Последние комментарии

  • stanislav matveev
    ну и математики! В то время в Византийской империи  проживало не более 12 миллионов человек и тысяч около 70 в Конста...Демография древнего Киева
  • Гордей
    Великолепно! А особенно радостно что у Зализняка достойный продолжатель ...Берестяные грамоты — 2019: кто украл бобров? Орки?!
  • Лебедев Алексей
    Шикарное издание.Древняя Русь в свете зарубежных источников

Как была устроена большегрузная речная баржа царицы Хатшепсут

 Трёхмерный вид большегрузной речной баржи царицы Хатшепсут. Трёхмерный вид большегрузной речной баржи царицы Хатшепсут.

Мы не слишком много знаем о технологиях строительства, использовавшихся в Древнем Египте. Но в некоторых случаях зодчие из далёкого прошлого оставили нам подсказки — в виде изображений. Одно из уникальных свидетельств — изображения в знаменитом храме в Дейр эль-Бахри, на которых показана баржа, везущая по Нилу два обелиска царицы Хатшепсут.

Вес каждого обелиска — более 350 тонн! Мы предлагаем вашему вниманию перевод статьи, автор которой — нидерландский кораблестроитель и специалист по морским грузоперевозкам Тён Хоговен (Teun Hoogeveen) — анализирует изображение в храме Хатшепсут и пытается восстановить детали экстраординарной операции, осуществлённой примерно 3500 лет назад. Перевод выполнила Любовь Жук.

Внимание! Это не популярная статья, в ней много цифр и терминов. Вы готовы?


Насколько точен рельеф на стене храма Хатшепсут в Дейр-эль-Бахри? Как большегрузная баржа, изображённая на рельефе, могла загружаться и разгружаться, и как обеспечивалась структурная целостность баржи на всех этапах операции? Как управлялся буксир при движении вниз по течению Нила? Эта статья представляет возможные ответы с практической точки зрения, из которых следует вывод, что древние каменотёсы знали толк.

Введение

В этом документе описание следует со всей возможной точностью общему виду и деталям, изображённым на рельефе на стене храма Хатшепсут в Дейр-эль-Бахри.

Чтобы понять, как могли строить и использовать большегрузную баржу около 1470 г. до н. э., нам нужно обосновать, как её разгружали, как ею управляли при движении по Нилу и как её нагружали. Очевидно, что, прежде чем нагружать баржу, надо было гарантировать, что её можно разгрузить. Баржу нельзя рассматривать саму по себе, так как она обеспечивала транспортировку «от двери до двери», воднотранспортную операцию перемещения груза. Информация из оригинальных источников на данный момент отсутствует. Поэтому применяется практика перемещения грузов в настоящее время с использованием только инструментов и средств, доступных в то время, как то — салазки, катки, лопаты, рычаги, верёвки и мускульная сила очень большого количества рабочих. Железо в то время не употреблялось. Разница уровня воды в Ниле в течение года должна была использоваться для успеха операции. Она была бы невозможна без помощи воды.

Нагруженная баржа (1) изображена на рельефе на стене храма Хатшепсут в Дейр-эль-Бахри на плаву на реке Нил. Рельеф показан на рис. 1. Нос направлен вправо.

Рис. 1. Рельеф в Дейр-эль-Бахри — изображение баржи (GNU Free Documentation License 1.2)Рис. 1. Рельеф в Дейр-эль-Бахри — изображение баржи (GNU Free Documentation License 1.2).

Уровень воды в Ниле очень высок в течение примерно трёх месяцев, особенно в районе Асуана. Период высокой воды продолжается с августа по ноябрь, и в этот период течения максимальны, что способствует навигации на реке. В этот период река заливает свои берега. В остальные месяцы уровень воды низок и глубина реки мала, особенно у берегов. Разница между высоким и низким уровнем воды могла составлять 8 м у Асуана и 7,5 м у Каира (2), (3). Подъём воды в Луксоре был около 0,84 м выше уровня пола в храме — по данным Ф. Саида (4), либо 0,5 м или на несколько метров больше — по данным Ф. Мондерсона (5) на основе изучения отложений солей на камне в Карнаке. Последний результат был принят для настоящего исследования, предполагая равномерный уклон между Асуаном и Карнаком.

Этот документ представляет также несколько новых соображений по поводу операции. Цифры, приведённые в документе, основаны на простых расчётах и предназначены для подкрепления выводов, демонстрируя осуществимость метода транспортировки, представленного в документе. В данном исследовании необходимо было проработать типичную конструкцию баржи, учитывая египетские практики того времени.

Выводы

Из настоящего исследования можно заключить, что общий вид и детали, показанные на настенном рельефе с изображением большегрузной баржи в храме в Дейр-эль-Бахри, технически верны, и такая транспортировка могла быть проведена способом, описанным в данном документе, с достаточной степенью безопасности для груза, судна и команды. Рельефы реалистичны. Конечно, невозможно доказать, что операция была действительно проведена этим способом, так как никаких записей об этом на сегодняшний день не найдено.

