Изобретение колеса в каком веке. Кто и когда изобрёл колесо? Краткая история создания колеса
Ни для кого не секрет, что львиная доля изобретений, особенно тех, которые составляют технический базис, являются не столько продуктом напряженной инженерной мысли, сколько результатом вдумчивого наблюдения за окружающим миром. Однако есть и исключения. Так, колесо, элементарнейшее устройство, сочетающее в себе вращательное и поступательное движение, не имеет аналогов в природе. Именно это загадочное обстоятельство породило версию о внеземном происхождении колеса.
Время и место изобретения колеса точно определить сложно. Однако возможность поступательного движения круглого предмета была известна людям с глубокой древности. Амулеты в виде небольших дисков с отверстиями посередине и радиальными прорезями, обозначающие солнце и его движение по небу, принадлежность большинства ранних культур. Одна из таких находок была сделана при раскопках первобытной стоянки на реке Сунгирь. Обнаруженные «солнечные колеса» были вырезаны из кости мамонта примерно 25 тыс. лет назад, в период верхнего палеолита.
Колесо круглый, свободно вращающийся или закрепленный на оси диск, позволяющий поставленному на него телу катиться, а не скользить. Колесо широко применяется в транспортных целях, а также повсеместно используется в различных механизмах и инструментах. Является одним и древнейших и важнейших изобретений человечества. Первые изображения колеса, обнаруженные в Междуречье, относятся к IV тысячелетию до н. э.
Примерно к этому же времени историки относят появление прообраза колеса катков, при помощи которых люди перемещали тяжести. Было замечено, что по упавшим деревьям волочить мамонта или тяжелый камень намного легче особенно если на пути попадались прямые и гладкие кругляки, которые перекатывались по земле. Затем очищенные от сучьев бревна стали специально подкладывать под грузы, перемещая вперед по мере продвижения. Этот способ применялся при строительстве египетских пирамид для перемещения каменных плит весом несколько тонн. Первые повозки представляли собой салазки-волокуши, поставленные на несколько скрепленных между собой бревен-катков.
Фрагмент инкрустированного «Штандарта войны и мира». Ур, Междуречье.
Между катками и настоящим колесом многовековая дистанция. Сначала люди заметили, что после того, как катки в средней части истирались и становились тоньше, груз меньше соскальзывал, и его становилось удобнее транспортировать. Тогда бревна-катки начали специально обжигать или обтесывать так появился предок современной колесной пары, используемой в железнодорожном транспорте: деревянные диски, которые составляют единое целое с осью и вращаются вместе с ней.
Первое свидетельство о колесном транспортном средстве датируется IV тысячелетием до н. э. Это изображение салазок на колесиках, найденное при раскопках города Урук в Месопотамии. К 2700 г. до н. э. там же появляются рисунки повозок. В это же время шумеры начинают хоронить своих царей вместе с колесницами. Такие погребения найдены в Кише, Уре, в эламском городе Сузы.
Следующим шагом было отделение колес от оси. Колесная пара хороша для езды по рельсам, но при движении по дороге трудности возникают при каждом повороте: тяжело груженная повозка может опрокинуться или даже развалиться. Во II тысячелетии до н. э. в Малой Азии появились колеса с центральными отверстиями ступицами, в которых закреплялась неподвижная ось. Теперь на повороте каждое колесо могло вращаться со своей скоростью, что сильно увеличивало маневренность. Чтобы колеса меньше терлись об ось, ступицы смазывали жиром или дегтем. Однако повозки с колесами из цельного куска дерева были еще очень тяжелыми и неповоротливыми. Передвигались они медленно, обычно в них запрягали могучих, но неторопливых волов.
«Солнечная повозка» из Трундхольма миниатюрное скульптурное изображение повозки эпохи бронзового века. XVIII-XVII вв. до н. э.
