Реконструкции
Но рассуждать о древних механизмах мало — требуется реконструкция. Найдутся ли сумасшедшие, которые попытаются воссоздать древнюю пилораму? Да, нашлись такие! В 2006 году французский археолог Жак Сенье вознамерился воспроизвести механизм из Герасы в натуральную величину, и не где-нибудь, а на его историческом месте. Коллектив опытных кузнецов и плотников много месяцев работал над деталями, в начале 2007 года началась сборка сооружения. 22 марта 2007 года собранную «пилораму» торжественно открыл Его Королевское Высочество принц Иордании Хамза ибн Хусейн (حمزة بن الحسين).
Как пишет Сенье, целью было создать максимально точную реконструкцию, поэтому планировалось использовать только материалы и технологии, доступные в VI веке н. э. Однако изготовители столкнулись с рядом проблем: крайне трудно было раздобыть материал с нужными характеристиками, а также найти мастеров, умеющих работать по старинке. Быстро возникли и финансовые трудности. В итоге реконструкторы, как часто, увы, бывает, пошли на компромисс: использовали современное плотницкое оборудование и имеющееся в продаже сырье — в частности, промышленную древесину, но выбирали породы, близкие тем, что росли в районе Герасы — дуб и сосну.
Сам археолог заверяет, что всё то же самое можно было целиком сделать вручную, но «с задержками и более высокими производственными затратами». Как это мне знакомо!
Особенные трудности обнаружились при поиске мягкого железа подходящей марки, а также кузнецов, большинство которых привыкли делать перила, скамейки или какие-нибудь произведения искусства, а не четырёхметровые пилы толщиной 3–4 мм. Реконструкторы лишний раз убедились, что сооружение такого механизма в античности требовало значительных денежных затрат.
Хочется процитировать классическое «Было гладко на бумаге, да забыли про овраги». В анимированной 3D-модели устройства пилы «естественным образом» правильно натянуты. Однако в реальной конструкции правильное натяжение четырёх пил в общей раме оказалось одной из критически важных задач. Иначе вся установка попросту не функционировала: пилы заклинивало. В итоге, полученная реконструкция, по заявлению автора, не смогла удовлетворить заявленным целям, а из-за финансовых проблем доработка установки и количественные испытания были отложены «до лучших времен». Тем не менее, исследователь считает создание реконструкции крайне полезным: эта работа позволила осознать изъяны теоретической модели, увидеть её ограничения и построить более правдоподобную, приближенную к реальности — которая, впрочем, ещё ждёт проверки реальностью. Сенье, кстати, считает, что и оригинальный станок в Герасе, «слишком амбициозный», был с конструкционными недоработками. Об этом говорят, по его мнению, следы на распиливаемом барабане колонны, свидетельствующие о возможном разрыве одной из пил.
В 2009 году немецкий археолог-экспериментатор Фриц Мангарц взялся реконструировать механическую пилу из Эфеса. Копия устройства в натуральную величину была сооружена в Вулкан-парке в Майене, Германия. Правда, аутентичность соблюдена не целиком: вместо водяного колеса использовался электропривод, так что публике такую реконструкцию демонстрировать я бы не стал (хотя с точки зрения эксперимента, какая разница, каков принцип двигателя, если он выдаёт необходимые 30–40 оборотов в минуту?). Как в оригинальной эфесской пилораме, механизм включал две деревянные рамы, по две беззубые пилы в каждой, которые подвешивались на тросах с противовесами, перекинутых через блоки. Смесь воды и кварцевого песка подавалась вручную. У Мангарца получилась вполне работоспособная конструкция. В рамках серии экспериментов археологи провели параллельное пиление двух блоков — мраморного (длиной 1 м) и известнякового (длиной 2,8 м). В блоках удалось получить надпилы в несколько сантиметров глубиной, при этом наилучшая скорость пиления известнякового блока составила 6,75 мм в глубину в час, что в пересчёте на площадь поверхности дало 18 900 мм²/ч. При такой скорости блок высотой 80 см будет распилен менее чем за 10 дней (при двенадцатичасовом рабочем дне), причём нужно учесть, что одновременно работают сразу четыре пилы. Исследователь посчитал, что рабочий, управляющий таким устройством, будет иметь в двенадцать раз более высокую производительность, чем при работе с ручной пилой. Впрочем, и тут возник ряд технических вопросов. Как сделать, чтобы пила автоматически опускалась по мере углубления надпила? Чем обеспечить прямолинейное, без вихляний движение пил, стабильное во всех плоскостях? Ради приближения к истине нужны новые безумные эксперименты.
Благодарю за консультации Николая Григорьева и Олега Круглякова.
