Древние римляне славились своими передовыми инженерными достижениями. Технология подачи проточной воды в города была разработана на востоке, [ необходимо уточнение ], но преобразована римлянами в технологию, немыслимую в Греции. Архитектура, используемая в Риме, находилась под сильным влиянием греческих и этрусских источников.
Римские дороги строились так, чтобы быть неуязвимыми к наводнениям и другим экологическим опасностям. Некоторые дороги, построенные римлянами, используются и сегодня.
Существовало несколько вариантов стандартной римской дороги. Большинство дорог более высокого качества состояли из пяти слоев. Нижний слой, называемый pavimentum , имел толщину в один дюйм и был сделан из раствора. Выше него располагались четыре слоя кладки. Слой, расположенный непосредственно над pavimentum, назывался statumen . Он был толщиной в один фут и был сделан из камней, связанных вместе цементом или глиной.
Над этим был руденс , который был сделан из десяти дюймов утрамбованного бетона. Следующий слой, ядро , был сделан из двенадцати-восемнадцати дюймов последовательно уложенных и прокатанных слоев бетона. Summa crusta из кремня или лавовых полигональных плит, диаметром от одного до трех футов и толщиной от восьми до двенадцати дюймов, были уложены поверх руденса. Окончательная верхняя поверхность была сделана из бетона или хорошо отшлифованного и подогнанного кремня.
Обычно, когда на дороге возникало препятствие, римляне предпочитали проектировать решение проблемы, а не перенаправлять дорогу в обход него: мосты строились через водные пути всех размеров; болотистая местность преодолевалась путем строительства приподнятых дамб с прочным основанием; холмы и выступы пород часто прокладывались или туннелировались, а не объезжались (туннели строились из прямоугольных блоков твердой породы).
Тысяча кубических метров (260 000 галлонов США) воды доставлялась в Рим каждый день по одиннадцати различным акведукам . Потребление воды на душу населения в Древнем Риме соответствовало таковому в современных городах, таких как Нью-Йорк или современный Рим. Большая часть воды предназначалась для общественного пользования, например, для бань и канализации. De aquaeductu — это окончательный двухтомный трактат о акведуках Рима I века, написанный Фронтином .
Акведуки могли простираться от 10 до 100 км (10–60 миль) в длину и обычно спускались с высоты 300 м (1000 футов) над уровнем моря у источника до 100 м (330 футов), когда они достигали водохранилищ вокруг города. Римские инженеры использовали перевернутые сифоны для перемещения воды через долину, если они считали нецелесообразным строить приподнятый акведук. Римские легионы в основном отвечали за строительство акведуков. Техническое обслуживание часто выполнялось рабами. [2]
Римляне были среди первых цивилизаций, которые использовали силу воды. Они построили некоторые из первых водяных мельниц за пределами Греции для помола муки и распространили технологию строительства водяных мельниц по всему средиземноморскому региону. Известный пример можно увидеть в Барбегале на юге Франции, где не менее 16 мельниц с верхним выбросом, встроенных в склон холма, работали от одного акведука, выход из которого питал мельницу ниже по каскаду.
Они также были искусны в горном деле, строительстве акведуков, необходимых для подачи оборудования, используемого при добыче металлических руд, например, гидравлической добычи , и строительстве резервуаров для хранения воды, необходимой в шахте. Известно, что они также были способны строить и эксплуатировать горнодобывающее оборудование, такое как дробильные мельницы и машины для обезвоживания. Вертикальные колеса большого диаметра римского производства для подъема воды были извлечены из шахт Рио-Тинто на юго-западе Испании. Они принимали непосредственное участие в эксплуатации золотых ресурсов, таких как в Долаукоти на юго-западе Уэльса и на северо-западе Испании, страны, где добыча золота развивалась в очень больших масштабах в начале первого века нашей эры, например, в Лас-Медуласе .
Римские мосты были одними из первых больших и прочных мостов, когда-либо построенных. Они были построены из камня, используя арку в качестве базовой конструкции. Большинство также использовали бетон. Построенный в 142 г. до н. э., Pons Aemilius , позже названный Ponte Rotto (сломанный мост), является старейшим римским каменным мостом в Риме, Италия.
Самый большой римский мост был мост Траяна через нижний Дунай, построенный Аполлодором Дамасским , который оставался на протяжении более тысячелетия самым длинным мостом, когда-либо построенным как по общей длине, так и по длине пролета. Обычно они возвышались над поверхностью воды не менее чем на 18 метров.
