CC BY
32
УДК 93/99:62
А. В. РАДКЕВИЧ, Л. М. БОНДАРЕНКО, С. О. ЯКОВЛЕВ (ДПТ)
ЩЕ ОДИН ПОГЛЯД НА 1СТОР1Ю КОЛЕСА I ТЕХН1ЧНИЙ АСПЕКТ
Прослвдковано юторш колеса в початковий перюд його розвитку з точки зору ф1зичних можливостей приручених людиною тварин. Також доведено, що, виходячи i3 останшх дослвджень вшу колеса, icropiH людства повинна бути переглянута.
Прослежена история колеса в начальный период его развития с точки зрения физических возможностей прирученных человеком животных. Также доказано, что исходя из последних достижений века колеса, история человечества должна быть пересмотрена.
The history of wheel in an initial period of its development from a viewpoint of physical possibilities of the animals domesticated by a man is traced. It is proved that coming from the last achievements of wheel age the history of humanity must be revised.
Звичайно. що юторда колеса розглядати тшьки з техшчного боку було б не зовшм точным без зв'язку з розвитком суспшьства. Тому коротко зупинимось на тих суспшьно-економiчних явищах, яю сприяли його появь
На перших ступенях життя суспшьства ви-робництво товару не було, а товар виник з по-явою суспшьного розподшу пращ. Сама проста форма розподшу пращ зародилась в середиш первюних родових общин внаслщок статевих та вшових вщмшностей, тобто на чисто фiзiо-лопчному шдгрупп [1].
Першим значним суспшьним розподшом працi було вiдокремлення тваринництва вщ зе-млеробства, а другим - ремесла вщ землеробст-ва, а сам процес розподiлу працi робить вплив на розвиток продуктивних сил, шдвищення продуктивносп працi, виробничi вщношення.
Можна вважати, що вже при рабовласниць-кому устро! розподiл пращ досяг розкв^у, а це, як вщомо, вiдбулося на межi 4-го i 3-го тисячо-лiть до н. е. в Месопотамп та Сгипп [2].
Якраз рабовласницький устрш виник в ре-зультатi розпаду первюно-суспшьного устрою. При його розквт, що викликало посилений обмiн особисто! власностi на результати працi, а по^м рабами i частково землею.
Звичайно, що з появою товару значно сама здорова частина суспшьства перетворювалась в носив цього товару [3]. Очевидно, що для ще! цш треба було приручати i привчати тварин. По-перше, на не! можна було i навантажити бiльше, чим на раба, та i одна людина могла правити декiлькома тваринами. Задача обмiну дещо спрощувалась, але утримання достатньо! кiлькостi в'ючних тварин коштувало дорого. Можна було !х використовувати i як джерело м' яса або молока, але вступало в силу проти-
рiччя: бшьше молока (м'яса) - менша вага ван-тажу на спинi, або навпаки.
Саме на цьому еташ, тобто 4...3 тис. до н.е., розвитку людства i повинна була виникнути щея колеса: можливiсть перевезення однiею твариною вантажу, який значно перевищував його вагу при використанш !! як в'ючно!. Нага-даемо, що саме 4...3 тисячi роюв до н. е. були побудоваш i першi пiрамiди - самi великi спо-руди того часу; так-що i це могло бути стимулом появи колеса.
I з цим можна було б погодитись повшстю, якщо б не знахвдка колеса на швдш Донеччини, вiк його бшя 7 тис. рокiв.
Виходить, що на цш три тисячi роюв треба зсунути вглиб появу рабовласницького устрою. Кочiвник не мiг його придумати, оскiльки пе-рехiд вщ осiлого тваринництва до кочового вщбувся всього-навсього в першому тисячол№ т ново! ери.
Оставимо це непорозумшня iсторикам, а самi спробуемо прослщкувати можливий розвиток конструкцi!' колеса, iз яких мiркувань ви-ходили нашi предки, установлюючи тi чи iншi розмiри колеса, !х кшьюсть.
Звичайно, що першим питанням було: якого дiаметру повинне воно бути. Якщо це була рiв-нина ( бiльше всього, що це було так), то дiа-метр колеса, на перший погляд, велику роль i не грав. У залежносп вiд радiуса колiс Я i висо-ти тварини Н , яка застосовувалась як тяглова, сила тяги ^ могла бути прикладена горизонтально, або тд кутами а+ чи а- (рис. 1,а). Але, а це очевидно, що буде змшюватися тиск на колесо: при а+ вш зменшуеться, збiльшуючи тиск на тварину, а при а- - збшьшуеться, зменшую-чи на не! тиск. Де ж тут золота середина? На рис. 1,б i 1,в показанi опори руху колеса у залежносп вiд а. А тиск на «плечЬ> тварини у за-
лежност в^ кута прикладання сили (у вщнос-них величинах) показано на рис. 2, а на рис. 3 -у залежност в^ вщсташ мiж центром колеса i хомутом.
1з рис. 1,б i рис. 1,в видно, що найменший опiр коченню дае сума значень кривих 3 та 3' на
рис. 1,б. Тобто, спостереження за поведiнкою тварин, якi тягли вiз (а може i власнi) тдказу-вало, що найменше втомлення викликали колеса бiльшого дiаметра i при плюсовому (+) (величина якого залежала iз стввщношення висо-ти тварини i дiаметра колеса).