Источники
1. Andrew Wilson. Machines, Power and the Ancient Economy // The Journal of Roman Studies, Vol. 92 (2002), pp. 1—32. http://www.jstor.org/stable/3184857
2. Tullia Ritti, Klaus Grewe and Paul Kessener. A relief of a water-powered stone saw mill on a sarcophagus at Hierapolis and its implications // Journal of Roman Archaeology, Volume 20, 2007, pp. 139–163 DOI: https://doi.org/10.1017/S1047759400005341
3. Sophia Germanidou. Watermills in Byzantine Textual Tradition (4th–12th centuries) // https://www.ceeol.com/search/article-detail?id=538241
4. Andrew Wilson. Roman Water-Power. Chronological Trends and Geographical Spread. In: Capital, Investment, and Innovation in the Roman World. Edited by: Paul Erdkamp, Koenraad Verboven, and Arjan Zuiderhoek, Oxford University Press (2020). © Oxford University Press. DOI: 10.1093/oso/9780198841845.003.0005
5. Gül Sürmelihindi, Cees W. Passchier, Philippe Leveau, Christoph Spötl, Marcel Bourgeois, Vincent Bernard. Barbegal: carbonate imprints give a voice to the first industrial complex of Europe // Journal of Archaeological Science: Reports April 2019 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352409X18307405
6. Caty Schucany und Ines Winet. SCHMIEDE-HEILIGTUM-WASSERMÜHLE. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit Grabungen 1944/45 und 2003/04. P. 114–162.
7. Thorkild Schiöler. Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle // Helvetia archaeologica, Jg. 40, H. 159/160 (2009), S. 113—124
8. M. J. T. Lewis. Railways in the Greek and Roman world, in A. Guy and J. Rees (eds), Early Railways. A Selection of Papers from the First International Early Railways Conference (200I).
9. Donners, K., Waelkens, M., & Deckers, J. (2002). Water mills in the area of Sagalassos: a disappearing ancient technology. Anatolian Studies, 52, 1—17. doi:10.2307/3643076
10. https://en.wikipedia.org/wiki/Norias_of_Hama
11. Витрувий. 10 книг об архитектуре. Глава V http://antique.totalarch.com/vitruvius/10/5.
12. Grewe, K. et H. P. M. Kessener (2007): “A stone relief of a water-powered stone saw at Hierapolis, Phrygia. A first consideration and reconstruction attempt”, Actes du Colloque International Énergie hydraulique et machines élévatrices d’eau durant l’Antiquité, Pont du Gard, 20–22 septembre 2006, Naples, 227–234.
13. Kessener, Paul (2010), «Stone Sawing Machines of Roman and Early Byzantine Times in the Anatolian Mediterranean», Adalya, 13, pp. 283–303.
14. Thierry Morin, Jacques Seigne. Restitution et reconstitution d’une scierie hydraulique du IVe siècle de notre ère à Gerasa/Jerash (Jordanie). Virtual Retrospect 2007, Robert Vergnieux, Nov 2007, Pessac, France. pp.261–268. hal-01774908.
15. Jacques Seigne. Scierie Hydraulique de Gerasa/Jarash: Restitution Théorique et Restitution Matérielle d’une Machine Hydraulique du VIe Siècle de Notre ère // Studies in the History and Archaeology of Jordan 10, 2009, pp. 433–442.
16. Jacques Seigne. A Sixth Century Water-Powered Sawmill at Jarash // Annual of the Department of Antiquities of Jordan 46, 2002, pp. 205–214.
17. Klaus Grewe. La máquina romana de serrar piedrasla representación en bajorrelieve de una sierra de piedras de la antigüedad, en Hierápolis de Frigia y su relevancia para la historia técnica // n: Las técnicas y las construcciones en la ingeniería romana, 2010, ISBN 978-84-614-3758-0, págs. 381–402.
18. M. Bruno. Quarry blocks in marmor Iassense from the Balik Pazari at Iasos (Turkey) // Interdisciplinary Studies on Ancient Stone Proceedings of the IX ASMOSIA Conference (Tarragona 2009). Tarragona, 2012, pp. 706–714.
19. Stefanie Wefers / Fritz Mangartz, Die byzantinischen Werkstätten von Ephesos // F. Daim / J. Drauschke (Hrsg.), Byzanz. Das Römerreich im Mittelalter 2, 2. Schauplätze (Mainz 2010) 713–729., 2010.
20. Thorkild Schiöler. Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle // Helvetia archaeologica, Jg. 40, H. 159/160 (2009), S. 113–124.
21. Авсоний. Стихотворения. Москва, «Наука», 1993, с. 102.
22. https://www3.rgzm.de/ephesos/ — Сайт о реконструкции механизма в Эфесе, включая видео экспериментов.
ПриложениеДревнейшая мельничная фабрика: римские инженеры продолжают удивлять
Знаете ли вы, что промышленные комплексы появились еще в античности? Древнейшим примером такого рода считается система из 16 водяных мельниц, построенная на юге Франции (в тогдашней Галлии) в 120–130 г. нашей эры. Теперь специалисты узнают удивительные подробности работы «первой фабрики»: здесь внедряли уникальные конструкционные решения и даже использовали механическую пилу. А помогают археологам заглядывать в прошлое… карбонатные корки.