Чтобы облегчить тяжелое дисковое колесо, в нем стали делать радиальные прорези, которые впоследствии сменились закрепленными между ступицей и ободом спицами. Число спиц обычно было четным, их количество зависело от диаметра колеса: чем больше диаметр тем больше требовалось спиц. В Египте получили распространение колеса с четырьмя спицами, в Греции и Риме с восемью. Чтобы ход колеса был более мягким, его обшивали кожей или обивали по ободу деревянным обручем. Железный обод вместо деревянного около 3 тыс. лет назад начали применять кельты. Это сделало колеса более прочными, а колесницы в целом более подвижными и легкими, что значительно помогло в освоении новых территорий.
Появление колеса дало толчок развитию ремесел. Наверно, нет такой области производства, где бы не использовалось колесо. Блоки и лебедки в строительстве, гончарный круг, прялки, водочерпальные и мельничные колеса, зубчатые передачи и шкивы служат людям многие столетия. Еще большую роль колесо сыграло в эпоху промышленной революции трудно найти механизм, который не имел бы в своем устройстве хотя бы крохотного колесика или передачи. Точные механизмы, в том числе астрономические приборы и хронометры, также не могут обойтись без этого изобретения.
С течением времени колесо находило все новые сферы применения, однако его основная функция транспортная оставалась неизменной на протяжении многих веков, и никаких революций в ней не происходило. И только XIX век принес открытия, сделавшие передвижение на колесном транспорте более удобным и приятным.
В 1846 г. Роберт Уильяме Томпсон, английский инженер-железнодорожник, получил патент на прародительницу пневматической шины, сделанную из прорезиненной ткани. Шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготовлялась из нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон раствором натурального каучука или гуттаперчи. Наружное покрытие состояло из соединенных заклепками кусков кожи. Вся конструкция крепилась на обод болтами, в ней был предусмотрен клапан, через который шину накачивали. Широкого практического применения «воздушное колесо» не нашло, а после смерти изобретателя было и вовсе забыто.
Через 40 с небольшим лет ветеринар из Шотландии Джон Бойд Данлоп наблюдал за своим сыном, который катался по двору на велосипеде. В те времена велосипеды были громоздкими, с металлическими ободами, они со скрежетом подпрыгивали на каждом камешке. Данлоп заметил, как мягко амортизировал толчок резиновый шланг для поливки, на который наехал велосипед. Он отрезал кусок шланга по размеру окружности велосипедного колеса, заварил в кольцо, приспособил ниппель и... стал известным на весь мир изобретателем пневматической шины, на которую получил патент в 1888 г. Сейчас фирма Dunlop один из крупнейших производителей автошин.
Два года спустя британский инженер Чайлд Уэлтч предложил отделять камеру от покрышки, вставлять в края покрышки проволочные кольца и сажать ее на обод, который впоследствии получил углубление к центру. Тогда же англичанин Барлетт и француз Дидье независимо друг от друга разработали способы монтажа и демонтажа шин. Все это определило возможность применения пневматической шины на автомобиле. Создатели современных покрышек постоянно меняют их химический состав и рисунок протектора, благодаря чему автомобиль становится более маневренным, увеличивается сцепление с дорогой, уменьшается износ шин.
Велосипед с пневматическими шинами Данлопа.
Деревянное колесо со спицами.
Другим важным нововведением стал шариковый подшипник. Еще в Древнем Египте при транспортировке самых тяжелых грузов катки подкладывали непосредственно под перемещаемый предмет, притапливая их в специально вырытых бороздах. В бороздах, задающих направление движения, каткам было легче вращаться. Изобретение конусного шарикоподшипника приписывают Леонардо да Винчи. В 1907 г. шведский инженер Свен Вингквист изобрел первый самоустанавливающийся сферический шарикоподшипник. В том же году новинка попала на рынок.
Подшипник это своего рода колесо в колесе. Трение между осью и ступицей возрастает с увеличением скорости, и его невозможно устранить при помощи даже самой лучшей смазки. Но если между осью и ступицей поместить гладкие стальные шарики, ступица своей внутренней поверхностью будет катиться по шарикам, а шарики, в свою очередь, по оси. Шарики в подшипнике находятся между двумя кольцами, при этом внешнее кольцо примыкает к ступице, а внутреннее к оси. Существует также роликовый подшипник, в котором между кольцами вместо шариков находятся стальные ролики, похожие на маленькие катки.