Примером временного военного мостостроения являются два моста Цезаря через Рейн .
Римляне построили много плотин для сбора воды, например, плотины Субиако , две из которых питали Ание Новус , крупнейший акведук, снабжавший Рим. Одна из плотин Субиако, по общему мнению, была самой высокой из когда-либо найденных или предполагаемых. Они построили 72 плотины в Испании, например, в Мериде , и еще много других известны по всей империи. В одном месте, Монтефурадо в Галисии , они, по-видимому, построили плотину через реку Силь, чтобы обнажить россыпные месторождения золота в русле реки. Это место находится недалеко от впечатляющего римского золотого рудника Лас-Медулас .
Известно несколько земляных плотин из Британии, включая хорошо сохранившийся пример из римского Ланчестера, Лонговициум , где он мог использоваться в промышленном кузнечном деле или плавке , судя по кучам шлака, найденным на этом месте в северной Англии. Резервуары для хранения воды также распространены вдоль систем акведуков, и многочисленные примеры известны только из одного места, золотых рудников в Долаукоти на западе Уэльса . Каменные плотины были распространены в Северной Африке для обеспечения надежного водоснабжения из вади за многими поселениями.
Здания и архитектура Древнего Рима были впечатляющими. Цирк Максимус , например, был достаточно большим, чтобы использоваться как стадион. Колизей также представляет собой пример римской архитектуры в ее лучшем проявлении. Один из многих стадионов, построенных римлянами, Колизей демонстрирует арки и изгибы, обычно ассоциируемые с римскими зданиями.
Пантеон в Риме до сих пор стоит как памятник и гробница, а термы Диоклетиана и термы Каракаллы примечательны своей сохранностью, причем первые все еще имеют нетронутые купола . Такие массивные общественные здания копировались во многих провинциальных столицах и городах по всей империи, а общие принципы их проектирования и строительства описаны Витрувием на рубеже тысячелетий в его монументальном труде «Об архитектуре» .
Технология, разработанная для бань, была особенно впечатляющей, особенно широкое использование гипокауста для одного из первых типов центрального отопления, разработанных где-либо. Это изобретение использовалось не только в больших общественных зданиях, но и распространилось на жилые здания, такие как многочисленные виллы , которые были построены по всей Империи.
Наиболее распространенными материалами были кирпич , камень или каменная кладка , цемент , бетон и мрамор . Кирпич имел множество различных форм. Изогнутые кирпичи использовались для строительства колонн, а треугольные кирпичи использовались для строительства стен.
Мрамор был в основном декоративным материалом. Август однажды хвастался, что превратил Рим из города кирпича в город мрамора. Римляне изначально привозили мрамор из Греции, но позже нашли собственные карьеры в северной Италии.
Цемент изготавливался из гашеной извести (оксида кальция), смешанной с песком и водой. Римляне обнаружили, что замена или дополнение песка пуццолановой добавкой , такой как вулканический пепел, даст очень твердый цемент, известный как гидравлический раствор или гидравлический цемент . Они широко использовали его в таких сооружениях, как здания, общественные бани и акведуки, обеспечивая их выживание в современную эпоху.
Римляне были первыми, кто начал разрабатывать месторождения полезных ископаемых, используя передовые технологии, особенно использование акведуков для доставки воды с больших расстояний для помощи в работе на шахте. Их технология наиболее заметна на таких участках в Британии, как Долаукоти , где они разрабатывали месторождения золота, используя по крайней мере пять длинных акведуков, подключающихся к соседним рекам и ручьям. Они использовали воду для разведки руды, выпуская волну воды из резервуара, чтобы вымыть почву и таким образом обнажить коренную породу с любыми жилами, выставленными на вид. Они использовали тот же метод (известный как замалчивание ) для удаления пустой породы, а затем для гашения горячих пород, ослабленных поджогом .
Такие методы могли быть очень эффективными при открытой добыче, но поджоги были очень опасны при использовании в подземных выработках. Они стали ненужными с появлением взрывчатых веществ , хотя гидравлическая добыча все еще используется на россыпных оловянных рудах. Они также использовались для производства контролируемого запаса для промывки измельченной руды. Весьма вероятно, что они также разработали водяные штамповочные мельницы для дробления твердой руды, которую можно было промывать для сбора тяжелой золотой пыли.
