Раздел 3. Техника Античных цивилизаций
В кузнице Гефеста
Горное дело
В развивающихся античных государствах активно совершенствовались горное дело и металлургия. Помимо железа и меди в производстве применялись свинец, олово, серебро, золото и различные сплавы. Соответствующие о уды доставлялись из рудников, разработка которых наряду с добычей драгоценных металлов превращается в одну из весьма важных отраслей производства.
Если добыча железной руды велась обычно открытым способом, то серебряную руду добывали глубоко под землей. Для этого копали узкую шахту, углубляя ее до рудоносного пласта, где по направлению пласта рыли узкие штреки. Условия и приемы работы на шахтах практически не отличались от используемых в древности.
C VI-V вв. до н. э. в Греции для подъема руды в бадьях из очень глубоких шахт начинают применять ручные вороты. К этому же времени относится использование для размола руды мельниц. Нижний жернов мельницы имел форму конуса, в верхней части его была вделана железная ось. На этой оси с помощью деревянной рамы вращался верхний жернов с воронкообразными углублениями снизу и сверху. Верхний жернов вращал ходивший по кругу осел, но чаще — четверо или пятеро рабов.
В римских владениях, на серебряных рудниках Испании и Северной Африки, наряду с традиционными орудиями труда горняки применяли примитивный бурав (ручной вороток). Для откачки воды использовались архимедовы винты. Водоотливной винт вращали один или два раба, которые, держась руками за горизонтальный брус, переступали ногами на лопасти винта. Такой механизм позволял не только откачивать воду из штолен, но и отводить подземные потоки, осушая проходы для выборки породы.
Помимо архимедова винта использовались и другие водоподъемные устройства. В римских рудниках у г. Рио Тинто (Испания) в подземных камерах обнаружены остатки восьми пар водочерпальных колес, приводившихся в движение мускульной силой и поднимавших воду на высоту 30 м. Диаметр колес составлял 4,5-5,0 м. Каждая их лопасть была снабжена емкостью, в которой вода из рудника поднималась на поверхность.
Металлургия и металлообработка
Техника античной металлургии мало изменилась по сравнению с предыдущим периодом. Одним из важных нововведений I тыс. до н. э. была открытая в Китае в IV в. до н. э. выработка чугуна 1 в усовершенствованных горнах с искусственным дутьем, а также производство чугунных отливок.
1 Pyccкoe слово «чугун» имеет китайское происхождение.
Применение каменного угля, позволявшее достичь высоких температур, использование руды с большим содержанием фосфора (имевшей более низкую температуру плавления), применение поршневых мехов, которые приводились в движение людьми и водяным колесом, — все это позволило китайской металлургии достичь поразительных успехов. Внешне китайские печи представляли собой прямоугольные канавы, выложенные огнеупорным кирпичом. В них размещались тигли с рудой. Между тиглями насыпали каменный уголь. Такая технология позволяла получать ковкое железо либо почти без углерода, либо с тем или иным количеством углерода — сталь.
При выплавке железа в высоких горнах с сильным дутьем иногда получался чугун и у металлургов Римской империи. Однако полученный таким способом, он выбрасывался как ненужные отходы производства. «Железо, — говорит Плиний, — при плавлении делается жидким и после этого ломается подобно губке».
В период VI-V вв. до н. э. значительное развитие получила выделка стали и сталистого железа. Некоторые районы Греции и Малой Азии прославились своими сортами стали. Во времена Александра Македонского синопскую сталь предпочитали употреблять для выделки плотницких инструментов, лаконийскую сталь — для напильников, сверл, лидийскую — для мечей и т. д.
Около IV в. до н. э. в Китае был открыт способ поверхностного науглероживания железных изделий путем погружения в расплавленный чугун, что позволило увеличить их твердость.