Изменилось за последние два столетия и само колесо. Деревянные спицы были заменены легкими стальными, в конструкции появилась центральная втулка. В 1920-х годах были выпущены первые колеса с дисками из легкого сплава. Сегодня колеса изготавливают из специальных очень прочных и легких алюминиевых сплавов.
Можно было подумать, что к XIX в. технический потенциал колеса и возможности его видоизменения оказались полностью исчерпаны, однако оригинально мыслящие люди нет-нет да и находили ему новое применение. Например, в 1893 г. изобретатель Джордж Феррис представил на промышленной выставке в Чикаго новый аттракцион. Вращаемое при помощи паровых машин колесо диаметром 75 м поднимало 36 прикрепленных по ободу кабин на 60 человек каждая. Первое колесо обозрения, позволявшее пассажирам полюбоваться панорамой выставки, пользовалось огромным успехом, а сегодня оно является непременной принадлежностью парка аттракционов даже небольшого провинциального городка.
Впрочем, инженеры не оставляют колесо в покое и по сей день. Например, разработка с гибким эластичным ободом помогла избавиться от существенного недостатка низкой проходимости по бездорожью и болотистой местности. Такое колесо способно изменять форму от круглой до эллиптической в зависимости от нагрузки, чем обеспечивается лучшее сцепление с поверхностью. А для езды по глубокому снегу или песку можно использовать даже квадратные колеса. Вероятно, чем проще изобретение, тем больше вариантов его использования, а значит, колесо не раз еще продемонстрирует себя в новом облике.
Колесо обозрения на Всемирной выставке в Чикаго. 1893 г.
Колесо в космосе
Первым небесным телом, на котором появилось колесо, стала Луна Произошло это 17 ноября 1970 г., когда советская беспилотная станция «Луна-17» доставила на поверхность спутника Земли первый луноход. Он двигался на восьми колесах с легким сетчатым ободом, и каждое колесо имело свой электромотор.
Сложно сказать, каким путём пошла бы человеческая цивилизация, если бы в глубокой древности люди не придумали колеса.
Основываясь на этой простой детали, они в последующие тысячелетия смогли создать огромное множество различных машин и механизмов, направив развитие нашего общества по пути совершенствования техники. Изобретатель колеса, возможно, был величайшим техническим гением своего времени.
Кто изобрёл колесо?
К сожалению, изобретатель колеса жил в настолько древние времена, что история не сохранила для нас не только его имени, но даже места, где это произошло. Прообразом колеса многие историки считают круглые каменные жернова, которые использовались для размалывания злаков, начиная с периода неолита.
Исторический период, к которому относятся первые колёса, определяется довольно приблизительно – где-то около V тысячелетия до нашей эры. Именно к этому времени относится археологическая находка, сделанная румынским учёным неподалёку от города Яссы в 1981 году. В раскопе были обнаружены глиняные игрушки, изображавшие колёсную повозку. На текущий момент это наиболее древние из колёс, известных историкам.
Аналогичные находки, датируемые IV тысячелетием до н.э., обнаружены и в других местах Центральной Европы. Это керамические горшки с рисунком повозки, игрушечные модели колёс и даже деревянное окаменевшее колесо из древесины ясеня. Примерно пять тысяч лет насчитывает двухколёсная повозка из погребения «Тягуновой могилы» — кургана в Запорожской области Украины. Все эти находки доказывают, что современная цивилизация зародилась не на Ближнем Востоке, как это было принято считать раньше, а в Центральноевропейском регионе.
Деревянные колёса Месопотамии
Примерно четвёртым тысячелетием до н.э. датируются колёса, изображённые при раскопках шумерского города Урук в Месопотамии. Тысячу лет спустя мастерство изготовления колёс развилось настолько хорошо, что шумерские цари стали брать с собой в загробное царство не только еду, драгоценности и любимых рабов, но и деревянные колёсные повозки. Такие погребения обнаружены в древних городах Ур и Киш, а также в древних Сузах.
