Αρχαίες Μηχανολογικές κατασκευές .

Εργαλεία, συστήματα τροχαλιών, αντλίες και άλλα τεχνολογικά επιτεύγματα των αρχαίων Ελλήνων.

Του Θ. Π. Τάσιου

Καθηγητή ΕΜΠ, Προέδρου ΕΜΑΕΤ.

Η ανέγερση του Παρθενώνα πλησιάζει στην ολοκλήρωση της. Με τη βοήθεια ανυψωτικού μηχανήματος με συστήματα τροχαλιών, τα υψηλότερα μέλη του ναού τοποθετούνται στη θέση τους (σχέδιο Μανόλη Κορρέ από το βιβλίο του «Από τη ν Πε ντέλη στο ν Παρθε νώ-να», εκδ. «Μέλισσα», Αθήνα 1993). Κάτω, ανακατασκευή ανυψωτικής μηχανής (μελέτη - επίβλεψη: Μ. Κορρές, κατασκευαστής: Αρης Νομικός).

ΒΑΣΗ για την ανάπτυξη των μηχανολογικών κατασκευών είναι η ανάπτυξη εργαλείων και εργαλειομηχανών. Ιδού, πρώτον, μερικά τέτοια παραδείγματα απ' την Αρχαία Ελλάδα:

Τροχαλίες και πολύσπαστα χρησιμοποιήθηκαν για το Ερεχθείον, στο τέλος του 5ου αι. Αλλά και απ' τον 6ο αι. έχομε μεγάλου βάρους λίθινα στοιχεία με εντορμίες που δηλώνουν σφήνες για τη χρήση μηχανών αναρτήσεως. Πώς αλλιώς να εξηγηθεί η απότομη κατά τον 6ο αι. αντικατάσταση των ξύλινων δοκών των ναών με πέτρινα επιστυλια; Η ανάπτυξη των μέσων μεταφοράς και ανυψώσεως είχε προφανώς προηγηθεί.

Ο Βιτρούβιος εκφράζει τον θαυμασμό του προς τον Χερσίφρονα (αρχιτέκτονα του ναού της Αρτέμιδος στην Έφεσο), ο οποίος διέθετε σπουδαίες μηχανές μεταφοράς και ανυψώσεως υλικών.

Στον Γλαύκο το Χίον (6ος αι.) αποδίδουν την εφεύρεση της συγκολλήσεως σιδήρου.

Ο Ηρόδοτος (ΐν,75) αναφέρει τη χρήση του τόρνου αγγειοπλαστικής. Αλλά και ο τόρνος μεταλλικών αντικειμένων φαίνεται πως χρησιμοποιόταν, όπως ο Γ. Βαρουφάκης απέδειξε μελετώντας τον κρατήρα του Δερβενίου.

Ο Ηρών ο Αλεξανδρεύς γράφει βιβλίο (τα «Μηχανικά») για να περιγράψει τα πέντε βασικά τεχνικά εργαλεία (μηχανικός «δυνάμεις» τα καλεί): βαρούλκον, μοχλός, πολύσπα-στον, σφην, ατέρμων, κοχλίας. Επειδή δε ο ατέρμων κοχλίας θα γίνει βασικό συστατικό των αυτοματισμών τους οποίους θα εφεύρουν οι Αλεξανδρινοί, έχει σημασία να θυμίσουμε πως ο κοχλίας αυτός ήταν ήδη γνωστός και στον Απολλώνιο (3ος αι.) ο οποίος έγραψε και ειδικό σύγγραμμα «περί κοχλιού».

Φτάνουν ίσως τα πρώτα αυτά παραδείγματα μηχανικών εργαλείων, που συνιστούν τον «προθάλαμο» της Μηχανολογίας. Θ' αναφερθούμε τώρα συνοπτικότατα σε μερικές ειδικότερες εφαρμογές.

Πάνω: πρέσα λαδιού Ηρωνος. Δεξιά: αναρροφητική - καταθληπτική αντλία Κτησιβιου (κατασκευαστής: Δ. Κριάρης).

