?

Log in

No account? Create an account
Previous Entry Share Next Entry
Галеры на берегу
Галера, galea, galera, galley
galea_galley
Тянем-потянем



Товарищ Борщина
                  даже орала,
фартуком
         пот
                  оттирая с физии ―
«Без лифта
         на 5-й этаж
                  пешкодралом
тащи
         18 кило провизии!»
          В. В. Маяковский. Важнейший совет домашней хозяйке



В предыдущих постах мы рассмотрели случаи, когда гребцы триеры (все или их часть) разгоняли веслами корабль, который с хода выскакивал на берег, или вытаскивали судно на своих руках, полностью или частично поднимая его в воздух. Сейчас рассмотрим еще один, не менее очевидный способ, при котором все гребцы тянут за специально заведенные тросы, разгоняют корабль и с разгона вытаскивают его на берег.

Beaching1.jpg


Ранее мы полагали, что при вытаскивании триеры на берег принимают участие все 200 ее гребцов. Но вот какую надпись обнаружили археологи в середине прошлого века в Афинах:


Невозможно вытащить [корабль], если имеется менее 40 человек, спустить его на воду силами менее 20 человек, осмолить или поднять его [для заведения тросовых обручей] силами менее 50 человек.


В этой надписи устанавливается минимум работников для выполнения трех указанных операций. Учитывая, что эта надпись обнаружена в районе крытых эллингов, в которых хранились только военные корабли, и только на военных кораблях заводили тросовые обручи для укрепления корпуса (см. например здесь), и что стандартным афинским военным кораблем той эпохи была триера, мы можем сделать заключение, что именно об этом типе кораблей идет речь в надписи.

Еще одно предварительное замечание необходимо сделать. Триеры в эллинги затаскивали не по голому грунту, а по настилу, слипу. Наклон его равнялся 1:10, или 5,71°. Ранее мы видели, что для вытаскивания триер на необорудованный берег также могли использоваться деревянные направляющие – фаланги, и что при крутых берегах моряки делали траншеи, чтобы уменьшить величину уклона до 1:10.

Известно, что человек, который за горизонтальный трос тянет груз, способен развивать силу, в полтора раза превышающую его вес. Т.е., при наших первоначальных допущениях, человек весом 70 кг способен развивать тягу 105 кг. Силами команды в 40 человек, о которой говорится в надписи, можно развить тягу 4200 кг. Далее следует простое рассмотрение механики движения тела по наклонной плоскости:

Слип1.jpg

Сила трения равна произведению силы нормального давления на коэффициент трения

Fтр = kтр mg×cosα

Коэффициент трения скольжения дерева по песку – около 0,5.

Плюс мы должны добавить проекцию силы тяжести триеры на направление наклонной плоскости mg×sinα, которую также должны преодолеть тянущие корабль матросы

Fтяги = mg × (sinα + kтр×cosα)

При наших исходных данных получим

4200 = mg × (0,0995+0,5×0,995);

отсюда поднимаемый командой вес mg= 7035 кг, что явно меньше веса триеры. Следовательно, при вытаскивании триер надо было использовать наклонный слип из фаланг или катки. Коэффициент трения дерева по мокрому дереву равен 0,2-0,25. При этих исходных данных команда в 40 человек сможет вытащить на берег корабль весом до 14 тонн. Это уже ближе к весу порожней триеры. Если же в работе участвует не только специальная команда, а все 200 гребцов триеры, то они способны вытащить на берег порожнюю триеру весом до 70 тонн, что с лихвой перекрывает все допустимые размеры кораблей Древней Греции.

Впрочем, здесь не все так просто. Рассмотрим для примера часть таблицы коэффициентов трения для движения дуба по дубу в зависимости от направления волокон и применяемой смазки.

Friction.jpg
Источник: Appletons' cyclopaedia of applied mechanics, 1880-Vol.1, p.851

Анализ приведенных данных показывает, что неправильно подобранная смазка может привести лишь к незначительному уменьшению коэффициента трения. Опытные изыскания показали, что наилучшего эффекта можно достичь, применяя для смазки сосновый дёготь (pine tar). Проблему может доставить частичная растворимость дегтя в воде, что приводит к ухудшению его свойств при нанесении на мокрый корпус или слип.

