. По одному сигналу “и – раз” приподнять камень удавалось только на дюйм. Когда обелиск подняли до угла 45 градусов, подъем прекратили. Дальше столб было решено поднять веревками. 2-х тонный обелиск, упираясь в поворотную канавку, легко встал на место. После этого было решено установить 40 тонный обелиск. Годится ли указанная выше технология? Вопросов много. Сколько понадобиться рычагов? Какой длины? Как их разместить? Сколько понадобиться людей? Смогут ли они работать в такой тесноте? Ответа на эти вопросы не было. Поэтому было решено попробовать другой способ. Была предложена следующая технология установки:
рис. 3. Схема “песчаного” способа установки обелиска (с помощью эстакады и короба);	Построить эстакаду, в конце которой находится короб. На дне короба – пьедестал. Короб наполнить песком. Обелиск затаскивают по эстакаде основанием на этот короб (рис. 3). Центр тяжести монолита должен быть над коробом.
После чего открываются отверстия внизу короба, и песок начинает медленно вытекать. Обелиск сам встанет на пьедестал. Точность установки предполагалось регулировать, изменяя скорость потока песка. Это в теории. А на практике сначала для тренировки решили попробовать установить 2-х тонный обелиск. Установили обелиск на короб. Отверстие в основании раскупорили. После успешного начала, работа затормозилась. Канал перестал сам очищаться. Пришлось вручную выгребать песок. Но обелиск ушел в сторону. С помощью веревок установили на место. Работа увенчалась успехом. И все же этим способом вряд ли пользовались древние. Поворотный паз говорит о том, что древние вряд ли опускали обелиск в слепую.
рис. 4. Схема установки с помощью противовеса	Был также предложен и показан на модели способ с камнем в качестве противовеса (рис. 4). Песок под камнем опускается, и камень поднимает обелиск. На 40-тонном обелиске было решено применить модифицированный “песчаный” способ.
По наклонной эстакаде под углом 30 градусов опустить камень в канавку паза на пьедестале. Затем 6 группами за 6 веревок привязанных к вершине обелиска поднять его. На практике. Под весом обелиска стали ломаться катки под салазками, на которых передвигали монолит. Его не могли стронуть с места 200 человек. В порыве трудового энтузиазма салазки с обелиском чуть не сорвались с направляющих. С помощью рычага удалось вернуть салазки на место. И все же за 7 часов продвинули камень на 10 метров к вершине эстакады. Практика должна показать, не потеряет ли обелиск управление, не понесется ли вниз и не разобьется ли. В древности это было бы трагедией. Смогут ли рабочие притормозить салазки или не справятся? Все прошло благополучно. Нижний край обелиска не попал в паз. Но после того как обелиск отвязали от салазок, камень скользнул в паз. С помощью веревок и рычагов удалось поднять обелиск на угол 40 градусов. Но чем выше точка опоры рычага, тем труднее им оперировать. В результате обелиск перестал подниматься.
рис. 5. Схема установки с помощью “модифицированного песчаного” способа
Было решено использовать А-образную раму и, пропустив сверху рамы веревку, изменить направление прилагаемой силы (рис. 5). В результате выигрыша в силе, сдвинуть глыбу. Теоретически это должно было помочь. Но рама, как оказалось, была построена слишком высоко. Появилась необходимость построить новую эстакаду, на которой бы располагались люди, тянущие за веревку. А времени у проекта не было. В результате установить 40-тонный обелиск не удалось. Современным людям не хватило времени и терпения повторить подвиг своих предков. Что в эпоху фараонов – время? Они строили на века. Автор: Сечная Н.Ю.

Дата добавления: 2015-07-08