Оглавление
Важность изобретения колеса
По мере эволюционного развития человек заметил, что тяжелые предметы легче катить, чем тащить. Сначала появились катки, сделанные из стволов деревьев. Затем наблюдательность подсказала, что конструкции, у которых узкий центр и широкие края, более устойчивы. Катки стали выжигать посредине, оставляя края нетронутыми. Длина зауженного участка постепенно увеличивалась, пока не остались два «кругляша» по бокам. И лишь значительно позднее додумались отдельно изготавливать ось и на нее насаживать деревянный диск.
Тот, кто придумал колесо, не просто подправил или усовершенствовал созданное природой, а сделал гениальное устройство, входящее в несколько самых важных простейших механизмов, служащих человечеству.
Благодаря колесу появились:
- ремесла (прялка, гончарный круг, мельница и так далее);
- колесный транспорт;
- шестерня и зубчатая передача;
- турбина;
- грузоподъемный блок.
Таким образом, изобретение значительно облегчило жизнь человека, дало толчок для новых интересных идей и направило технический прогресс именно в то русло, которое мы имеем на сегодняшний день.
Биография Карла фон Дреза
Кто изобрел велосипед первым в мире? Многие историки единодушно признают барона Карла фон Дреза, который жил в XVIII веке и занимался конструированием, как первого изобретателя велосипеда.
Он родился в Германии в обеспеченной родовитой семье. Поскольку в деньгах барон не нуждался, он занялся созданием «беговой машины». Вначале Дрез представил вариант с четырьмя колесами, потом с тремя, в итоге осталось два. Отсюда берет начало принцип построения двухколесного транспорта.
Транспорт Дреза состоял из колес, рамы, руля-держателя и седла, был без педалей и весил 23 кг. Как думаете, из какого материала изготавливали первые велосипеды? Их изготавливали из дерева. Чтобы конструкция двигалась, человек отталкивался ногами и балансировал.
https://youtube.com/watch?v=dl76-7uSMME
Первые археологические находки
Самое древнее по возрасту колесо именно в качестве устройства для транспортировки, как и писалось выше, было найдено в Румынии. Но есть еще более ранние археологические находки круглых предметов, которые, возможно, были культовыми вещами или амулетами. Так, например, при раскопках захоронений на реке Сунгирь во Владимирской области найдены некие диски с прорезями, возраст которых составляет 25 тысяч лет.
Еще одно более раннее применение круглого приспособления — ручные каменные жернова для измельчения зерен в муку.
Официально в мире рассматривают несколько гипотез появления колеса.
Первые повозки
История создания колеса напрямую связана с появлением земледелия, ведь плодородную землю в долинах рек Азии, Египта и Китая нужно было обрабатывать. К этому времени относится также появление и таких изобретений, как плуг и парус.
Сначала люди стали делать двухколесные повозки, когда 2 деревянных колеса насаживали на оси. Самые первые колеса делались из сплошных бревен. Древние люди отрезали от бревна круг или скрепляли из досок, обрезав по кругу.
Передвигались повозки при помощи запряженных животных (осликов или быков), но поворачивать такую повозку можно было только вручную. Позднее появились и четырехколесные (около 3500 до н. э.). Конечно, такие конструкции не были изобретены в один год, усовершенствование продолжалось столетиями.
Наскальные рисунки, найденные археологами, изображают повозки с очень примитивной конструкцией: четыре колеса, закрепленные на осях, а сверху расположена платформа для размещения груза. Такие древние устройства были обнаружены в Месопотамии, очаге цивилизации, в котором впервые началось развитие обработки металла.
Распространение колесных конструкций происходило и в Европу и на север Азии, не зря слово «телега» имеет монгольское происхождение. Изображения телег найдены в Южной Сибири (середина 2 тыс. до н. э.). Кочевники даже стали делать дома на колесах — большие повозки с крышей. Постепенно такие сооружения докатились и до Китая.