Большегрузная речная баржа царицы Хатшепсут была разработана на основе подобных меньших судов, использовавшихся для меньших обелисков (6). Она предназначалась только для одного типа груза и для одного способа загрузки (равно распределённого вдоль оси), возможно, всего для одного или двух рейсов. После завершения первого рейса судно могло быть разобрано для обратного пути или сохранено для последующего использования с аналогичным грузом.

Египетские кораблестроители демонстрировали превосходное понимание закона Архимеда за тысячу лет до самого Архимеда.

Эта транспортная операция на реке Нил лучше всего описывается словами «контролируемый сплав».

Благодарности

Автор благодарит доктора Штефана Зайдльмайера (Prof. Dr Stephan J. Seidlmayer), профессора египтологии в Свободном университете Берлина и директора Каирского отделения Германского Археологического Института, который рецензировал эту статью и сделал несколько очень ценных замечаний и предложений, затем включённых в этот документ. Далее автор благодарит Джона Эванса (John Evans), бывшего директора AMT Ltd. в Фарнеме, Великобритания — компании по морским большегрузным перевозкам, за проверку практической возможности операции и правильности английского языка.

Описание груза

Груз состоит из двух лежащих плашмя обелисков со следующими параметрами каждого: длина 28,50 м; размеры основания приблизительно 2,50×2,50 м; оценочный вес 375 т. Размеры основания определены с учётом масштаба по фотографиям, данные о весе из разных источников. На рис. 2 показан обелиск Хатшепсут (справа) в начале XX в.

Рис. 2. Обелиски Тутмоса I и Хатшепсут (справа) в Карнаке. Источник: The Study of the unfinished obelisk at Aswan (7)Рис. 2. Обелиски Тутмоса I и Хатшепсут (справа) в Карнаке. Источник: The Study of the unfinished obelisk at Aswan (7).

Координаты упоминаемых мест

Храмовый комплекс Карнак у Луксора, Google Earth 25° 42ʼ 01.16” N 32° 38ʼ 23.28” E

Карьер у Асуана, Google Earth 24° 04ʼ 36.37” N 32° 53ʼ 43.29” E

Путь показан на карте на рис. 3. Расстояние 213 км.

Рис. 3. Участок Нила от Асуана до Луксора (Image©2016 DigitalGlobe)Рис. 3. Участок Нила от Асуана до Луксора (Image©2016 DigitalGlobe)

Разгрузка в Карнаке

Храмовый комплекс Карнак ориентирован почти параллельно реке Нил. Поэтому обелиски можно было передвигать на катках или волочить по подготовленной трассе прямо с берега реки по ровной дороге, перпендикулярной оси храмового комплекса, к месту их окончательной установки. См. рис. 4. Из контуров Карнака, полученных из Google Earth, и уровня подъёма воды в период разлива становится ясно, что во время разлива территория храмового комплекса затоплялась каждый год (8). Это делало возможной выгрузку на сушу тяжёлых грузов во время строительства.

Рис. 4. Дорога в КарнакеРис. 4. Дорога в Карнаке.

В период низкой воды рядом со строительной площадкой в Карнаке могло быть подготовлено специальное ложе, позволяющее барже стать на него в то время, когда уровень воды в Ниле достигал максимума. Когда через несколько недель уровень воды спадал, баржа садилась на приготовленное ложе, на котором могла оставаться в течение долгого времени, когда местность полностью высыхала. Ложе сооружалось таким образом, чтобы поддерживать структуру корпуса баржи по всей длине и, возможно, в части носа. Конструктивное устройство внутри баржи давало хорошее распределение нагрузки во время, когда ложе не было покрыто водой. Требовалась насыпь высотой 7—9 м и длиной около 70 м от баржи до места установки обелисков между четвёртым и пятым пилонами в Карнаке. См. рис. 5.

Рис. 5. Разгрузка в Карнаке (автор)Рис. 5. Разгрузка в Карнаке (автор).

Первый обелиск двигали верхушкой вперёд на катках или салазках, продвигая его дальше места его установки перед подъёмом в вертикальное положение. Второй двигали на катках или салазках основанием вперёд и, вероятно, поднимали первым. По этой причине обелиски располагались на борту по оси баржи, один позади другого в противоположных направлениях. Полубак должен был обеспечивать возможность прохождения обелисков через нос. Верёвки, стягивающие корпус, проходили через порталы различной высоты, причём передние были самыми высокими, чтобы давать дополнительную поддержку носу. Верёвки расходились по сторонам к правому и левому борту, давая возможность для прохождения обелисков. Бушприт был структурно продолжен вниз до основной плоскости корпуса, так что место контакта с подготовленным ложем спереди удлинялось насколько возможно.

