3.1. Орудия для подъема тяжестей, применяемые в рабовладельческом обществе

Строительство крупных сооружений, например, гигантских пирамид древних египтян, потребовало решить задачу подъема тяжестей на значительную высоту и их транспортировку. Прежде всего использовали рычаг, который был известен еще в первобытном обществе для подъема и перемещение тяжестей (рис.3.1а). В Древнем Египте принцип рычага использовали при создании колодезного журавля шадуфа (рис.3.1б).

Затем был изобретен блок в форме колеса с желобом (ручьем) по окружности, через который перекидывали канат или другую гибкую тягу. Применение блока позволило изменить направление тяги и получать быстрый выигрыш в силе и скорости. Изобретение блока (рис.3.1в) привело к созданию первых подъемных механизмов (рис.3.1г). Транспортирование тяжестей в рабовладельческом обществе осуществлялось силой рабов и животных. Потребность в строительных материалах увеличило добычу руд, способствовали развитию горного дела и созданию новых методов разработки полезных ископаемых (огневой метод).

Рис. 3.1. Устройства для подъема тяжестей а – рычаг, б – египетский колодезный журавль (шадуф), в – блок, г – подъемная машина, д – ворот

При огневом методе добычи руд порода в подземной выработке разогревалась, а затем обливалась холодной водой. В результате порода трескалась. Трещины увеличивались деревянными клиньями, а затем порода вырубалась бронзовыми клиньями, а позднее железными кирками, кайлами и т.д.

Для подъема руды использовали ворот в подъемных механизмах (рис. 3.1. д).

Рис. 3.2. Схема ворота

К равновесию ворота применяется условие равенства моментов сил FR = Pr как и для рычага (рис. 3.2.).

3.2. Военные машины рабовладельческого общества

Особенно бурно развивалась военная техника, способствующая ведению войн с целью получения рабов. Постоянная военная опасность заставляли укреплять города стенами, рвами, насыпями и другими оборонительными сооружениями. Необходимость, как ведения осады, так и обороны городов требовала создания осадных и оборонительных машин и механизмов. На основе совершенствования лука и пращи было создано два основных типа военных машин: баллисты и катапульты. Снарядами для баллист (рис.3.3 а) служили камни, бревна, заостренные и окованные в передней части. Снаряды бросались по настильной траектории на расстоянии до 400м.

Рис. 3.3. Военные машины: а – баллисты, б – катапульты

Для разрушения крепостных стен поражении защитников крепости стали применять катапульты (рис.3.3 б), которые перебрасывали снаряды через стены по линейной траектории. Снарядами для катапульт служили камни и бочонки с горящей смолой. Движителем в метательных машинах была упругая сила канатов, свитые их воловьих жил или из их волос. Военные машины  первые приспособления, размеры которых рассчитывались. Расчетным модулем служила величина отверстия, через которое пропускали канат. Были малые машины, метавшие камни по два фунта весом, но строились и машины внушительных размеров, которые метали камни по двести-триста фунтов. При закручивании каната перед броском обе его ветви настраивались по слуху на один тон.

Метательные машины были очень тяжелыми, поэтому их строили непосредственно перед осадной крепостью. Обслуживались баллисты и катапульты большим числом воинов и требовалось для подготовки выстрела несколько часов.