 |
Метательные военные машины. Принципы преобразования усилий.
|
|
|
|
Римский бетон. Химический принцип твердения цемента. Виды современных бетонов.
Римский бетон (лат. opus caementicium). Слово Caementum означало «бутовый камень», «тёсаный камень» и также каменные составляющие для наполнения полостей несущих стен. Состоял из смеси промытого песка и связующего с наполнителем из щебёнки.[1] В качестве связующего применяли известь с добавлением природной или искусственной керамики (пуццолан, пемза, кирпич). Эти компоненты насколько возможно тонко измельчали, смешивали с песком, добавляли воду, перемешивали до полной однородности, затем так же перемешивали с наполнителем, полученную пластичную смесь заливали в опалубку и уплотняли трамбовкой. После затвердевания бетона опалубку снимали. Состав смеси песок: связующее зависел от её назначения (массив, стяжка, кладка, штукатурка) и колебался от 3:1 до 2:1. Эта технология, в целом, жива и сейчас, только вместо смеси извести с вулканическими продуктами применяют портландцемент.
Наиболее популярными среди новых видов являются самоуплотняющийся, прозрачный, жаростойкий, гидротехнический и полистиролбетон.
Принцип разгрузочного действия арочных конструкций. Виды арок (примеры рисунков).
Суть работы арки можно представить на следующем простом примере: любая прямолинейная балка под воздействием нагрузки будет прогибаться. Происходит это потому, что под действием нагрузки в поперечных сечениях балки возникают продольные сжимающие и растягивающие напряжения. При этом в верхней части сечения действуют сжимающие напряжения, а в нижней части – растягивающие напряжения. Под действием этих напряжений верхняя часть балки сжимается, а нижняя – растягивается. В итоге, после прогиба балки, получается, как бы перевернутая арка. Но если взять балку, уже имеющую некоторую кривизну оси, относительно большую по сравнению с пролетом, и перевернуть ее, то мы получим нечто, напоминающее арку. Такая теория касается арок, выполненных из цельного пласта материала. Совершенно другая идея лежит в основе арок, собранных из отдельных элементов, чаще всего, каменных. Сегменты выточены в виде усеченных клиньев, так что, опираясь друг на друга, они последовательно предают нагрузку, идущую сверху, соседнему сегменту, пока та вся не перейдет в опоры. Так что, если материал арки и опор имеет соответствующую прочность, то при повышении нагрузки арка лишь становится плотнее и крепче, это увеличивает срок ее службы и улучшает устойчивость.
|
|
|
Все это происходит, потому что на опорах появятся не только вертикальные реакции, но и горизонтальные, которые называются распором. Именно распор в каждом сечении арки создает момент, противоположный по знаку моменту от внешних нагрузок, что и позволяет их существенно уменьшить, а в некоторых случаях свести к нулю. В случае чрезвычайно больших сил распора между опорами добавляют затяжку, которая проходит через весь пролет, и принимая на себя излишки распора, укрепляет, таким образом, все перекрытие. Затяжка может располагаться в центре опор, а может быть подпольной, или приподнятой. Сами опоры так же могут иметь абсолютно различную форму и функцию.
а) двухшарнирная (ось арки описывается уравнением окружности);
б) трехшарнирная, статически определимая арка;
в) арка с затяжкой на опорах;
г) арка с затяжкой выше опор;
д) арка сквозного сечения (такую арку можно рассматривать как две отдельные арки с затяжками);
е) арка переменного сечения;
ж) параболаобразная арка (ось арки, описываемые гиперболой);
з) стрельчатая арка (ось арки описывается двумя уравнениями окружности), окружности пересекаются в ключе или замке арки;
|
|
|
и) арка ломаного профиля;
к) треугольная арка.
Принцип энергосбережения много стекольных рам. Современные стеклопакеты.
http://oknoudoma.ru/teplosberegayushhie-okna-printsip-raboty-i-preimushhestva/
Метательные военные машины. Принципы преобразования усилий.
Для того чтобы представить себе условия, в которых проводились в прошлом осады, необходимо рассмотреть положения осажденных и осаждаемых. Укрепленные города, вероятно, существовали до изобретения метательных орудий, но их изобретение, несомненно, ускорило появление новых и оснащение фортификационными сооружениями старых замков. Эти машины, известные под собирательными названиями balistariae и petrariae, изначально делились на два типа и очень напоминают два своих современных преемника – пушки и гаубицы. Они назывались, соответственно, balista (баллиста) и catapulta (катапульта) и играли свои строго определенные роли в «симфонии» обстрела.
Все эти предписания, однако, относятся к механизмам, метающим дротики или камни, принцип действия которых основан на энергии скручивания или противовесе, за исключением мейт-гриффона, представляющего собой деревянную башню, построенную в 1190 году Ричардом I на Сицилии и названную в укор «грифонам» (грекам). Слово «мейт» (mate), очевидно, взято из Donner eschec et mat – так называлась любимая игра тех времен (современный аналог – шах и мат в шахматах). Ричард разобрал эту башню в 1191 году, перевез на Святую землю и снова возвел ее у стен Акры.
Существовали также и другие осадные приспособления, кроме balistariae и petrariae. Правда, это были скорее инженерные сооружения, чем артиллерийские орудия: такие как таран, бурав (tenebra), «черепаха» (testudo), «мышь» (musculus), «кот», «свинья», передвижные осадные башни, осадные лестницы, греческий огонь и другие зажигательные смеси.
Было два типа рычагов. Один – толстый и тяжелый, оканчивающийся углублением в виде ложки, другой тонкий и гибкий, с пращой из каната или кожи. Последний – более ранний и эффективный тип, использовавшийся греками и римлянами: он был легче, более упругий, отскакивал с большой скоростью и, с добавлением пращи, увеличивал «дальность выстрела» не менее чем на треть.
|
|
|
Баллистика была очень проста: чем больше машина и длиннее рычаг, тем шире описываемая им дуга и больше дальность полета снаряда. Снаряд, размеры которого варьировались в зависимости от размеров катапульты, обычно изготавливался из камня.
Чтобы зарядить и произвести выстрел, моток сухожилий скручивали до предела, камень помещали в пращу, и рычаг оттягивался назад с помощью ворота до постановки на замок.
Наиболее эффективные машины были изобретены и построены греками, у которых это искусство позаимствовали римляне, но с упадком империи уровень ее инженеров снизился, качество мотков сухожилий и рычагов упало. Нагрузки на рычаг были велики, и, чтобы их выдержать, требовалось большое умение при их изготовлении и хорошо выдержанное дерево. Это, очевидно, стало непосильной задачей, и последующие машины быстро выходили из строя. Сухожилия со временем теряли эластичность и прочность также, несомненно, в силу утраты опыта их подготовки.
В последующие века такие катапульты сменились на более громоздкие типы, в которых тонкий, гибкий, элегантный рычаг скорпиона заменили на короткий и толстый с углублением в форме чаши на конце. Такое изменение конструкции понизило ее эффективность и не способствовало ее применению в военных действиях. С тех пор катапульты постепенно стали исчезать с полей сражений как значимый фактор.
|
|
|