Для волочения обоих обелисков требовалось подготовить насыпную дорогу. Два ряда блоков создавали основание дороги. Верхние края блоков должны были лежать в одной горизонтальной плоскости. Деревянные рельсы клали поверх блоков, чтобы облегчить качение или волочение. Они обеспечивали поверхность, по которой катки или салазки двигались под салазками, закреплёнными на обелиске. По мере продвижения обелиска вперёд, катки и рельсы позади освобождались и должны были переноситься вперёд. Это значит, что при хорошем планировании колея для волочения на барже и колея на земле оказывались в одной горизонтальной плоскости, и требовалось преодолевать только силу трения. После перемещения груза на берег баржа могла быть разобрана на сухом месте, а материалы могли быть отосланы обратно вверх по реке на обычных грузовых судах. Порожний вес баржи оценивается в 1250 т. Грузовые суда могли плавать вверх по реке на парусах и вёслах в период низкой воды, когда речные течения были слабы, и большую часть времени дули северные ветры. Таким образом, большегрузная баржа могла снова использоваться для другой пары обелисков, если потребуется.

С переправкой двух обелисков на берег воднотранспортная операция была завершена.

Подъём в вертикальное положение

Хотя подъём обелисков в вертикальное положение не является частью воднотранспортной операции, некоторые соображения должны быть посвящены и процедуре подъёма, поскольку, если бы обелиски доставлялись в таком положении, из которого их невозможно поднять, вся воднотранспортная операция была бы бессмысленна. Повышение уровня воды также использовалось для приведения обелисков в приподнятое положение, необходимое для их переворота в вертикальное положение. Таким образом, отпадала необходимость затаскивать их в гору. Нижеследующее описание относится ко второму обелиску. См. рис. 6.

Рис. 6. Подъём второго обелиска (автор)Рис. 6. Подъём второго обелиска (автор).

Следует заметить, что процедура описывается только в общих чертах. Второй обелиск продвигался вперёд, пока центр тяжести не проходил поворотную точку. Поворотная точка располагалась на временной удерживающей стене, сооружённой на точно отмеренном расстоянии от основания. На отрезке AB салазки крепко прижимались к обелиску натянутыми верёвками так, чтобы обелиск не проскальзывал, когда скользящее усилие составит 320 т. Выбирая грунт из насыпи спереди от удерживающей стены, обелиск контролируемо поворачивался под действием гравитации в положение 2 до касания опоры внизу. Из положения 2 в положение 3 обелиск следовало тянуть с помощью большого количества рабочих с одновременным удерживанием другой многочисленной группой рабочих.

Плавание по Нилу

Рельеф, показанный на рис. 7, изображает 27 буксирных лодок и 3 лоцманские лодки, привязанные к носу большегрузной баржи в разных местах, действующие тремя рядами. Sᴓlver (9) оценил, что соединённое усилие тяги тридцати буксирных гребных лодок было бы эквивалентно тяге 50-сильного буксира. Такой буксир может развить усилие около 500 кг. Большая часть этой силы, возможно, расходовалась на поворот носа в нужном направлении для обхода препятствий на пути, а также на то, чтобы держаться впереди баржи, когда она набирала некоторую скорость в результате «эффекта уклона» водной глади реки (дальнейшие пояснения в нижеследующих параграфах). Избежание столкновений друг с другом также, вероятно, требовало некоторых усилий. Как следствие, мало что оставалось на какое-либо увеличение скорости буксировки. Этот способ плавания по реке точнее всего определяется как контролируемый сплав. Это также означает, что руководителю буксировки или лоцманам не оставалось места для ошибок. Было бы почти невозможно своевременно внести коррективы.

Рис.7. Рельеф в Дейр-эль-Бахри — общий вид (GNU Free Documentation License 1.2)Рис.7. Рельеф в Дейр-эль-Бахри — общий вид (GNU Free Documentation License 1.2).

На носу впереди идущих гребных лодок были лоцманы, промеряющие глубину длинными шестами, чтобы давать соответственные указания. Также были три сопровождающие гребные лодки (слева внизу), не связанные с баржей, для исполнения религиозных обрядов. Также на рельефе изображена гребная лодка поменьше (резервная?). Видимо, руководитель операции должен был находиться на полубаке большегрузной баржи, что обеспечивало бы ему хороший обзор. Три высокопоставленных лица также находились на полубаке.

Перевозка производилась в период высокой воды на Ниле. Скорость течения была около 3,3 узла (11). На основе информации Google Earth и подъёма реки в период разлива разница в уровнях воды у карьера в Асуане и у Карнака (предполагая 2,50 м воды над полом храма по Мондерсону(12)) могла составлять 21 м. Дальность плавания 213 км. Это означает, что река течёт под уклон с градиентом в среднем 0,010%. Это даёт скатывающий компонент силы тяжести примерно в 200 кг, в дополнение к усилиям гребцов на лодках (13). Было оценено, что это добавляет барже скорость в 1,1 узла относительно воды, и достаточно для создания некоторого давления на лопастях рулей. Наличие четырёх больших вёсел для управления наводит на мысль, что такой эффект был известен в то время. Гребные лодки должны были иметь возможность развивать скорость более 1,1 узла, в противном случае они бы попадали под баржу.