Значительные успехи достигнуты были в области литья (прежде всего, художественного) из меди, бронзы и других медных сплавов. Из них изготовля- ли статуи, посуду, другие бытовые предметы, а также воинские доспехи и панцири. Металл плавили в плавильных печах, топливом служил древесный уголь, необходимую температуру поддерживали с помощью мехов. Расплавленную массу металла выпускали через специальное отверстие, заполняя ею подготовленные литейные формы из глины или камня.
Первоначально все литые изделия делались сплошными. Примерно с VII-VI вв. до н. э. в античном мире при отливке больших статуй и иных крупых изделий был изобретен способ полого литья по восковым моделям.
Замечательным примером бронзового литья может служить гигантская статуя бога Солнца, созданная в III в. до н. э. на о. Родос. Над Колоссом Родосским, позднее причисленным древним миром к семи чудесам света, автор трудился 12 лет. Высота сооружения составляла 35 м. На берегу родосской гавани скульптор-литейщик Харет установил на массивном пьедестале три каменных столба, скрепленных железом. Столбы служили основой для железного каркаса статуи. Постепенно, ярус за ярусом, монтировали по частям бронзовый покров статуи. В сооружении Колосса Родосского принимали участие не менее сотни свободных искусных мастеров — литейщиков, кузнецов, каменщиков, плотников, а также сотни рабов — землекопов и строителей. К сожалению, это замечательное творение простояло менее 60 лет. Во время землетрясения в 220 г. до н. э. ноги статуи переломились и Колосс рухнул.
Широкое распространение в Греции получила рельефная обработка металлических изделий — торевтика. Мастера-торевты изготовляли бронзовые зеркала, парадную посуду, различную художественную утварь, декоративное украшение оружия. При изготовлении рельефных украшений прибегали к чеканке, тиснению, гравировке, резьбе, а также художественному литью в формах. В качестве инструментов торевты применяли всевозможные чеканы, металлические и каменные матрицы, резцы, гравиры, рашпили и другие инструменты.
В Vll в. до н. э. в Лидии (Малая Азия) и на о. Эгина впервые были выпущены металлические — электровые (сплав серебра с золотом) и серебряные монеты. Они представляли собой небольшие слитки металла неправильной формы, имевшие с одной стороны оттиснутые штампом изображения.
Существовало два основных способа изготовления монет: литье и чеканка. При литье металл заливался в форму, на которой было вырезано зеркальное изображение. Формочки для отливки изготовлялись из мягкого камня или путем оттиска на глине или гипсе готовой монеты. Обычно отливалось по нескольку монет в единой форме, для чего в ней оттискивалось несколько углублений, соединенных канальчиками. Литье использовалось для изготовления плоских круглых монет, а также монет из низкопробных металлов. Способ чеканки был более распространен. Кружок металла помещался между двумя штемпелями. На верхнем штемпеле вырезали зеркальное изображение одной стороны монеты, на нижнем, или наковальне, — зеркальное изображение другой стороны. Штемпели изготовлялись из бронзы или железа.
При обработке металлов стал шире использоваться токарный станок. Начало его применения (обычно с лучковым ручным приводом) относится к Vl в. до н. э. Прообразом этого станка послужил токарный станок для обработки дерева.
Заметные изменения произошли в кузнечном деле. Были усовершенствованы кузнечные мехи с сильным дутьем, изобретена гвоздильная доска, представлявшая собой множественную литейную форму и применявшаяся наряду со старой техникой ковки гвоздей; шире использовалась слесарная техника.
Вопросы и задания:
1. Используя текст страницы, составьте инструкцию по получению изделий из железа, чугуна и стали, применимую в эпоху античности.
2. Сравните уровень развития металлургии у народов Древнего Востока и античной Европы. Результаты представьте в виде таблицы.
3. Обратитесь к хронологической таблице изобретений и на ее основе подготовьте сообщение на тему: «Изобретения античных металлургов».
4. Какие приспособления использовались для обработки металла в античную эпоху? Опишите их устройство и принцип действия.
5. Составьте тематическую картотеку «В кузнице Гефеста», отметив инструменты и приспособления, которые использовали античные кузнецы.