Следующим усовершенствованием, связанным с колесом, стала конструкция, при которой передние колеса могли свободно поворачивать при помощи поворотной передней оси. Теперь люди, сидя в повозке, могли ее поворачивать, управляя животными.
Одновременно назрела необходимость в строительстве дорог, чтобы транспортные средства могли передвигаться вначале между полем и поселением, а затем и между населенными пунктами стали перевозить продукты и грузы.
Как изобрели современное колесо
Если считать изобретателем шины шотландца Роберта Уильяма Томсона, то покрышка имеет 170-летнюю историю. В 1846 году, когда был получен патент на «воздушное колесо», на улицах городов не было еще никаких автомобилей, но грохотали кареты с металлическими колесами. Сам Томпсон в своем патенте писал: «Суть моего изобретения состоит в применении эластичных опорных поверхностей вокруг ободьев колес экипажей с целью уменьшения силы, необходимой для того, чтобы тянуть экипажи, тем самым, облегчая движение и уменьшая шум, который они создают при движении».
Идея оказалась вполне рабочей, но, к сожалению, на тот момент недооцененной. Не нашлось никого, кто бы довел новое изобретение до массового производства. После смерти Томсона в 1873 году «воздушное колесо» было забыто.
Джон Данлоп
Про покрышку вспомнили лишь спустя 15 лет. Новым изобретателем пневматической шины неожиданно стал… ветеринар – шотландец Джон Данлоп. В 1887 году он придумал надеть на колеса велосипеда своего сына широкие обручи, сделанные из шланга для поливки сада, и надуть их воздухом.
Конечно, в те годы, пневматическая шина вовсе не ассоциировалась с автомобилями, а скорее с велосипедами. Уже в июне 1889 года на стадионе в Белфасте Уильям Хьюм выступил в гонках на велосипеде с пневматическими шинами и выиграл все три заезда, в которых участвовал. Изобретение Данлопа было обречено на успех. Сегодня фирма Dunlop, названная так в честь изобретателя – в числе самых крупных производителей автомобильных шин.
Первый автомобиль братьев Мишлен на съемных пневматических шинах. Фото: michelin.ru
В конце XIX века появились и другие легендарные компании, лидеры современной шинной индустрии. Так, первыми, кто стал использовать пневматические шины на автомобилях, были французы Андре и Эдуард Мишлен, основавшие знаменитый Michelin. В 1900 году к производству автомобильных шин приступила компания Джованни Батисты Пирелли. Сегодня Pirelli – один из крупнейших мировых производителей шин премиум-класса. Компания насчитывает более 19 заводов по производству шин в 12 странах мира, в том числе два из них – в России.
Польская протопись
К сожалению, в Европе никаких письменных источников той эпохи нет — за отсутствием письменности. Однако существовала так называемая протописьменность — символы и пиктограммы.
В музее Кракова хранится одно из самых старых свидетельств использования повозок в Европе и в мире. Это брончицкий горшок, который археологи датируют 3635–3370 годами до н. э. Он попал в руки ученых в 1974–1976 годах в виде черепков. Его удалось восстановить с оглядкой на другой сохранившийся целым сосуд меньшего размера. Горшок относится к культуре ворнковидных кубков, носители которой населяли часть Европы от Нидерландов до Чехии в 4–3-м тысячелетиях до н. э. и лепили горшки такой формы с характерным рисунком.
Инструменты для создания колеса
Одно можно сказать о Квеклосе наверняка: он был гением и мастером своего дела, ведь, чтобы сделать из игрушки полноразмерную повозку, нужно решить целый ряд проблем. Некоторые ученые, в том числе и Энтони, считают, что медные инструменты неслучайно появились незадолго до первой повозки. Колесо и ось невозможно было создать при помощи примитивных каменных орудий.
