Машины, созданные александрийскими механиками Героном и Ктесибием

В период эллинизма строительное искусство подкреплялось математическими расчетами и показаниями геодезических приборов. Не позже VI в. до н. э. стали применять методы расчета пропорций статуй и храмов. В VIII — VII вв, до н. э. наибольший прогресс наблюдался в металлургии, ткачестве, гончарном производстве.

Простейшие механические приспособления можно было бы назвать динамическими, так как они создавались для экономии человеческой силы. Но почти одновременно появляются приспособления, которые можно назвать кинематическими или автоматами, потому что они служили для преобразования движения.

Описанию автоматов посвятил одно из своих сочинений ученый эпохи позднего эллинизма Герон Александрийский, живший в I в. н. э. С помощью автоматов производились театрализованные и религиозные действа. Движение фигур в театре марионеток, осуществлявшееся по прямой, по кругу и по производной кривой, производилось при помощи нитей, навернутых на барабаны или блоки различного диаметра и натягиваемых грузиками. В тех местах, где нити имели ненатянутые участки (петли), одно движение запаздывало относительно другого. Со временем система привода автоматов усложнялась и обретала нечто общее с современными автоматами (главный вал) и манипуляторами (поэлементный привод). Наряду с малыми автоматами были и большие, управлявшие движением статуй.

Автомат Герона для продажи храмовыми жрецами святой воды, выдававший воду в обмен на монетку, по принципу действия весьма напоминает современный торговый автомат. В числе изобретений Герона — гидравлическая машина для подъема тяжестей (рис. 6, а) и прибор, названный им годометром (греч. hodos — путь, грея, metreo — измеряю) — измерителем пути, который в настоящее время в зависимости от назначения называют спидометром или таксометром. Годометр Герона (рис. 6, б) состоял из системы зубчатых колес, приводившихся в движение при езде повозки. Пройденный путь фиксировался стрелками на циферблате с делениями.

Еще больший интерес представлял эолипил Герона (греч. aiolos — эол — повелитель ветров, греч. pilos — мяч), действовавший по реактивному принципу. Пар из котла по двум полым осям поступал в шар и заставлял его вращаться в вертикальной плоскости. Таким образом, Герон впервые использовал принцип, который почти 2000 лет спустя лег в основу устройства паровой турбины.

Изобретение пневматики связывается с именем александрийского механика (III в. до н. э.) Ктесибия. Александрия, столица Египта, была тогда центром прикладной науки. Ктесибий занимался гидравлическими приборами. Он изобрел двухцилиндровый пожарный насос (рис. 6, в), который ни в чем существенно не отличается от современного. Насос был снабжен всасывающим и нагнетающим клапанами, воздушным уравнительным колпаком и рычагом — балансиром для ручного привода. Ктесибием были изобретены водяные часы, водяной орган, а также аэротрон (греч. aer — воздух + греч. thronos — место) — военная машина, в которой роль упругого тела играл сжатый воздух. Как пожарный насос, так и аэротрон представляли собой цилиндр с движущимися внутри него поршнями. Это первое в истории техники упоминание о кинематической паре цилиндр — поршень.

Водяные часы (греч. klepsydra — клепсидра) (рис. 6, г) были известны в Греции с V в. до н. э. В часах Ктесибия вода через трубку медленно наполняла резервуар с поплавком. Фигурка на поплавке указывала время по делениям, нанесенным на вертикальной шкале. Ктесибий построил орган, действующий от воздушного насоса. Орган был снабжен устройством, помещавшимся под водой и позволявшим регулировать подачу воздуха в трубы.

Рисунок 6 — Машины, созданные Героном и Ктесибием: а — гидравлическая; б — счетчик оборотов; в — водяной насос; г — клепсидра.