Необходимо еще учитывать, что мы рассматривали коэффициент трения скольжения. Если триера покоится, то для выведения ее из состояния покоя, т.е. страгивания с места, необходимо приложить большее усилие: коэффициент трения покоя на 20-50% выше коэффициента трения скольжения. Поэтому, чтобы облегчить себе работу, гребцы отводили триеру метров на 15 от берега, затем разгоняли ее на тросовом буксире и, не останавливаясь, тянули до нужного места.

Некоторое улучшение антифрикционных свойств при вытаскивании триер на берег отмечается, когда поверхность, по которой движется корпус корабля, не деревянная, а представляет собой отполированный природный камень. Комбинируя его с соответствующими смазками коэффициент трения можно уменьшить вплоть до 0,065-0,08. А это уже гарантирует подъем триеры весом до 36 тонн даже силами команды в 40 человек.

Продолжение последует.


  • 1
=ущу один,=
Описка.

Спасибо. Исправил.

Спасибо. Получается, в античности инфраструктура порта была куда более развита, чем обычно пишут в учебниках истории.

Инфраструктура порта в античности - это отдельная тема. Если одним словом, то да, была развита.

Физика!
Это великолепно!
Ущу!

Оливковым маслом небось поливали фаланги))

Эт-точно. Было такое дело.

А разве поправочный коэффициент на несогласованность действий, причем от тем меньший, чем больше народа тянет не нужно вводить?

Я этот вопрос обсуждал в предыдущих постах. Исходим из того, что у профессиональных гребцов галер согласованность действий в крови )

Смазка (насалка) при спуске кораблей была предметом самого пристального рассмотрения и в 20 веке...

Абсолютно точно.

Немного уточню. Гребцов на афинской триере было 170 (см. декрет Фемистокла). Вряд ли десятка эпибатов (гоплиты - белая кость) участвовала в бурлацких работах. Также вряд ли участвовал сам триерарх и его охрана из 4 лучников. А еще стоит исключить шестерых палубных унтер-офицеров: кормчего (κυβερνήτης), казначея (πεντηκόνταρχος), гребного мастера/боцмана (κελευστής), помощника кормчего/впередсмотрящего (πρωράτης), корабельного плотника (ναυπηγός) и флейтиста (αυλητής). Наверное, можно добавить к тягловой рабочей силе палубных матросов. Их число нигде не указано, но легко высчитывается - 10 человек, разбитых на 2 команды на носу (под командой проревса) и корме судна (кубернета). И на тетрере, как указывает один поздний источник, их тоже было 10.

Итого: 170-180 минус некомплект.

Идеология highly likely сейчас в моде, следовательно Вы в тренде )
А если серьезно, то число гребцов на триере могло снижаться и до 60-70 человек. Не об этом речь. Мы рассчитываем верхний предел, делаем оценки.

Моя преподавательница физики, когда я ей принес сконструированный новый прибор измерения потока нейтронов, основанный на электретах, забраковала его как раз из-за избытка технических деталей, пружинок всяких и т.п. На первом этапе нужен принципиальный подход, оценки возможный границ, в которых допустимо использовать предлагаемое изобретение. Так же и в нашем случае, о котором нам известны только самые общие сведения.


Edited at 2018-11-06 08:35 pm (UTC)

Спасибо за статьи.
Возможно, бегу впереди триеры %), но почему никак не упоминается возможность полиспаста?

Обсуждать можно все. Но если нет информации о применении полиспастов в 5 веке до н.э., то не стоит, видимо, ее придумывать. Когда археологи накопают, тогда мы и обсудим.

А почему исключительно трение скольжения? На фалангах, как понимаю, как раз катили, ровно как и египтяне свои каменные кубики для пирамиды тоже на катках двигали. При замене трения скольжения на качения нужно уже сильно меньше человеко-сил.

Фаланги - это продольные направляющие. Их смазывали и по ним тащили. Катить по песчаному берегу - это та еще задача. Ничуть не легче, чем тащить. Катки попросту утонут в песке. Это как буксовать на машине по сыпучему песку - продолжится, пока не сядешь на брюхо. По подготовленному берегу - катили, вопроса нет.

Убедительно

  • 1