Как пишет Стивен Фогель, автор книги «Почему колесо круглое», самое важное в колесе — это то, насколько крепко оно сидит на оси. Если колесо сидит слишком крепко, повозка не поедет; если слишком свободно — колесо отпадет
В крошечной модели этой проблемы нет. Не требуется в моделях и определенное соотношение между диаметром и длиной оси, тогда как в полноразмерной повозке слишком толстая ось создает слишком сильное трение, а слишком тонкая — ломается под тяжестью груза.
Не всё так просто и с самим колесом.
Гипотеза об изобретении в Месопотамии
Возможно, история создания колеса началась в Месопотамии, где изначально его использовали в качестве гончарного круга. Древний изобретатель, имя которого осталось неизвестным, придумал закрепить материал для изготовления горшков на вертикальной оси и формировать будущее изделие, вращая его на круглой подставке.
Такой способ позволил делать посуду более правильной, округлой формы. Сначала гончарный круг мастер двигал свободной рукой. Позднее, чтобы освободить руки, изобрели ножной, который приводили в действие с помощью нижнего маховика.
Находки, подтверждающие этот факт, датируются 3,5 тыс. лет до нашей эры.
Месопотамские пиктограммы
Хотя надежно датированных остатков повозок древнее люблянского колеса нет, археологи по другим источникам прослеживают их существование вплоть до середины 4-го тысячелетия до н. э.
С 1930-х годов пиктограммы из храма богини Инанны в шумерском городе Уруке считались самыми первыми изображениями колесных повозок. Всего на территории храма археологи обнаружили 3900 табличек с текстами хозяйственного характера. На них найдены десятки пиктограмм, изображающих бесколесные сани или волокуши, но в четырех случаях под такими пиктограммами изображена пара дисков. Рисунки настолько примитивны, что сам их первооткрыватель, немецкий археолог Адам Фалькенштейн, немного сомневался в их интерпретации и поставил у одного из них знак вопроса. Последователи, однако, сомнений уже не испытывали и знак вопроса проигнорировали.
Правда, мнения ученых, признавших рисунки колесным транспортом, все же разделились: одни считают, что эти диски изображают колеса, другие — что закрепленные под повозкой катки. Есть проблемы и с датировкой. Она получена радиоуглеродным анализом угля, который остался от пожара в храме. Сосна, из которой были сделаны балки крыши, привезена из Северного Ирака или левантийской Турции и имеет разный возраст. В качестве средней оценки ученые называют интервал 3517–3370 годы до н. э. Однако уже упомянутый Дэвид Энтони отмечает, что это соответствует не моменту пожара, а моменту омертвения древесины в стволах растущих деревьев. Это значит, что датировку надо сместить на 100–200 лет позже.
История создания колеса: начало
Очень любопытно, что колесо изобрели не тогда, когда люди еще скитались. При кочевом образе жизни они весь свой скарб носили на себе. Колесо было изобретено, когда они уже осели на определенном месте. Оседлые люди стали разводить хозяйство: засевать поля, разводить домашний скот, строить малые, а затем и большие поселения и города.
Стала развиваться торговля зерном, камнем, лесом и пр. А это огромные расстояния, которые нужно преодолевать с большим и тяжелым грузом. Вот тут и появилась эта простая идея.
Каким образом в древности эта идея пришла в голову? История колеса довольно любопытна.
Люди, постоянно работая с вырубленными и поваленными бревнами, обнаружили, что их можно катить, немного подталкивая.
Где начали применять первое колесо для передвижения
Хотя было обнаружено старейшее колесо мира в Месопотамии, ранние изображения колесных тележек были найдены в Евразийской степи. Некоторые полагают, что из-за огромной проблемы трения между осью и неподвижной платформой изобретение колеса для человечества, вероятно, произошло только один раз и распространилось от своего места происхождения в другие части мира. Однако другие считают, что оно превратилось независимо друг от друга в отдельных частях мира в примерно одно и то же время. Например, найденное в болотах Любляны, современная столица Словении в 2002 году похожее устройство было приурочено к 3150 до нашей эры.