Рис. 1. а) схема прикладання тягового зусилля до колеса; б) залежшсть опору кочення у напрямку сили тяги: 1, 2, 3 - вщ кута а+ при рад1ус1 колеса 0,1; 0,3 [ 0,5 м; 1, 2, 3 - вщ рад1уса колеса при а+ = 0; 15 [ 30 град.; в) те ж при а-
пухкому грунп нога вгрузае бшьше, нiж на твердому, людина, без сумнiву, уже знала i не могла не перенести це на ширину обода колеса. Але навряд давнiшнiй фурман збирався 1здити по болот або тску. По-перше, утомлювалась сама тварина, а з досв^ ходiння по ним було очевидным, що 1 котигись колесу буде важко.
Рис. 2. Залежшсть навантаження на тварину вщ кута прикладання сили до в1зка
Таким чином, установили, чому людство на протязi декшькох тисячолiть прийшло до колеса, наприклад, при кшський тязi це дiаметри приблизно 1,0...1,5 метра, а не, допустимо, 0,1 або 0,15 метра.
Тепер, очевидно, треба було установити ширину обода колеса. Звичайно, що тут простер був не меншим, нiж при виборi дiаметра. Що на
1,0-1.5 2,0 2,53,и 1,м
Рис. 3. Залежшсть висоти тварини Н вщ вщсташ м1ж в1ссю колеса \ хомутом 1: 1, 2, 3 - вщповщно Я = 0,2; 0,3; 0,5 м (пунктиром Я = 0)
Бшьш усього, що наш предок везти товар для обм^ або продавати збирався сухою дорогою: i товар i дорога сухi, та i настрiй в хо-рошу погоду кращий [4]. Тодi ж iз яких мiрку-вань встановлювалась ширина обода колеса? На рис. 4 у вщносних одиницях показано отр коченню колеса у залежност вiд ширини обода [5].
IV
25
го
Г&
ю
\ V
. \ \ >
1Лг ч*
\ . \
3
0,2 20
0,35 60 #Ю
0,5
В, мм
Рис. 4. Залежшсть у ввдносних величинах опору ру-ху колеса ввд: 1, 2, 3 - ширини ободу ввдповвдно при рад1усах колю 0,2; 0,35; 0,5 м; 4, 5, 6 - рад1уса при шириш обода 20, 60, 100 мм
Що кидаеться в очi без особливого ан^зу , так це рiзке зниження опору руху зi збiльшенням ширини обода (кривi 1, 2, 3), але, якщо напри-клад, для встановлено! вище величини радiуса Я = 0,5 м, зi збiльшенням ширини з 20 до 60 мм отр коченню падае майже у 3 рази, то з його збшьшенням з 60 до 120 мм, на таку ж величину, вш зменшуеться лише в 1,6 рази.
Очевидно, що немае сенсу ширину обода робити було значно бшьшим 60 мм, оскшьки це не призводило до рiзкого зниження опору руху тим бшьше, що збшьшення ширини вимагало ускладнення колеса, його вартост та i до збь льшення ширини дорiг, ускладненню збертан-ня вiзкiв.
Наприкiнцi розглянемо, як виршувалось питання про кiлькiсть колю. Що !х кiлькiсть повинна бути парною питання не виникало: з одним колесом вiзок перевертавсь, а «п'яте колесо до возу» спробуемо поставити тсля роз-гляду парно! кiлькостi.
Опiр руху вiзка у вiдносних одиницях у за-лежностi вiд кiлькостi колiс п при одному i тому ж навантаженш показано на рис. 5.
Рис. 5. Ввдносна залежшсть опору руху в1зка ввд шлькосп колю: 1 - п = 2; 2 - п = 4; 3 - п = 5
Видно, що при п = 4 отр руху значно мен-ший, тж при п = 2, а при п = 5, ^м мороки з його приладнанням, практично шякого зни-ження не давало.
На нашу думку, були пропозици i про шшть i бшьше колю, але у цьому випадку значно зб> льшувались габарити вiзка по довжинi, та i ма-невренiсть рiзко падала.
Таким чином, ми прослщкували найбiльш можливий шлях розвитку колеса i по можливо-стi його роль у товарнш метаморфозi «товар -грошi - товар».
До найбшьш важливих задач в област удо-сконалення колю треба вважати установлення анал^ично! залежност для визначення коефщ-ента тертя кочення. Який зразу визначаеться експериментально. Це б дозволило шженеру при розрахунку вузлiв кочення варiювати як геометричними розмiрами, так i матерiалами, добиваючись оптимального його рiшення як з точки зору вартоси, так i витрат енергоносив [5].
Б1БЛЮГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Малая Советская энциклопедия: В 10 т. Т. 6.- М.: Изд-во БСЭ, 1959. - 1306 с.
2. Малая Советская энциклопедия: В 10 т. Т. 7. - М.: Изд-во БСЭ, 1959. - 1259 с.
3. Малая Советская энциклопедия: В. 10 т. Т. 9. - М.: Изд-во БСЭ, 1959. - 1210 с.
4. Малая Советская энциклопедия: В 10 т. Т. 3. - М.: Изд-во БСЭ, 1959. - 1274 с.
5. Бондаренко Л. М. Деформацшш опори в машинах / Л. М. Бондаренко, М. П. Довбня, В. С. Ловейшн. - Д.: РВА «Дшпро-УАЬ», 2002. - 200 с.
Надшшла до редколегп 06.03.2008.