Скорость конвоя относительно земли, вероятно, составляла 4,4 узла, или 8,1 км/ч. Плавание по ночам, скорее всего, считалось слишком опасным, а люди нуждались в отдыхе и пище. Если ограничить время плавания восемью часами в день, за исключением причаливания и отчаливания, путь можно было покрыть за 3½ дня. Выход и заход в порт, должно быть, стоили лоцманам особенно много нервов, как и маневрирование на стремнинах в районе Асуана, не говоря о том, чтобы справляться с изгибами реки. Возможно, в критических местах устанавливались отмечающие их буи. Вероятно, что для таких операций разрабатывались специальные процедуры, записанные в книгу с инструкциями (руководство). Очевидно, что египетским навигаторам удавалось проделывать это без ущерба для груза и баржи, что само по себе является впечатляющим достижением!

Погрузка в Асуане

Карьер располагался в Асуане. Незаконченный обелиск всё ещё находится в том месте, подтверждая ориентацию других обелисков (см. рис. 8). Обелиски были ориентированы под углом примерно 60 градусов к реке. По линии этой ориентации немного глубже в долине подготавливалось ложе, которое заливалось водой только при повышении уровня реки. Примерно 7 месяцев требовалось на то, чтобы вырубить обелиск из скалы. В этот же период на подготовленном сухом ложе сооружалась большегрузная баржа, собираемая из заранее обработанных деревянных деталей.

Рис. 8. Карьер в Асуане, незаконченный обелиск (Image©2016 DigitalGlobe)Рис. 8. Карьер в Асуане, незаконченный обелиск (Image©2016 DigitalGlobe).

При погрузке дорога из карьера продлевалась с помощью насыпи до палубы баржи, после чего первый обелиск переносился на борт до начала периода разлива, сразу же за ним второй. См. рис. 9. Характеристики дороги были аналогичными дороге в Карнаке, за исключением того, что эта шла под уклон с небольшим градиентом (вероятно, 2,4%) на расстояние примерно 400 м по прямой. Стрелка на рис. 10 указывает на вероятное место положения подготовленного ложа. Когда груз был на борту, устанавливались морские крепления. Водонепроницаемость корпуса могла быть проверена во время подъёма уровня воды в Ниле. Возвышение полубака должно было временно демонтироваться, чтобы обеспечить доступ вдоль оси баржи.

Рис. 9. Поперечный разрез через карьер по направлению к Нилу по линии A-A (автор)Рис. 9. Поперечный разрез через карьер по направлению к Нилу по линии A-A (автор).

Рис. 10 показывает водный путь от карьера до реки через затопленную долину. Подъём воды в реке у Асуана составлял около 8 м (14) при обычных условиях. Флот гребных лодок и вспомогательных судов мобилизовался ко времени отплытия. Перед тем как войти в реку, баржа поворачивалась носом вперёд в спокойных водах затопленной долины. Выход в реку со скоростью течения 3,3 узла требовал много усилий от гребцов и опыта от рулевых и лоцманов.

Рис. 10. Путь до реки через затопленную долину в период разлива (Image©2016 DigitalGlobe). Пунктирная линия показывает путь обелиска на суше по насыпи до возможного места погрузки на баржу.Рис. 10. Путь до реки через затопленную долину в период разлива (Image©2016 DigitalGlobe). Пунктирная линия показывает путь обелиска на суше по насыпи до возможного места погрузки на баржу.

Гидростатические свойства

Был выполнен теоретический чертёж баржи (см. рис. 11), на основе которого проводились гидростатические вычисления. Ниже представлены только линии шпангоутов, но для вычислений был выполнен полный теоретический чертёж. Судно считается симметричным относительно плоскостей среднего продольного и среднего поперечного сечения, поэтому на чертеже показана только четверть корпуса.

Рис.11. Чертёж линий шпангоутов (автор)Рис.11. Чертёж линий шпангоутов (автор).

Баржа должна была иметь малую осадку, закруглённый корпус и усиленную вдоль средней линии палубу. Баржа должна была нести груз и собственный порожний вес и иметь достаточную остойчивость во время речного рейса. При загрузке и разгрузке остойчивость неважна, так как корпус должен был покоиться на подготовленном ложе. Чтобы судить об остойчивости на плаву, применялись сегодняшние критерии для большегрузных перевозок.

Ниже приведено краткое изложение гидростатических расчётов корпуса.

Параметры баржи для этого исследования:

  • Наибольшая длина: 81,80 м
  • Длина по ватерлинии: 65,30 м
  • Наибольшая ширина: 27,30 м
  • Ширина по ватерлинии: 25,50 м
  • Высота до главной палубы: 5,00 м
  • Осадка без груза: 1,75 м
  • Осадка с грузом: 2,50 м
  • Коэф. общей полноты δ: 0,480
  • Коэф. полноты площади мидель-шпангоута β: 0,735
  • Водоизмещение: 2000 т
  • Порожний вес, оценочно: 1250 т
  • Остойчивость, выраженная в метацентрической высоте (GM) в метрах.
  • Высота метацентра над килем KM = BM + BK = 23,01 + 1,50 = 24,51 м
  • Высота центра тяжести над килем KG = 4,81 м
  • GM = 24,51 − 4,81 = 19,70 м (15) (> 1,00 м)

Остойчивость оказывается более чем достаточной, даже по сегодняшним критериям.