Все эти колёса изготавливались из сплошного деревянного круга с вырезанным отверстием для оси и держались на месте при помощи клина. Считается, что их прообразом стали деревянные катки, которые использовались для перемещения тяжёлых блоков из камня при строительстве храмов и гробниц.
Развитие конструкции колеса
Ко второму тысячелетию до нашей эры конструкция колеса была усовершенствована: придуман гнутый обод и ступица, в конструкции колеса появились деревянные спицы. Такие колёса обнаружены практически на всей территории Европы, от Ирландии до Южного Урала. Спустя ещё одно тысячелетие наружную часть обода для повышения прочности начали обивать полосками металла.
Характерно, что колёса в этот период начинают использоваться не только в повозках, но и в конструкции других примитивных механизмов – водоподъёмников, гончарных кругов, токарных станков, прялок и др.
Культуры, не знавшие колеса
В то время, как древние европейцы уже вовсю пользовались колёсными повозками и изготавливали различные механизмы, аборигенам Америки и Африки они оставались неизвестными. Правда, исследования говорят о том, что культура ольмеков уже вплотную подошла к изобретению колеса, используя при строительстве деревянные катки, однако следующий шаг сделать ольмеки уже не успели.
Удивительно, что у некоторых из народов, не использовавших колесо в быту, были найдены игрушки в виде фигурок на колёсиках, сделанные из дерева и обожжённой глины.
Колесо как мистический и сакральный символ
В древних культурах многих индоевропейских народов присутствует символика, так или иначе связанная с колесом. Оно обозначало бесконечность циклов жизни и смерти, вечный путь, совершаемый живыми существами в бесконечном колесе инкарнаций.
Круглая форма связывалась с солнечным божеством, совершающим свой ежедневный круг по небосводу. Все культуры, знакомые с колесом, использовали его в своей сакральной символике. Нельзя не вспомнить славянский Солнцеворот, буддийскую Дхарму, египетские боевые колесницы и т.д. Как правило, оно было символом власти, вечного движения и обновления, высшего закона и истины.
Изобретение колеса это тоже технология, которая развивается ускоряющимися темпами. Последний гаджет сегодня — завтра может будет антиквариатом. В результате этого стремительного развития технологии мы часто воспринимаем вещи как должное.
Одной из великих технологий является изобретение колеса
Если посмотреть вокруг, можно увидеть это везде, как, например шины в обычной машине. Это изобретение имеет символический смысл как наиболее известная метафора о бесконечном цикле жизни.
Краткая история создания колеса
На протяжении всей истории, большинство изобретений были вдохновлены миром природы. Идея вилки, как столового прибора пришла с раздвоенной палочки, самолета — от скольжения птиц.
Но круглое приспособление на сто процентов инновация гомо сапиенс.
Ученые натуралисты писали, что к изобретению колеса в природе близки только бактериальные жгутики, навозные жуки и перекати-поле. И даже они в самом широком употреблении термина, используют завальцовку, как форму двигательной активности.
Люди склонны думать, что создание колеса было номер два в величайшем списке инноваций после обучения прямохождению. Но несколько значимых изобретений до этого были тысячи лет: швейные иглы, ткань, веревки, плетеные корзины, лодки и даже флейта.
Есть соблазн думать, что история создания колеса просто скромное или даже примитивное открытие по сравнению с некоторыми современными гаджетами, которые мы имеем сегодня. Тем не менее, диск чтобы катить для средства транспорта был на самом деле изобретен на относительно позднем этапе истории человечества. Старейшее известное устройство, найденное в археологических раскопках из Месопотамии (современные многострадальные земли Ирака и Сирии) датируется около 3500 лет до нашей эры. Этот период был известен как бронзовый век, который представляется сравнительно поздним этапом в истории развития человеческой цивилизации. К этому времени люди уже сажали культуры, выпасали домашних животных и были некоторые формы социальной иерархии.