Σκληρά κράματα

Ξύλινα μηχανήματα (μεταφορικά και ανυψωτικά κυρίως) υπήρχαν από πολύ παλιά. Εκείνο όμως που έδωσε τη μεγάλη ώθηση στην αρχαιοελληνική μηχανολογία φαίνεται πως ήταν η απόχτηση των σκληρών κραμάτων, όπως λ.χ. το «κρατέρωμα» (χαλκός και κασσίτερος), και ο σίδηρος βεβαίως αργότερα (όλη η Ελλάδα «εσιδηρόφορει» μας λέει ο Θουκυδίδης). Έτσι έγιναν εφικτές ορισμένες σημαντικές εξελίξεις, χάρις στην κατασκευή ισχυρών οδοντωτών τροχών (για γερανούς λ.χ. με μειωτήρες 1 προς 200), μεταλλικών ελατηρίων παντός τύπου (σε καταπέλτες λ.χ., ικανούς να εκτινάσσουν βάρη 80 Κα, σε απόσταση 200 μ), και χιτωνίων και εμβόλων καλά συναρμοσμένων (για τις εμβολοφόρες αντλίες του Κτησιβίου, (3ος αι. π.Χ.).

Η εμβολοφόρος αντλία του Κτησιβίου για αέρα ή για νερό, με παροχές 1 κ.μ. από βάθος 4 μέτρων (πάνω Υπήρξε η μεγάλη κατάκτηση στον τομέα των αντλιών νερού, παράλληλα, δε τροφοδότησε με αέρα και την Υδραυλιν (το πρώτο «αρμόνιο») του Κτησιβίου, εφεύρεση και αυτή. Η αντλία του Ηρωνος (κάτω) είναι ουσιαστικά η αντλία του Κτησιβίου με διάφορες βελτιώσεις τις οποίες περιγράφει ο Ηρών στα σωζόμενα βιβλία του.

Αντλίες νερού

Αντλίες νερού χρησιμοποιούνταν ευρέως: Ελικοειδείς αντλίες («αρχιμήδειες») χρησιμοποιούνταν στην άρδευση και στα μεταλλεία (μέχρι τον περασμένο αιώνα). Το νερό ανεβαίνει «φυγοκεντρικά» μέσα σ' έναν περιστρεφόμενο φαρδύ σωλήνα, στο εσωτερικό του οποίου είναι στερεωμένη μια λάμα σε ελικοειδή γραμμή (παροχή νερού, γύρω στα 10 μ³ την ώρα). Αλλες μορφές αντλίας χρησιμοποιούνταν επίσης για την άρδευση: Τύμπανον (με στερεωμένες λάμες 30 μ³/ώρα), Πολυκάδια και Αλυσσις (όπως τις ξέραμε μέχρι χθες στα περιβόλια). Η μεγάλη όμως κατάχτηση ήταν η εμβολοφόρος αντλία του Κτησιβίου (το «πνευματικόν όργανον») για αέρα ή για νερό, με παροχές 1 τ.μ. από βάθος 4 μέτρων. Αυτή ακριβώς η αντλία θα τροφοδοτήσει με αέρα και την ύδραυλιν (το πρώτο «αρμόνιον»), του Κτησιβίου εφεύρεση κι' αυτή.

Είναι χαρακτηριστική η τάση των αρχαίων Ελλήνων να υπηρετούν τεχνολογικά τις πολιτισμικές τους ανάγκες: ο Ηρών, τεχνικός συγγραφέας και δάσκαλος μέγιστος (Αλεξάνδρεια, 1ος αι. π.Χ.), στο βιβλίο του «Αυτοματοποιητική» περιγράφει πλήθος μηχανών για την εξυπηρέτηση λατρευτικών αναγκών ή και θεατρικών δρωμένων. Αλλά και ο Φίλων (3ος αι. π.Χ.), τιμά την τάση προς τους αυτοματισμούς.

Η σωζόμενη αραβική μετάφραση των πνευματικών του είναι θησαυρός τέτοιων παιγνίων: Ο αέρας, τα υγρά, η φωτιά, οι πλωτήρες, οι οδοντωτοί κανόνες προσφέρουν πλούσιο οπλοστάσιο για μια καινούργια τεχνολογία (τους αυτοματισμούς), που δυστυχώς δεν πρόλαβε τότε να ολοκληρωθεί όμως θα τροφοδοτούσε όλη την Ευρώπη για 1500 χρόνια.