Нет доказательств, что первые колеса изобрели в Америке. В 1940-х годах археологи раскопали игрушки на колесах — керамические собаки и других животных с круглыми приспособлениями у индейцев. Однако коренные народы Северной Америки не использовали диски для перевозки до прибытия европейских поселенцев. Это также не изобретение древнего Китая.
Хотя изобретение колеса совершило революцию в пути раннего человека для путешествий и перевозимых грузов из одного места в другое, это не идеальное изобретение. Например, верблюды в то время считались как гораздо более эффективный вид транспорта в окружающей среде. Также утверждается, что между 2-м и 6-м веком нашей эры, верблюды вытеснили инструмент как основной вид транспорта на Ближнем Востоке и в Северной Африке.
Тем не менее, изобретение колеса по-прежнему использовалось для внутренних целей, таких, как для орошения, фрезерования и изготовления керамических изделий. Это показывает различные варианты использования колеса и его значение для человечества.
Мы должны рассматривать изобретение колеса как одно из величайших достижений человеческого общества.
История изобретения колеса
Около 6000 лет назад люди стали использовать механизмы, позволяющие перетаскивать тяжелый груз – волокуши и катки. Волокуша состояла из двух длинных жердей, передние концы которых с помощью кожаных ремней прикреплялись к упряжи лошади или оленя, а задние свободно волочились по земле.
Для закрепления груза между задними концами волокуши устанавливали одну или две поперечины. Для того чтобы перетаскивать особо тяжелые предметы, такие как каменные глыбы или, скажем, лодки, под ними устраивали катки, подкладывали круглые бревна.
Когда предмет удавалось передвинуть, бревна оставались позади него, и их переносили и ставили перед грузом, чтоб двигать его дальше. Возможно, тогда же были сделаны первые наблюдения над свойствами вращающихся тел, ведущие к изобретению собственно колеса.
Например, если бревно-каток по какой-то причине в центре было тоньше, чем по краям, оно передвигалось под грузом более равномерно. Заметив это, люди стали умышленно обжигать катки таким образом, что средняя часть становилась тоньше, а боковые оставались неизменными.
Таким образом, получилось приспособление, которое является прообразом оси с двумя насаженными на ее концы дисками.
В ходе дальнейших усовершенствований от цельного бревна остались только два валика на его концах, а между ними появилась ось.
Так было изобретено колесо, и появилась первая повозка. Пожалуй, трудно найти другое открытие, которое дало бы такой мощный толчок развитию техники.
Повозка, гончарный круг, ветряная мельница, водяной подъемник и блок – вот далеко не полный перечень устройств, в основе которых лежит колесо. Использование колеса для археологов является показателем развития цивилизации.
Однако массивное сплошное колесо не позволяло повозке развивать большую скорость. И как не раз бывало в истории человечества, войны стимулировали стремительный прорыв в развитии техники.
За следующие 3000 лет тяжелые колесные повозки, запряженные волами и предназначенные для транспортировки грузов, превратились в быстроходные и маневренные боевые колесницы, запряженные лошадьми.
Стала более совершенной и конструкция колес: появились легкие колеса со спицами, ступицей и гнутым ободом.
Другие цивилизации самостоятельно пришли к изобретению колеса. В Китае колесо было изобретено около 2800 г. до н. э., а приблизительно в 100 г. до н. э. китайцы придумали тачку.
В Европе тачка была изобретена на много веков позже. Изображение тачки есть на витражах XIII в. в Шартрском соборе во Франции.
В 4-3 веках до н. э. греки стали использовать колеса не в транспортных средствах, а в механизмах они изобрели зубчатую передачу и грузоподъемный блок.
Примерно с 85 г. до н. э. стали применять и водяное колесо, позволившее использовать энергию воды для работы тяжелых жерновов.
Китайцы изобрели колесо со спицами для прялки между 500 и 1000 гг. до н. э. Такое же изобретение было сделано в Европе в начале 13 века.