Обшивка корпуса

Для обшивки корпуса употреблялась древесина сикомора (16), добываемая на месте в Египте. Причина, вероятно, была в цене, так как импортная корабельная древесина из Ливана сделала бы баржу всего для одного или двух рейсов слишком дорогой. Используемая порода древесины требовала особой конструкции корпуса и техники строительства, так как имелась только в относительно короткой длине. Деревянные бруски сикомора собирались в форме сегментированного свода, напоминающего каменные своды старых церквей, только вверх ногами. Щели сжимались давлением воды в поперечном направлении и прогибом (серединой вверх) нагруженной баржи в продольном направлении. Изнутри швы конопатились папирусом. Бруски соединялись друг с другом нагелями (соединение шип-паз). Традиционные египетские корабли обычно не требовали много шпангоутов для усиления корпуса. Шпангоуты требовались для распределения нагрузки под вертикальными колоннами, показанными ниже (см. рис. 12 и рис. 14). Форма свода, вероятно, была эллиптической, без плоских поверхностей. Чтобы изобразить конструкцию корпуса, были изучены детали устройства корабля Хуфу (17). Особое устройство обшивки корпуса обусловливало определённую гибкость всей конструкции баржи. Это приводило к хорошему распределению внутренних нагрузок, вызванных грузом, таким образом предотвращая концентрацию напряжений в каком-либо месте корпуса. Герметичность обеспечивалась с помощью конопачения папирусом. Только обелиски были чрезвычайно жёсткими на изгиб, они-то и держали баржу прямой под действием нагрузки.

Рис. 12. Основной шпангоут (автор). Слева — на грунте во время погрузки, справа — на плавуРис. 12. Основной шпангоут (автор). Слева — на грунте во время погрузки, справа — на плаву.

Устройство шпангоутов

Рельеф изображает по три палубных балки одна над другой, выступающих из корпуса в определённых местах (см. рис. 12 ниже). Порталы для стяжных верёвок показаны через каждые два шпангоута на равных расстояниях. Предположительно, ниже палубы эти же опоры продолжались до днища корпуса. Три палубных балки соединены брусками, так что каждая балка в отдельности изгибается под нагрузкой с одинаковым отклонением. Деревянные бруски-распорки обеспечивают это. Это означает, что жёсткость трёх балок можно сложить для определения общей прочности. Балки делались из ливанского кедра, как и продольный настил палубы, где продольная прочность была особенно важна. Обычно в Ливане были доступны очень длинные брусья, хотя рисунок 12 изображает вместо них состоящие из трёх секций. Поперечные палубные балки также предотвращали отклонение бортов наружу и поддерживали форму корпуса, таким образом увеличивая общую прочность корпуса, наряду с восприятием нагрузки на палубу.

Для обоснования, конструкция основного шпангоута на рис. 12 была исследована на прочность, результаты представлены на рис. 13.

Рис. 13. Анализ прочности предполагаемой конструкции основного шпангоута (автор)Рис. 13. Анализ прочности предполагаемой конструкции основного шпангоута (автор).

Собственный вес шпангоутов складывался с весом обелисков, и сумма умножалась на 10%. Балки принимались выполненными из кедра с допускаемым напряжением (18) при изгибе 34 Н/мм2, при сжатии — 27 Н/мм2 и при сдвиге — 5,6 Н/мм2. Если три балки отклоняются вместе одинаковым образом, их соединённый момент сопротивления сечения может быть выражен так:

S = 3 × 5002 × 300 / 6 = 37,5 × 106 мм3
Напряжение при изгибе σ = 89 × 107 / (37,5 x 106) = 23,7 Н/мм2 (max. 34 Н/мм2)
Напряжение при сдвиге τ = 1,5 × 20,6 x 104 / (3 × 500 × 300) = 0,7 Н/мм2 (max. 5,6 Н/мм2)

Когда баржа стоит на подготовленном ложе, весь вес приходится на одну колонну, и напряжение сжатия может быть выражено так:

Напряжение при сжатии σ = 20,6 × 104 / (500 x 300) = 1,4 Н/мм2 (max. 27 Н/мм2)

Следует также заметить, что требуются промежуточные шпангоуты, так как одни основные шпангоуты не могут выдержать всю нагрузку. Промежуточные шпангоуты незаметны на рельефе в храме в Дейр-эль-Бахри.

Обелиски поддерживались по меньшей мере 15 основными шпангоутами и 14 промежуточными шпангоутами в прямой передаче нагрузки. Баржа была прочнее всего по осевой линии. Рис. 14 показывает устройство промежуточного шпангоута.

