Источники энергии

Либурна с водяными колёсами, приводимая в движение быками. Иллюстрация XV века из издания римского трактата De rebus bellicis (IV в. н. э.)

Реконструкция водяной мельницы по Витрувию

В Римской империи существовало пять источников энергии: мускульная сила людей, животных, энергия воды (со времен Августа), топливо (дерево и древесный уголь) и энергия ветра. Последняя применялась лишь в мореплавании, вероятно, потому что быстро меняющееся направление ветра считалось препятствием для создания механизмов. В производстве не использовалась и энергия пара, теоретически известная ещё с эллинистических времён. Низкий уровень механизации римской экономики не позволял рассматривать освоение новых источников энергии и замену ручного труда машинным в качестве возможного шага к повышению производительности.

Многие механизмы приводились в движение физической силой человека — например, гончарные круги или строительные краны, часто перемещавшие тяжелые грузы с помощью ходовых колёс. Правда, торговые суда были оснащены парусами для использования ветра, но военные корабли, которые должны были маневрировать независимо от ветра, наряду с грузовыми судами и лодками приводились в движение командой гребцов. Транспортировку грузов в римских городах также производили в основном носильщики. Из-за обилия узких переулков наиболее предпочтительным средством передвижения для состоятельных граждан был паланкин.

Как и по всему Средиземноморью, в Римском государстве использовалась тягловая и подъемная сила животных — прежде всего быков, ослов и мулов, — которые применялись в сельском хозяйстве и в качестве транспорта. Использование лошадей поначалу ограничивалось военной сферой и скачками, однако со временем увеличилась и их роль в транспорте.

Благодаря так называемой «помпейской мельнице», которая впервые использовала принцип вращательного движения, удалось заменить утомительный и монотонный труд людей применением ослов и лошадей. Часто с этой целью использовались старые и обессилевшие животные.

Римские источники отражают использование гидравлической энергии для подачи воды с помощью колёс, а также её применение в водяных мельницах. Витрувий описывает водяные колёса, приводимые в движение течением реки^[1]; они представляли собой несложный механизм, в котором ведущее колесо служило одновременно и подливным. Водяные мельницы были менее экономичными — чтобы передавать жернову энергию вращения, требовался соответствующий механизм с зубчатыми колёсами.

В Риме было возведено множество водяных мельниц, располагавшихся на склоне холма Яникул, близ Тибра, и получавших воду из акведука. В поздней Римской империи вблизи от Арелата (Галлия) появился похожий комплекс с восемью водяными мельницами на крутом склоне. Здесь постоянный приток воды также обеспечивался акведуком. Источники эпохи Меровингов позволяют сделать вывод, что водяные мельницы часто использовались в Галлии времен поздней античности. Палладий рекомендовал землевладельцам строительство таких мельниц, чтобы иметь возможность молоть зерно без применения мускульной силы людей и животных^[2].

После того как во время нашествия готов в 537 году мельницы на Яникуле были разрушены, по приказу византийского полководца Велисария на двух крепко пришвартованных кораблях были сооружены водяные мельницы. Сильное течение Тибра создавало идеальные условия для использования таких корабельных мельниц, и их число начало быстро увеличиваться, чтобы обеспечить потребности римского населения. Эта необычная разновидность водяных мельниц активно использовалась в течение всего средневековья; последние такие мельницы прекратили свою работу в Риме только в начале XIX века.

Изображение водяной мельницы в Иераполе. Мельница была построена в III в. н. э. и является первой известной машиной, в которой использовались коленчатый вал и шатуны

Кроме помола зерна, энергия воды использовалась в римское время также для распила каменных и мраморных блоков. Механическое распиливание мрамора с использованием обычного для водяных мельниц вращательного движения было невозможно; для этого требовалось движение пилы взад-вперед. Первый достоверно известный механизм трансмиссии для этой цели являлся частью водяной мельницы в Иераполе (конец III в. н. э.). Похожие кривошипно-шатунные механизмы для передачи энергии, пусть и без зубчатой передачи, известны благодаря археологическим раскопкам римских мельниц VI в. н. э. в Герасе (Иордания) и Эфесе (Турция). Стихотворение Авсония «Мозелла» конца IV в. н. э. является письменным свидетельством, из которого известно о существовании водяных мельниц для распилки мрамора вблизи Трира. В сочинении Григория Нисского того же времени указывается на существование обрабатывающих мрамор мельниц в окрестностях Анатолии, поэтому можно предположить широкое распространение таких мельниц в поздней Римской империи.

В качестве топлива применялись в основном дерево и древесный уголь. Изредка также использовался каменный уголь, в основном в местностях, где залежи располагались близко к поверхности и его добыча практически не составляла трудностей. Однако к этому ископаемому топливу прибегали лишь в случае острой нехватки дерева, так как его использование приводило в том числе к расплавлению меди и ухудшению качества медных предметов.

Наряду с домашними хозяйствами, готовившими пищу на огне, в топливе нуждались прежде всего ремесленные мастерские, в том числе для выплавки руды, ковки железа и изготовления керамики и стекла. Кроме того, в эпоху империи активными потребителями топлива становятся термы, использовавшие его для отопления с помощью гипокауста. Несмотря на значительную потребность в лесе, постоянного лесного хозяйства не велось, и во многих областях лес существенно пострадал или даже был полностью вырублен. Однако в античной Греции уже существовали частные имения, специализировавшиеся на производстве топлива.

Дата добавления: 2015-08-17