Колесо прялки было вариантом маховика. Оно вращало веретено, которое позволяло сучить нить из волокна во много раз быстрее, чем вручную. Маховик сыграл важную роль в эпоху индустриальной революции.
Маховик присоединили к поршням парового двигателя, и он преобразовывал энергию пара во вращательное механическое движение, которое заставило двигаться станки на фабриках, молоть муку мельницы и ездить по рельсам паровозы.
Толчком к изобретению колеса телеги мог послужить и гончарный круг, появившийся за несколько веков до телеги. Некоторые народы пользуются им до сих пор.
При ручной лепке сосудов подставку, на которой они стоят, необходимо время от времени поворачивать. Для облегчения вращения подставки неизвестный гончар догадался укрепить ее на оси. Вскоре он заметил, что при быстром вращении подставки сосудам можно придавать более правильную форму.
Так, вероятно, появился ручной гончарный круг, который послужил основой для изобретения древними греками и египтянами махового колеса – колеса с массивным ободом, которое устанавливалось на валу машины, преобразовывающей энергию импульса в последовательное плавное движение.
С чего началось изобретение колеса?
Все исследователи сходятся во мнении, что первое колесо было изобретено в 3500 г. до нашей эры. Правда, это только приблизительная дата. Возможно, оно появилось и раньше. Но как бы оно там ни было, принято считать, что первое колесо появилось в Месопотамии, на территории современного Ирака. Вот только предназначалось оно не для транспортировки. Его использовали в бытовых целях. При этом примерно в 3200 г. до нашей эры начали появляться месопотамские колесницы. Какая же колесница без колес? Поэтому можно считать, что привычное в нашем понимании колесо было изобретено именно в тот период.
Различные типы колес: Как они изготовлены
И все же стоит уточнить, что первые округлые предметы, которые отдаленно напоминают колесо, уходят корнями аж в палеолит. Это около 15-750 тыс. лет назад. Опять же точную дату никто из историков назвать не может.
Давным-давно для перемещения громоздких грузов на относительно большие расстояния использовались обычные бревна. На первый взгляд, революционный по тем временам способ, но у него был один существенный недостаток — требовалось подкладывать под бревна много каменных роликов, небольших колес. При этом они все время выскальзывали из-под бревен.
Но древние люди решили эту проблему — они соорудили специальную платформу из досок. Им удалось закрепить на ней ролики таким образом, что давящий сверху груз не выталкивал их из-под досок, а, наоборот, прижимал к земле.
Еще через 1500 лет наши предки додумались до следующей инновации — они оснастили колесо деревянными спицами. На такой шаг их подтолкнула военная необходимость. Не удивительно, что первыми, кто использовал колесо с деревянными спицами, были египтяне. Произошло это примерно в 2000 г. до нашей эры. Они применили его в своих знаменитых колесницах.
А вот идея заключить колеса в металлические обода и тем самым уберечь их от быстрого износа, принадлежит кельтам. В 1000 г. до нашей эры они оснастили такими усовершенствованными колесами свои колесницы.
Примечательно, что колеса, оснащенные спицами из дерева, оставались неизменными аж до начала 19 в. В то время изобретатель Ф. Бауэр запатентовал первые спицы, изготовленные из металла. Он просто взял длинную проволоку, продел ее много раз через обод колеса и закрепил на обоих концах ступицы. Классическим примером его изобретения является велосипедное колесо.
Следующим прорывом в эволюции колеса стало изобретение шины. Идея ее создания принадлежит У. Томпсону, свое изобретение он запатентовал в 1845 г. Однако, в 1888 г. его разработку усовершенствовал шотландский ветеринар Д. Данлоп. Для изготовления шин он использовал твердую резину.
В символике
- Движущееся колесо является древним символом означающим цикличность и повторяемость. В качестве примера можно привести индийскую систему чакр и китайский символ «Инь и ян». Колёса были запрещены к применению в повседневной жизни в древнем Тибете.
- Крылатое колесо на гербе Панамы является символом прогресса.