Рис. 14. Промежуточный шпангоут (автор). Слева — на грунте во время погрузки, справа — на плавуРис. 14. Промежуточный шпангоут (автор). Слева — на грунте во время погрузки, справа — на плаву

Продольная прочность

Во время навигации на Ниле нет волн, так что изгибающими моментами от волн египетские кораблестроители при конструировании могли пренебречь. Когда рассматривается всего одно состояние загрузки, теоретически возможно рассчитать линии корпуса таким образом, чтобы выталкивающая сила при свободном плавании имела точно такое же распределение по длине корпуса, как и сила тяжести, и в этом случае вообще никакие изгибающие моменты не будут действовать на конструкцию корпуса. На практике этого сложно достичь, и небольшие изгибающие моменты присутствуют (см. рис. 15). Эти изгибающие моменты должны восприниматься корпусом, в случае данного судна — натянутыми стяжными верёвками и сжатым днищем. Для натяжения каждая верёвка должна быть двойной, сочетающей правую и левую закрученность в каждой пряди, и все они должны идти в одном направлении. Стяжные верёвки также требовались во время разгрузки, когда баржа покоилась на подготовленном ложе, и только нос (частично) был лишён опоры. Альтернативно, нос мог опираться на продлённое спереди ложе.

Оконечности баржи должны были быть в форме корабля для обеспечения водонепроницаемости и уменьшения сопротивления. Так как груз на палубе распределён более-менее равномерно, а большая часть выталкивающей силы сосредоточена на 70% длины по ватерлинии, баржа может прогнуться (серединой вверх) и обелиски не будут поддерживаться равномерно. Это можно скорректировать натяжением стяжных верёвок, чтобы вернуть палубу в прямое положение. Вес груза передаётся в воду через 29 основных шпангоутов непосредственно под нагрузкой в местах, указанных на рельефе выступающими сбоку из корпуса концами балок, и промежуточных шпангоутов. Пока баржа опирается на одно из подготовленных лож, вертикальная нагрузка передаётся прямо в опору ложа вертикальными шпангоутами, и продольного изгиба корпуса не происходит (за исключением некоторого изгиба в носу при погрузке и разгрузке).

Настенный рельеф ясно показывает, что обелиски грузились основаниями в середину баржи (рис. 1). Именно там баржа имеет наибольшую прочность и наибольшую выталкивающую силу, чтобы воспринять вертикальную нагрузку. Рис. 15 показывает общее распределение нагрузок в корпусе от сил тяжести и выталкивания (G и Δ) и изгибающих моментов (кривая М). Изгибающие моменты в корпусе рассчитывались по всей его длине. Результат — наибольший изгибающий момент в 720 т·м на середине длины. Если тщательно рассмотреть рельеф (рис. 1), то можно увидеть, что порталы, поддерживающие стяжные верёвки спереди выше, чем сзади. Это предполагает ситуацию другого распределения груза, возможно, при погрузке-выгрузке через нос. В этом случае ожидается, что изгибающий момент будет ниже, чем в состоянии свободного плавания. Дальнейший анализ этого не проводился. Однако это подтверждает, что обелиски загружались и выгружались вдоль осевой линии через нос баржи.

Рис. 15. Общие нагрузки на корпус (автор) (19)Рис. 15. Общие нагрузки на корпус (автор) (19).

Для расчёта требований к стяжным верёвкам, были предположены 6 предварительно натянутых верёвок, состоящих каждая из двух прядей. Полагая расстояние от верёвок до днища баржи 10,00 м, сила, приходящаяся на каждую прядь, 720/(10 × 12) = 6 т. С коэффициентом запаса прочности на разрыв 3 для восприятия требуемого натяжения потребуется 12 40-мм верёвок (манильский канат или аналогичный). Для обшивки днища достаточным будет коэффициент запаса прочности 2,0, дающий нагрузку на сжатие 144 т, равномерно распределённую. По относительно лёгким верёвкам мы можем заключить, что египетские кораблестроители уже ожидали, что распределение силы тяжести и выталкивающей силы вдоль корпуса будет близким, приводя к относительно малым изгибающим моментам.

Несоответствия в изображении на рельефе

Следующие детали в изображении на настенном рельефе не могут быть объяснены на основании процедуры, описанной в этом документе. Думается, однако, что они незначительного рода.

1. Передний конец полозьев салазок второго обелиска должен быть под его основанием, а не под верхушкой, как нарисовано, так как он должен был выгружаться через нос, если только он не изображён в положении для погрузки, тогда как другой обелиск — в положении для выгрузки.

2. Палуба баржи не должна иметь ни выпуклости, ни вогнутости, она должна быть совершенно плоской, независимо от того, как производилась погрузка-выгрузка.

3. Было бы более логично наличие шести стяжных верёвок, из соображений симметрии.

Обзор ранних публикаций

1. NRC Handelsblad 5.12.1989. Onderwijs. Автор статьи A. Wegener Sleeswijk. Название: Zwaar Transport (голл.). Mr. Wegener Sleeswijk предполагает, что обелиски не могли быть погружены один позади другого по оси баржи, что ведёт к различным предположениям относительно внешнего вида и устройства баржи, вступающим в противоречие с оригинальным рельефом. Оценка веса — 374 т каждый.

2. Björn Landström: Het Schip, стр. 22, 23 (голл.). Оба обелиска располагаются бок о бок верхушками вперёд под порталами со стяжными верёвками. Это не кажется возможным из соображений об операции погрузки-выгрузки, а также противоречит рельефу. Даны некоторые детали конструкции, которые использовались для настоящего исследования.

