Корабль и парус
Река Нил, на берегах которой зародилась великая цивилизация Древнего мира — Египет, каждый год разливалась, затапливая всю страну. На 4 месяца города и сёла превращались в острова, и в этот период лодки становились нужнее повозок. Нил был и главным путём, связывавшим концы страны. Поэтому первые корабли появились именно на Ниле, здесь был придуман и парус — первый двигатель, изобретённый человеком.
Дощатый корабль
На рубеже IV—III тыс. до н. э. на смену тростниковым лодкам пришли большие (до 16 м длиной) дощатые корабли — египетские барки. Их основой служили продольные и поперечные балки из дефицитных стволов привозных деревьев, игравшие роль киля (продольного бруса посреди днища судна) и шпангоутов (корабельных «рёбер»).
В Египте росла только волокнистая акация, из которой не сделаешь длинных досок, и борта судов обшивали маленькими, как кирпичики, досками, скреплёнными по принципу пазла. Египетские барки сохранили форму папирусных лодок: высоко поднятые нос и корма удерживались натянутым меж ними тросом на подпорках. Барка была первым судном с палубой. В III тыс. до н. э. из Малой Азии в Египет стали возить строевой лес — ливанский кедр. Из длинных прочных кедровых досок египтяне стали строить суда 50-метровой длины, на которых ходили и по реке, и по морю вдоль берегов.
Кто двигал корабли
Египетские барки, как лодки, ходили на коротких лопатообразных вёслах, а на кормовом помосте были укреплены большие рулевые вёсла, направляющие движение судна. Тяжёлые корабли III тыс. до н. э. приводили в движение до 40 гребцов с длинными вёслами. Были придуманы верёвочные уключины — упоры для вёсел, позволяющие делать гребок мощнее. Строительные блоки египтяне перевозили на судах длиной почти 60 м, а шириной 21 м, без вёсел и парусов — их тянули упряжки волов, идущих по берегу. А на стене гробницы царицы Хатшепсут (ок. 1450 г. до н. э.) изображён огромный корабль, буксируемый 27 лодками с 900 гребцами.
Двигатель — устройство, преобразующее какой — либо вид энергии в механическую работу, в движение. Самым примитивным двигателем можно назвать парус, с помощью которого энергия ветра преобразуется в работу, движение судна.
Ветер на службе
Нил течёт с юга на север, к Средиземному морю. Когда суда шли к морю, гребцы легко гребли по течению, обратный путь против течения был тяжёл. Египтяне, думая облегчить труд гребцов, обратили внимание на ветер, дувший на Ниле обычно против течения, с моря. Если ветер сдувает камышовую крышу и переносит её на расстояние, почему бы не заставить его двигать корабли?
Надо создать упор, «толкая» который ветер переместит и то, что связано с этим упором. Таким упором на корабле стал папирусный парус на мачте, а ветер стал первой природной силой, использованной людьми как источник энергии. В древности под парусом ходили только при попутном ветре. Если ветер менялся, мачту и парус складывали и пересаживались на вёсла.
Как парус ловит ветер?
Египтяне ходили на парусах только при попутном ветре. Прошли века, прежде чем люди научились ходить против ветра, поворачивая паруса. Эта идея пришла с Востока — мир познакомился с китайским рейковым парусом в форме косого разностороннего четырёхугольника и придуманным в Азии треугольным латинским парусом.
Куда бы ни дул ветер (W), он всегда толкает (www) парус перпендикулярно его плоскости (PP). Если ветер встречный, противоположный курсу судна (AB), то парус разворачивают под острым углом к ветру в бок. Тут в противовес направлению силы ветра вступает сопротивление воды, давящей на всю длину борта судна (sss). Эти две противоположные силы как бы выталкивают корабль вперёд, примерно по средней линии приложения сил ветра и воды (C). Так мы выстреливаем косточкой сливы, сдавливая её с боков пальцами. Но так корабль движется не по заданному курсу (AB), а под острым углом к нему. Чтобы держать нужный курс, парус поворачивают то одной, то другой стороной к ветру, и судно идёт зигзагами — галсами, — соблюдая общее направление.
Сколько ног у мачты
Паруса египтяне использовали ещё на папирусных лодках. Узкий и высокий прямоугольный парус держался на двуногой мачте в форме буквы «А». Две «ноги» делали мачту устойчивее на хлипком судне. Но когда суда стали прочнее, появились привычные нам мачты-однодревки, к 2200 г. до н. э. вытеснившие двуногие мачты.
Развитие идеи
Около 1500 г. до н. э. лидером в судостроении стала Финикия, где рос ливанский кедр — лучший корабельный лес. На больших финикийских кораблях — биремах — длиной до 30 м и шириной до 5 м было два ряда гребцов, сидящих в шахматном порядке друг над другом, на разных «этажах». Чем больше было гребцов, тем быстрее шло судно. В Древней Греции в 600 — 300 -е гг. до н. э. главным типом корабля стала трирема — судно длиной до 40 м, шириной до 6 м, с тремя рядами вёсел. На биремах и триремах с прямоугольными парусами ходили только по ветру. На триреме был ещё малый парус (артемон) на наклонной мачте (бушприте) на носу корабля, вероятно, позволяющий ходить и при боковом ветре. Хождение под парусом позволило людям изучить свойства ветра и использовать эти знания не только в мореходстве, но и, например, при создании ветряной мельницы и летательных аппаратов.