- Колесо служило символом солнца в древнем Египте.
- В картах таро десятая из старших аркан называется колесо фортуны и символизирует изменения*.
- В языческой мифологии термин Колесо года обозначает ежегодную повторяющуюся последовательность сезонных праздников.
- Колесо является атрибутом Тараниса, кельтского божества-громовержца.
Использование колеса в других устройствах
Постепенно колесо стали применять и в других устройствах. Со временем оно нашло свое применение для водяных устройств, по записям ученого Витрувия уже в 1 в. до н. э. водяные колеса распространились и в Древнем Риме. Использовались два вида таких колес: подливное (для медленно текущих рек) и наливное (на быстрых горных речках).
При строительстве люди также стали пользоваться грузоподъемным блоком, основу которого также составляет колесо. Позднее колесо нашло еще одно применение — для прядения шерсти была создана прялка. По историческим данным, она была изобретена около 1 тыс. до н. э. в Индии и близлежащих районах Азии.
Первые повозки и колесницы
Самые первые транспортные средства были тяжелы и неповоротливы. Одновременно с изобретением повозки для грузов появились колесницы для перевозки людей. Они были четырехколесные, с двумя неподвижными осями, прикрепленными к корпусу. Только через две тысячи лет вместе с усовершенствованием и облегчением общей конструкции оси колесниц стали делать подвижными, что значительно увеличило скорость передвижения и маневренность.
В египетской культуре 15-го века до н.э. появились облегченные колесницы, которые использовали как боевые, гоночные, военно-транспортные. Для большей устойчивости при повороте оси сделали выступающими по обоим сторонам кузова. Обод и спицы изготавливали из дерева и обтягивали полосками свежей кожи, при высыхании которой получалось прочно скрепленная конструкция.
Прошло еще три тысячелетия прежде, чем появился первый автомобиль, одним из главных элементов которого все также является колесо.
Современная гипотеза создания колеса
Слово «колесо» происходит от праславянского «коло» и праиндоевропейского «кел-со» и обозначает «вращение». От этого же корня происходит название «колесница».
По последним данным исследователей, история изобретения колеса берет свое начало из Европы. Самые ранние глиняные колеса были найдены при раскопках трипольской культуры на территории современных стран (Румынии и Украины), которые датированы 5 тыс. до н. э. Более «поздние» находки сделаны в районах Германии, Польши и на Северном Кавказе. Древние захоронения людей вместе с колесницами были обнаружены недавно на границе между Арменией и Грузией в верховье реки Куры (4-3 тыс. до н. э.).
Одним из праобразов колес считаются древние каменные жернова для размалывания зерен в муку. Первые колеса делались из глины, камня и только потом из дерева.
Конкуренция технологий
Жесткое крепление колеса на оси получило широкое распространение на территории современных Германии и Швейцарии. Но, как это часто бывает в истории техники, параллельно развивалась и альтернативная конструкция, в которой колеса вращались на неподвижной оси. Она встречается в основном в Восточной Европе, Средиземноморье и на Ближнем Востоке.
Эти две технологии — с вращающейся и неподвижной осью — конкурировали в Европе тысячелетиями. Независимое вращение колес повышало маневренность, но требовало большей точности при изготовления круглых отверстий для осей. Слишком плотная посадка мешала вращению. А излишний люфт приводил к расшатыванию колеса. Впоследствии отверстие стали даже укреплять металлом.
Поскольку вторая конструкция выглядит более совершенной, а местом появление колеса обычно считают Ближний Восток, некоторые ученые, например антрополог Дэвид Энтони, автор книги «Лошадь, колесо и язык», высказывали мысль, что упрощение произошло по пути передачи новшества. Не все племена могли в точности воспроизвести чужеземные повозки, на которые доводилось посмотреть только со стороны. К тому же у подражателей могло просто не быть нужных технологий, скажем, для изготовления аккуратных отверстий. Приходилось заново изобретать телегу на свой лад.