Одна из причин, почему оно было изобретено только в этот момент в истории является то, что были сложности установить цилиндр на стабильную, стационарную платформу. Концы оси, а также отверстия в центре устройства должны быть почти идеально гладкими и круглыми. Неспособность добиться этого приводила к слишком большому трению между компонентами, и устройство не работало должным образом. С учетом сложности комбинации круглый диск не был первоначально изобретен для транспортных целей. Вместо элемента для транспортировки он был впервые использован гончарами. Считается, что ранние диски были использованы для изготовления керамики.
Таким образом, первые диски не были использованы для перевозки. Доказательства показывают, что они было созданы, чтобы служить приспособлением для гончарных кругов около 3500 до н. э. в Месопотамии и только через 300 лет кто-то придумал использовать их для колесниц.
А гораздо позднее верблюды вытеснили применение вращающейся оси как стандартный вид транспорта на Ближнем Востоке и в Северной Африке в период второго и шестого веков нашей эры. Однако, несмотря на отказ от колеса для буксировки предметов, древнее ближневосточное сообщество продолжало использовать диски для таких задач, как орошение, измельчение и работа с керамикой.
Утверждается, что использование колес для перевозки произошло только около 3200 лет до н.э.
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.
В настоящее время родина колеса считается либо Месопотамия, либо евразийские степи. Хотя в Месопотамии найдено старейшее известное колесо, лингвистические доказательства утверждают, что изобретение колеса возникло в Евразийской степи . Слово происходит от общеслявянского со значением вращаться.
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.
Люди должны изменить точку зрения об устройстве для облегчения передвижения, и не рассматривать его как основное изобретение первобытного человека.
Мы должны рассматривать изобретение колеса как одно из величайших достижений человеческого общества.
Применения диска для уменьшения затрат энергии
Люди поняли, что затраты энергии на перемещение груза по относительно ровной поверхности с применением вращающейся оси гораздо более эффективней.
Изобретение тачки для перевозки грузов
Исследователи считают, что изобретение тачки впервые появилось в Древней Греции, где-то между шестым и четвертым веками до н.э. Четыре века спустя тачки уже появились в Китае и оказались в средневековой Европе, возможно, по пути от Византии до исламского мира. Хотя тачки были дорогими покупками, они могли легко экономить труд.
Попытки использовать круглые устройства
Поняв, что изобретение колеса уменьшает затраты энергии на протяжении веков гениальные изобретатели, философы, математики и алхимики попытались спроектировать устройства бесконечного движения. Они считали, что приведенное в движение будет продолжаться вечно, производя больше энергии, чем они потребляют. Но каким бы ни было устройство, все они нарушают первый и второй законы термодинамики, которые гласят, соответственно, что энергия не может быть создана или разрушена и что часть энергии всегда теряется при преобразовании тепла в работу. Патентное бюро многих стран отказываются предоставлять устройствам бесконечного движения патенты, если изобретатели предлагали как бы рабочие модели.
По данным бюро США по патентам и товарным знакам, первый патент с применением круглого устройства был выдан Джеймс Макомб в Принстоне, Нью-Джерси, 26 августа 1791-всего через год, когда первый патентный закон США был принят. Изобретение было для горизонтального, полого водяной машины для создания гидроэнергии для мельниц. Хотя патентное ведомство признает, что этот патент был выдан, оригинал записи был уничтожен вместе с другими патентами 18 века в 1836 при пожаре.
Один человек на самом деле преуспел в этом изобретении в современное время. Внештатный юрист-патентовед Джон Кеог в Австралии, подал заявку и получил патент для “ круглого устройства для облегчения транспортировки ” в мае 2001 года.
Этим он доказал, что изобретение колеса не было запатентовано за всю историю его развития.
Колесо — один из важнейших элементов современной техники. Нам трудно представить, как можно обойтись без колеса, например, при транспортировке грузов. Тем не менее, хорошо известно, что жители многих регионов мира — Австралии, Африки, Америки не использовали колесо до прихода европейцев. Они таскали грузы на себе или использовали вьючных животных. А ведь те же ацтеки и инки были отнюдь не дикарями, а весьма цивилизованными народами. Так где же и как изобрели колесо?