3. A Companion to Ancient Egypt. Alan B. Lloyd. стр. 379 и 380. Ссылается на личную беседу со Штефаном Зайдльмайером в 2009 г.: подтверждает, что два обелиска транспортировались на одной барже. Ссылается на Бьорна Ландстрёма (Björn Landström) и представляет трёхмерный рисунок его авторства. Приводит значение водоизмещения гружёной баржи в 7300 т, что, по-видимому, является преувеличением.

4. Pharaonic Egypt. reshafim.org.il, Ancient Egypt, river boats. Описание погрузки и разгрузки Римского времени. Поднимается вопрос, как производилась такая транспортировка, и приводится цитата Бьорна Ландстрёма по письму Harold L. Potts: “Моя реконструкция (баржи) едва ли убеждает даже меня” (2007)

5. NOVA online, Mysteries of the Nile, Gifts of the River, 1999. Вкратце обсуждаются несколько возможных решений, наиболее вероятное из которых — подвести баржу под обелиск, лежащий поперёк специально построенного канала. Это не соответствует рельефу.

6. Reginald Engelbach в своей работе Study of the unfinished Obelisk at Aswan (стр. 64-65) предполагает, что баржа была встроена в насыпь и полностью засыпана. Обелиск на катках или салазках можно было втащить и поместить на насыпь над баржей. Постепенно удаляя песок из-под обелиска, можно было опустить его на палубу. После удаления песка от баржи и из баржи, она могла подняться с места за счёт своего водоизмещения. Разгрузка могла проводиться таким же образом, за исключением того, что насыпь требовалась не такая высокая. С двумя обелисками этот метод более трудоёмкий, но принцип мог быть таким же. Такая операция представляется выполнимой, но сложной.

7. Seán McGrail, Boats of the World. Paragraph 2.9.3 Heavy Lift Vessels and Towing. Графическая реконструкция баржи (рис. 2.26 стр. 44 не соответствует рельефу). Цитируются другие авторы. Геродот описывает способ плавания вниз по Нилу, когда 250-килограммовый груз на верёвке выбрасывался на дно реки с кормы. Когда он замедлял баржу, давление на рулевых лопастях возрастало, делая возможным управление. Однако этот эффект должен был быть очень ограниченным, так как и груз, и руль находились на корме. Груз мешает рулям поворачивать баржу. Чтобы этот метод работал, надо поворачивать баржу носом по течению, а груз бросать с носа. Рельеф показывает, что буксировка осуществлялась с носа (20), а управление — с кормы, что противоречит описанию Геродота.

8. The Medieval Nile: Route, Navigation and Landscape in Islamic Egypt. John Cooper. Гл. 8, стр. 125-127. Максимальная скорость во время высокой воды около 3,9 узла вниз по течению от Асуана, около 1,5 узла во время низкой воды.

9. H. Breasted, Ancient Records of Egypt, Volume 2, 18th Dynasty, paragraph 328, стр. 137: Основные параметры баржи оцениваются с помощью сравнения с другими, лучше документированными судами. L = 268½ футов и B = 89½ футов.

10. Flickr, 2008 Cameron Grant. The top of Hatshepsut’s fallen obelisk — Karnak. Обелиски «подтаскивались к берегу реки зимой во время низкой воды и грузились на огромную баржу, и там они находились, пока не наступал разлив, и баржа не всплывала». Ссылки отсутствуют. Не к берегу реки, а к затопляемой долине, но в остальном всё соответствует предположениям настоящего документа.

Приложение

Графическая реконструкция большегрузной речной баржи царицы Хатшепсут согласно параметрам, рассмотренным в этом документе, показана на рис. 16.

Рис.16. Трёхмерный вид большегрузной речной баржи царицы Хатшепсут (автор)Рис.16. Трёхмерный вид большегрузной речной баржи царицы Хатшепсут (автор)

Литература

1. NRC Handelsblad. Onderwijs. Article by A. Wegener Sleeswijk. Title: Zwaar Transport (голл.). 12.1989.
2. Björn Landström: Het Schip (голл.). 1961.
3. A Companion to Ancient Egypt. Alan B. Lloyd. 2008
4. Stephan Seidlmayer. Die Vermessung des Nils im Alten Ägypten. 2011
5. Encyclopedia debinnenvaart.nl : stevelen. (голл.)
6. Pharaonic Egypt. reshafim.org.il, Ancient Egypt, river boats.
7. Monderson. Temple of Karnak: The Majestic Architecture of Ancient Kemet. 2007
8. Sad. The River Nile, Geology, Hydrology and Utilisation.
9. NOVA online, Mysteries of the Nile, Gifts of the River.
10. Study of the unfinished Obelisk at Aswan, Reginald Engelbach. 1923.
11. Seán McGrail, Boats of the World. 2001.
12. The Medieval Nile: Route, Navigation and Landscape in Islamic Egypt. John Cooper. 2014.
13. H. Breasted, Ancient Records of Egypt. 1906.
14. Flickr, 2008 Cameron Grant. The top of Hatshepsut’s fallen obelisk — Karnak. 2008.
15. Google Earth, Coordinates of reference locations and location maps.
16. The royal ship of Khufu, nautarch.tamu.edu
17. GL Noble Denton, Guidelines for Marine Transportations, rev. 5
18. realcedar.com. Groei, eigenschappen en toepassingen van WRC.pdf