Ανάλογες διατάξεις κρυμμένων γερανών, καταπακτών και ηχητικών αυτομάτων, επραγμάτωναν τον «από μηχανής θεόν» στο αρχαίο θέατρο των ύστερων χρόνων.

Μορφές ενέργειας

Σημαντική βέβαια ώθηση στην αρχαιοελληνική μηχανολογία θα δινόταν εάν είχε προλάβει να επεκταθεί η εφαρμογή άλλων μορφών ενέργειας, εκτός απ' τη μυϊκή δύναμη (ανθρώπων και ζώων):

Η δύναμη του ανέμου: Ο Ηρών (1ος αι. Π.Χ.) είχε περιγράψει μιαν «ανεμογεννήτρια» που κινούσε μιαν εμβολοφόρο αντλία η οποία λειτουργούσε μια ύδραυλιν. Η σημαντικότερη λεπτομέρεια αυτής της εφευρέσεως ήταν ο μηχανισμός μετατροπής της κυκλικής κινήσεως της φτερωτής, σε παλινδρομική ευθύγραμμη κίνηση του εμβόλου της αντλίας.

Η δύναμη του νερού: Αν εξαιρέσουμε τον υδροτροχό της αθηναϊκής αγοράς, ο «Ελληνικός νερόμυλος» θα εμφανισθεί πολύ αργότερα (1ος αι. μ.Χ.), στην Μικρά Ασία.

Η δύναμη της φωτιάς: Το πρώτο και σημαντικότερο βήμα είχε γίνει όταν ο Ηρών περιέγραψε την αιολόσφαιρά του, η οποία περιστρεφόταν με ατμό...

Η δύναμη του ηλεκτρισμού: Εδώ η γνώση είναι υποτυπώδης. Το «ήλεκτρον» (το κεχριμπάρι) που έλκει διάφορα υλικά «ακριβώς όπως ο μαγνήτης έλκει το σίδηρο», ήταν πολύ γνωστό - και προερχόταν απ' τη Βόρεια Θάλασσα, εκεί όπου ο Φαέθων χτυπήθηκε απ' τον κευρανό (άλλη μια ορθή διασύνδεση ηλεκτρικών φαινομένων!). Αυτά χωρίς καμιά εφαρμογή. Κι όμως, αυτά θα ξαναθυμηθεί ο W. Gilbert ύστερα από δυο χιλιάδες χρόνια (1646 μ.Χ.) και θα τα ονομάσει vis electrica...

Βιβλιογραφία

Στη βιβλιογραφία βεβαίως, μπορεί κανείς να βρει περισσότερες μηχανολογικές εφαρμογές:

• Στις ανυψωτικές μηχανές (βλ. λ.χ. Μ. Κορρέ: «Από την Πεντέλη στον Παρθενώνα», Μέλισσα, Αθήνα, 1992). ' Στις ποικίλες αντλίες (βλ. λ.χ. J. G. Landels, «Engineering in the ancient world», University of California Press, 1981).

• Στις στρατιωτικές μηχανές τα χαλκότονα, τα αερότονα και τα τεράστια άρματα μάχης (40 έως 60 μ. ύψος), τις «ελεπόλεις» (βλ. λ.χ. Β. Gille «Les mecaniciens grecs», Seuil, Paris, 1980, καθώς και θ. Κορρέ: «Το υγράν πυρ», Βάνιας, θεσ/νίκη, 1995).

• Στη ναυπηγική (βλ. λ.χ. Χ. Λάζος: «Ναυτική τεχνολογία στην αρχαία Ελλάδα», Αίολος, 1996).

• Στην Αυτοματοποιητική (βλ. λ.χ. Δ. Καλλιγερόπονλος: «Αυτοματοποιητική του Ηρωνος», Αθήνα, 1996).

1) Πρέσσα λαδιού no 41 (Οδηγό).

2) Ανυψωτική μηχανή νερού no 45 (Οδηγός).

3) Ανυψωτική μηχανή νερού no 48 (Οδηγός).

4) Αρθρο Ράιτ σχήμα 1

5) Οδηγός no 43, αντλία Κτησιβίου.

6) Αρθρο Ολεσον, αχ। 13.

http://grmath4.phpnet.us/texnologia