Конечно, история изобретения колеса теряется во тьме веков и в точности кто и когда изобрёл колесо, мы вряд ли когда-либо узнаем. Можно лишь сказать, что произошло это, вероятно, в Восточной Европе, а изобретателями колеса были предки современных индоевропейцев. Этот вывод подтверждается как данными археологии, так и лингвистики — слова, обозначающие колесо, очень древние, они появились ещё в праиндоевропейском языке до расселения индоевропейских племён по Евразии — более 5 тыс. лет назад.
Сама форма колеса была известна людям очень давно. Например, предметы, по форме напоминающее колесо, которые найдены в палеолитических стоянках на территории современной России, датируются временем более 30 тыс. лет назад.
Диски из бивня мамонта, напоминающие колесо (Сунгирь, Владимирская область).
Древнейшие же находки больших колёс сделаны в Восточной Европе и относятся ко времени около 3500 г. до н. э.
Одно из самых древних колёс, дошедших до нашего времени. Найдено в Словении, возраст — около 5200 лет.
Древнейшие изображения повозок, найденные на глиняных горшках, сделанных на территории современной Польши, а также Поволжья, относятся примерно к 3500 г. до н. э.
Глиняная модель повозки, найденная в Венгрии, возраст около 5300 лет.
Примерно начиная с 3300 г. до н. э. колёсные повозки начинают обнаруживаться в курганных захоронениях в южнорусских степях.
Повозка в древнем захоронении
Изобретение колеса сильно изменило быт наших далёких предков. Теперь они могли перемещаться и перевозить имущество на большие расстояния, селиться вдалеке от больших рек. Изобретение колеса открывало путь и к экспансии в далёкие земли, не случайно индоевропейцы вскоре расселились на огромных территориях от запада Европы до Ирана и Индии.
Как нашим предкам пришла в голову идея колеса? Известно, что для перемещения тяжёлых грузов, например, каменных блоков под них подкладывали брёвна. Такой способ использовали в разных частях мира. Однако до идеи сделать из дерева круг и прикрепить его к повозке додумались почему-то только предки индоевропейцев, а уже от них колесо было заимствовано другими народами, например, шумерами и китайцами.
Первоначально колесо было сплошным и сбивалось из деревянных досок. Позже колесо усовершенствовали. Около 2500 г. до н. э. появилось колесо со спицами, позже к нему добавили обод. Колесо стали использовать не только в повозках. Появился гончарный круг, который значительно улучшил качество керамики, блоки и шестерёнки, которые стали применяться в механизмах, мельницы, прялки и т. д. Так что изобретение колеса без всякого преувеличения дало огромный толчок развитию человечества.
Кто и когда впервые придумал колесо - одна из самых больших загадок истории. Самое древнее колесо было найдено на территории Месопотамии (область между реками Тигр и Евфрат, на территории современного Ирака)‚ и сделано оно было в 4 тысячелетии до нашей эры, т. е. около 6000 лет назад. Различные грузы до этого перевозились с помощью разного вида саней на полозьях.
Первое изображение колеса было обнаружено на древнейших рисунках. Колеса в те времена представляли собой вырезанные из дерева цельные диски. Повозки на таких колесах были тяжёлыми и неповоротливыми.
Первые колеса со спицами были изобретены на полуострове Малая Азия (самый западный полуостров Азии, ныне принадлежит Турции) в ХХ веке до нашей эры - ради уменьшения веса колеса в нём выпиливали вырезы. В том же веке колесо докатилось до Европы, Индии и Китая. Такие колеса использовались в колесницах для перевозки людей. В Египте их стали применять и для грузов. Наибольшее распространение колеса и различные повозки получили в Древней Греции, а потом и Риме. В Америке, Австралии и Южной Африке колёса и повозки появились только с приходом туда европейцев.
Многие историки считают, что колесо открывали много раз. Гончарный круг, мельничный жернов, водяная мельница и колесо телеги изобретались по отдельности. Пожалуй, трудно найти другое открытие, которое дало бы такой мощный толчок развитию науки и техники.