Примечания

[1] Штефан Зайдльмайер (Stephan Seidlmayer). Личная беседа 2009: «Чиновник Хатшепсут по имени Хапусенет (Hapusenet) утверждает, что он отвечал за транспортировку двух обелисков на одной барже». Источник: A Companion to Ancient Egypt.
[2] NRC Handelsblad 5.12.1989. Onderwijs. Article by A. Wegener Sleeswijk.
[3] Stephan Seidlmayer. Die Vermessung des Nils im Alten Ägypten. «28 локтей на Элефантине, 14 локтей в Каире».
(28 локтей — прибл. 14,60 м, 14 локтей — прибл. 7,30 м). Элефантина — остров в Асуане. Комментарий профессора Зайдльмайера: «Верно, что подъём воды в Ниле мог достигать в определённые периоды 28 локтей на шкале ниломера; однако по не до конца выясненным причинам, нулевая точка этого ниломера оказалась намного ниже минимального уровня воды. В действительности, разница между высоким и низким уровнем воды в Асуане была в естественных условиях лишь около 8 м».
[4] F. Said. The River Nile, Geology, Hydrology and Utilisation. стр.152, подъём воды над уровнем пола храма 0,84 м.
[5] F. Monderson. Temple of Karnak: The Majestic Architecture of Ancient Kemet
[6] Комментарий профессора Зайдльмайера: Хотел бы добавить следующую информацию: на вашем рис.2 виден также обелиск Тутмоса I. На самом деле существует древний текст о человеке, который отвечал за постройку судна, которое использовалось для доставки этого обелиска и его собрата. При сравнении длины этого судна, указанной в тексте, и длины существующего обелиска кажется ясным, что обелиски Тутмоса I транспортировались точно таким же образом — на борту одного судна и расположенные по одной линии вдоль его оси. По-видимому, это было стандартной практикой. Необычным делом в случае обелисков Хатшепсут был их неоднородный размер и вес, а не тот факт, что оба были погружены на одно судно.
[7] Study of the unfinished Obelisk at Aswan, Reginald Engelbach. 1923
[8] F. Monderson. Temple of Karnak: The Majestic Architecture of Ancient Kemet. Цитата о максимальном уровне затопления 1925: «… зона, простирающаяся от уровня пола до высоты от полуметра до нескольких метров…» стр. 160
[9] NRC Handelsblad 5.12.1989. Onderwijs. Article by A. Wegener Sleeswijk
[10] J. H. Breasted, Ancient Records of Egypt, том 2, пар. 328, 329, стр. 137, 138.
[11] The Medieval Nile: Route, Navigation and Landscape in Islamic Egypt. John Cooper. Гл. 8, стр. 125-127. Максимум в 3,9 узла приведён для XIX в.
[12] F. Monderson. Temple of Karnak: The Majestic Architecture of Ancient Kemet. стр.160
[13] Примерно до 1900 года грузовые суда плавали по реке Рейн без двигателей и парусов, развивая иногда скорость от 4 до 5 км/ч относительно поверхности воды. Источник: www.debinnenvaart.nl : stevelen (голл.) Для управления ими использовались вёсла и рули. Плоты, иногда содержащие до 51 000 м³ древесины, сплавлялись по Рейну в 17-м и 18-м столетии, используя тот же принцип. Известно, что во времена Древнего Рима это также проделывалось. Градиент уклона Нила меньше, чем Рейна, но считается достаточным, чтобы создавать подобный эффект в период высокой воды.
[14] Комментарий профессора Зайдльмайера: «Верно, что подъём воды в Ниле мог достигать в определённые периоды 28 локтей на шкале ниломера; однако по не до конца выясненным причинам, нулевая точка этого ниломера оказалась намного ниже минимального уровня воды. В действительности, разница между высоким и низким уровнем воды в Асуане была в естественных условиях лишь около 8 м».
[15] GL Noble Denton, Guidelines for Marine Transportations, Section 10, Clause 10.2.4. В норме GMo > 1,00 м
[16] J. H. Breasted, Ancient Records of Egypt, пар. 329, стр.137
[17] The royal ship of Khufu, nautarch.tamu.edu
[18] www.realcedar.com. Groei, eigenschappen en toepassingen van WRC.pdf
[19] Δ — выталкивающая сила, а G — сила тяжести. Разность Δ − G = Q (в тоннах) отображает продольно распределённую нагрузку на корпус. Из этой кривой распределение изгибающих моментов может быть вычислено двойным интегрированием, давая в результате в данном случае максимальный изгибающий момент в 720 т·м на ½L.
[20] В прошлом в Нидерландах парусные речные баржи без двигателей проводились через узкие мосты и под низкими железнодорожными мостами задним ходом, разматывая якорную цепь с носа вверх по течению и управляя рулём, предварительно спустив паруса и мачту. Это делалось ещё в первой половине XX в.

Источник ➝

Популярное в

))}
Loading...
наверх