На россыпных рудниках они применяли свои гидравлические методы добычи в огромных масштабах, например, в Лас-Медуласе на северо-западе Испании. Следы резервуаров и акведуков можно найти во многих других ранних римских рудниках. Эти методы подробно описаны Плинием Старшим в его Naturalis Historia . Он также описал глубокую подземную добычу и упоминает необходимость осушения выработок с помощью обратных водяных колес , и реальные примеры были найдены во многих римских рудниках, вскрытых во время более поздних попыток добычи. Медные рудники в Рио-Тинто были одним из источников таких артефактов, где в 1920-х годах был найден набор из 16 штук. Они также использовали архимедовы винты для удаления воды аналогичным образом.
Инженерное дело также было институционально укоренено в римской армии, которая строила форты, лагеря, мосты, дороги, пандусы, частоколы и осадное оборудование среди прочего. Одним из самых примечательных примеров военного мостостроения в Римской республике был мост Юлия Цезаря через реку Рейн . Этот мост был построен всего за десять дней преданной своему делу командой инженеров. Их подвиги в войнах с даками при Траяне в начале II века н. э. записаны на колонне Траяна в Риме.
Армия также принимала активное участие в добыче золота и, вероятно, построила обширный комплекс хранилищ и цистерн на римском золотом руднике Долаукоти в Уэльсе вскоре после завоевания региона в 75 г. н. э.
Технология водяных колес достигла высокого уровня развития в римский период, что подтверждается как Витрувием (в De architectura ), так и Плинием Старшим (в Naturalis Historia ). Самый большой комплекс водяных колес существовал в Барбегале около Арля , где участок снабжался каналом из главного акведука, питавшего город. Предполагается, что участок включал шестнадцать отдельных водяных колес с верхним выбросом , расположенных в две параллельные линии вниз по склону холма. Отток из одного колеса становился входом для следующего ниже в последовательности.
В двенадцати километрах к северу от Арля, в Барбегале, около Фонвьеля , где акведук достигал крутого холма, акведук питал ряд параллельных водяных колес для питания мельницы . Есть два акведука, которые соединяются к северу от мельничного комплекса, и шлюз, который позволял операторам контролировать подачу воды в комплекс. Имеются значительные остатки каменной кладки водных каналов и фундаментов отдельных мельниц, а также лестница, поднимающаяся на холм, на котором построены мельницы. Мельницы, по-видимому, работали с конца I века до примерно конца III века. [3] Мощность мельниц оценивается в 4,5 тонны муки в день, что достаточно для обеспечения хлебом 12 500 жителей, населявших город Арелат в то время. [4]
Лесопилка Хиераполиса была римской каменной лесопилкой с водяным приводом в Хиераполисе , Малая Азия (современная Турция ). Датируемая второй половиной 3-го века нашей эры, [5] лесопилка является самой ранней известной машиной, объединяющей кривошип с шатуном . [ 6]
Водяная мельница изображена на рельефе на саркофаге Марка Аврелия Аммиана, местного мельника . Водяное колесо, приводимое в движение мельничным шкивом, показано приводящим в действие две рамные пилы через зубчатую передачу, разрезающие прямоугольные блоки. [7]
Дальнейшие кривошипно-шатунные механизмы, без зубчатой передачи, археологически засвидетельствованы для каменных лесопилок с водяным приводом VI века н. э. в Герасе , Иордания , и Эфесе , Турция. [8] Литературные ссылки на мраморные пилы с водяным приводом в Трире , ныне Германия , можно найти в поэме Авзония конца IV века н. э. «Мозелла» . Они свидетельствуют о разнообразном использовании гидроэнергии во многих частях Римской империи . [9]
Комплекс мельниц также существовал на Яникуле в Риме, питаемый Аква Траяна . Стены Аврелиана были перенесены на холм, по-видимому, для того, чтобы включить водяные мельницы, используемые для помола зерна, чтобы обеспечить город хлебной мукой . Таким образом, мельница была построена, вероятно, в то же время или до того, как были построены стены императором Аврелианом (правил в 270–275 гг. н. э.). Мельницы снабжались водой из акведука, где она спускалась вниз по крутому склону. [10]
Таким образом, это место напоминает Барбегаль , хотя раскопки в конце 1990-х годов показывают, что они могли быть недовыброшены, а не перевыброшены по конструкции. Мельницы использовались в 537 году нашей эры, когда готы, осаждавшие город, отрезали им водоснабжение. Однако впоследствии они были восстановлены и, возможно, оставались в эксплуатации по крайней мере до времен папы Григория IV (827–844). [11]
Сообщается о многих других местах на территории Римской империи , хотя многие из них остаются нераскопанными.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )