Загадка организации грузоподъёмных работ по строительству больших египетских пирамид давно бередит умы разных гуманитариев, не имеющих технического образования или хотя бы технического мышления, а именно: историков, филологов, журналистов, а также прочих читателей околонаучной прессы.
А вот если поставить задачу инженеру с профильной кафедры «грузоподъёмные машины» (лифты, краны и домкраты), то внезапно окажется, что это не «страшная историческая тайна», а обычная курсовая работа с 3 курса или в качестве диплома, если красочно оформить в нескольких вариантах решения.
Я хоть оканчивал другую техническую кафедру, но тоже способен написать алгоритм организации строительных работ по производству каменного сооружения пирамидальной формы на условиях применения техники бронзового века.
Итак, главный вопрос:
Как осуществить подъём груза на высоту верхней площадки усечённой (недостроенной) пирамиды?
Привычный вариант из школьных учебников древней истории- это пандус с малым уклоном, по которому быки (лошади или рабы) тянут груз на телегах или по каткам.
В вариантах с пандусом тяга животных используется крайне невыгодно (низкий КПД), так как кроме полезного груза животное вынуждено поднимать на высоту ещё и бесполезную тару (телегу) и свой собственный очень немалый вес.
Поэтому сразу отвергаем варианты с пандусами, по которым идут сами животные и тянут груз за собой наверх.
Как не делать бесполезные и крайне энергозатратные перемещения тары и тягловых животных по вертикали?
Сходу даём два типовых решения из современной практики разработки открытых карьеров с наклонными стенками и подземных закрытых разработок с вертикальными шахтами на выходе:
1. Наклонный трап с колёсной тележкой для груза по боковой образующей пирамиды с тягой пеньковыми канатами от воротковой лебёдки, где приводом является мускульная сила тягловых животных или людей (см.рис.1.а)
2. Вертикальный лифт в центральной шахте сооружения с аналогичным приводом пеньковыми канатами от воротковой лебёдки, где приводом является мускульная сила тягловых животных или людей .(см.рис.1.б)
В обоих случаях грузоподъёмная тележка (клеть лифта) уравновешена маятниковым противовесом (такой же тележкой или клетью), чтобы при подъёме приходилось тратить силы только на сам полезный груз, но не на постоянную тару.
Именно так работают современны лифты, где в шахтах ездят противовесы для кабины лифта, чтобы разгрузить лифтовый подъёмник в пустом состоянии лифта.
Если в древнем Египте знали колесо, то и систему блоков им так же не составило бы труда исполнить. Подобные деревянные подвижные и неподвижные блоки применялись в парусном флоте и в промышленности вплоть до совсем недавнего 19 века.
Смазанная жиром ось прекрасно скользит внутри деревянного блока. Простейший деревянный блок можно относительно легко изготовить как в ручную, так и на примитивных токарных станках, аналогичных известному с древности гончарному кругу. Ведь колёса для телег египтяне как-то же делали.
Технологический оценочный расчёт производительности системы
Одна лошадь с тягой 50кг и скоростью буксировки 1м/с способна поднять за 4 часа работы в день (дольше кони дохнут) 50кг на высоту 4*3600*1=14400м.
Ну, или совершить грузоподъём в количестве 50*14400=720 000кг*м= 720 тонн*м
Общий объём большой пирамиды при высоте 146м и основании квадрат 233х233м составит 146*233*233/3= 2 642 065м.куб.
При плотности песчаника 2500кг/м.куб масса пирамиды составит
2500*2 642 065=6,61*10^9 кг
Центр тяжести пирамиды расположен на высоте 1/3 от высоты пирамиды.
Таким образом, общий грузоподъём при строительстве пирамиды составит
6,61*10^9*146/3=3,215*10^11 кг*м
Учитывая производительность одной лошади за смену 720тыс.кг*м
то на весь объём пирамиды потребуется
3,215*10^11/720 000=446 460 смен работы одной лошади.
Работая круглосуточно по 16 лошадей одновременно в 6 смен за сутки (4 склона для наклонных подъёмников по 4 лошади в упряжке 4*4=16 лошадей одновременно) время стройки составит
446 460/ (16*6)=4650 дня или около 13-х лет работы для 16*6=96 лошадей в день.
За один день все 96 лошадей поднимут 1420 тонн на среднюю высоту стройки 46м.
Собственно технико-экономический расчёт организации грузоподъёмных работ на строительстве большой Египетской пирамиды окончен.
С учётом переустановки верхних площадок на следующий ярус и простой при погрузке и разгрузке грузовых платформ срок стройки растянется до 20-30 лет.
Также срок строительства можно сильно сократить, если использовать больше 4-х одновременно работающих подъёмников, когда ширины основания на нижних ярусах стройки хватает для размещения дополнительных грузоподъёмных систем.
Таким образом, наиболее приемлемым по срокам и гибкости организации работ можно считать вариант (а) с наклонными пандусами и уравновешенными парными маятниковыми тележками на общем тросе через верхние блоки.
Зато центральный лифт (вариант б) снижает затраты на трение в колёсах тележек и позволяет легко переставлять верхнюю опору с блоками при подъёме на следующий ярус стройки без наращивания каких- либо временных сооружений.
В прочем ничто не мешает использовать обе системы одновременно. Так же как обычные коромысловые подъёмники (как в колодцах- аистах) могут оказаться весьма эффективными при возведении нижних рядов кладки до высоты 3-5м от уровня грунта.
Больше интересных статей здесь: Стройка.
Источник статьи: Если бы египетскую пирамиду строили советские инженеры.
