Меню

Рим трубы из свинца



Рим трубы из свинца

Древний Рим — одно из наиболее хорошо изученных древних государств. Мы многое знаем о религии древнего Рима, о его культуре, его правителях, армии, политическом устройстве. Во многом этому способствуют записи, оставленные римлянами. В этой статье я предлагаю рассмотреть тему, которую не часто проходят в школах и не часто вспоминают на словах — римские водопроводы.

Вода – жизнь

Вода очень значимый ресурс в жизни людей. Она необходима в сельском хозяйстве, на производствах, для личной гигиены. Римляне также понимали важность воды. В трактате древнеримского инженера Витрувия «Десять книг об архитектуре» восьмая книга посвящена воде. Витрувий показывает важность воды для развития поселения и здоровья его жителей, описывает методы поиска воды и определения ее качества, а также рассказывает о том, как нужно проводить воду к поселению. В десятой книге, посвященной механизмам, он рассказывает, в том числе о механизмах для подъёма воды. Другой римский инженер Секст Юлий Фронтин был смотрителем римских водопроводов и составил трактат «О римских водопроводах», описывал свою должность как службу «которая касается не только удобства, но здоровья и даже безопасности Города».

Римские водопроводы

Всего за всю историю Древнего Рима в нем было построено одиннадцать водопроводов, каждый из которых имел свое собственное название: Aqua Appia (312 г. До н.э.), Anio Vetus (или Старый Анио 269 г. До н.э.), Aqua Marcia (140 г. До н.э.), Aqua Tepula (125 г. до н.э.), Aqua Julia (33 г. До н.э.), Aqua Virgo (Водопровод Девы 19 г. До н.э.), Aqua Alsietina (или Augusta 2 г. До н.э.), Aqua Claudia (38 г. н.э.), Anio Novus (Новый Анио 52 г. н.э.), Aqua Traiana (109 г. н.э.), Aqua Alessandrina (226 г. н.э.). По ним в Рим круглосуточно поступала вода.

Эти водопроводы (или акведуки в широком смысле) имели разную длину. Самым коротким является водопровод Тепула (Aqua Tepula) c длинной около 18 км, самым длинным водопровод Марция (Aqua Marcia) с длинной 91 км. Большая их часть проходила по подземным трубам. Так только 10 км (из 91 км) водопровода Марция проходила по арочным мостам.

Водопроводы были проложены таким образом, чтобы охватывать большинство районов города.

Суммарно по 11 водопроводам в Рим поступало от 700 тыс. до 1 млн. куб. метров воды ежесуточно. Значительная часть этой воды поступала для обслуживания общественных бань – терм, фонтанов, общественных туалетов и на питье. Такой расход воды может показаться огромным, но нужно иметь в виду, что римляне не умели изготавливать запорную арматуру (краны, вентили и тд.), а потому вода в их трубах текла непрерывно. Кроме того, водоподъемные сооружения того времени не могли обеспечить такие расходы воды, а потому вода достигала города самотеком.

Устройство водопроводов

Строительство водопровода проходило следующим образом. Сначала находили источник воды на большой высоте. Чаще всего в горах. Затем устраивали водоем для сбора воды. От этого водоема вели подземный и наземный водопровод к городу. Подземные трубы выполнялись из свинца, глины и даже из дерева. В скальных породах высокой твердости вырубали каналы. В мягких грунтах каналы обкладывали камнем и закрывались сводами. В местах пересечения водопровода с реками и оврагами сооружались арочные мосты. Также арочные мосты сооружались при прокладке водопровода в городе. Арки давали возможность прохода через водопровод. Также часто эти мосты могли использоваться людьми для передвижения по ним. Чтобы сохранить свежесть воды во время ее пути к городу, в водопроводе делались отверстия на определенном расстоянии друг от друга. Это давало доступ воздуху. Все эти сооружения оказались очень долговечны. Так часть римского водопровода все еще функционирует, снабжая городские фонтаны.

Разные водопроводы достигали города на разных высотах: по данным Фронтина самым высоким являлся Новый Анио (Anio Novus), за ним следовал водопровод Клавдия (Aqua Claudia), третьим шел Юлий (Aqua Julia). Фронтин также отмечает, что многие старые водопроводы приходили в город на низкой высоте, предполагая, что это вызвано глубоким заложением труб ранних водопроводов. Это было необходимо, чтобы враг не мог перерезать трубы и прекратить снабжение города водой (в период строительства первых водопроводов Рим воевал с италиками на территории Апеннинского полуострова).

Достигая города водопроводы могли впадать в отстойники, резервуары, в которых накапливались осадки из воды. В дальнейшем из этих отстойников вода по аркам и трубам поступала в город. При этом водопроводы могли впадать в один отстойник и в дальнейшем течь по одной арке. Например, водопроводы Юлия, Марция и Тепула стекали в один отстойник и шли от него по одной арке. Водопроводы Девы (Aqua Virgo) и водопровод Аппия (Aqua Appia) не имели своих отстойников.

Схема работы внутригородского водопровода

Труба зовет

Отдельно стоит поговорить о трубах, которые применяли римляне для распределения воды. Наиболее распространенными являлись свинцовые трубы. Они изготавливались из листового свинца путем закручивания их вокруг деревянного сердечника. Края листа скреплялись либо путем спаивания, либо зачеканивания.

Труба выходила овального или грушевидного сечения, а шов был продольным, то есть тянулся по всей длине трубы. Что интересно, шов не был самым слабым местом. Современные испытания показывают, что разрыв труб происходил чаще всего по боковым стенкам, а шов оставался цел.

Свинцовые трубы изготавливались самых разных длин и диаметров. В своем трактате «О водопроводах» Фронтин приводит довольно приличную номенклатуру свинцовых труб разных диаметров. Кроме того, он приводит данные о пропускной способности данных труб. Данный факт говорит об осознанном применении римлянами различных труб, в зависимости от того, сколько воды нужно.

Существует одна не однозначная теория. Она гласит, что использование свинца в трубах способствовало падению Римской Империи. Свинец является токсичным металлом, а контакт воды с ним отравлял и воду, которую римляне пили. Из-за этого в Риме элита страдала от онкологических заболеваний и ранней смертности. Даже Витрувий в своем трактате «Десять книг об архитектуре» писал, что в свинцовых трубах могут образовываться вещества вредные для здоровья человека. В защиту свинца говорят, что это не правда, так как при использовании труб они покрываются налетом, изолируя свинец от воды. Однако данные все равно противоречивы.

Читайте также:  Такая труба находится над топкой 6 букв

Кроме свинцовых труб Римляне также изготовляли глиняные трубы, которые считались безопасными для здоровья и простыми в ремонте. Скорее всего они изготавливались тех же размеров, что и свинцовые трубы. Данных об их применении меньше, чем о свинцовых. Витрувий описывает метод прокладки воды к поселению с помощью свинцовых труб. Однако имеется мало записей об их применении.

Использование воды

Вода, поступавшая в Рим, использовалась для разных целей: для снабжения терм (Римских бань), устройства навмахий (постановочных морских боев), для снабжения фонтанов (около 600 в Риме), для общественных туалетов, для питья, для частных нужд. Рассмотрим несколько примеров:

Термы

Римские термы, то есть бани, играли важную роль в обыденной жизни римлян. Они представляли собой огромные здания со сводчатыми потолками, ставшие своеобразными культурными и общественными центрами. Они позволяли десяткам и даже сотням тысяч людей ежедневно мыться. Термы были частные и общественные (принадлежали городу). Часто богатые граждане строили термы, называли их именем себя и передавали в дар городу дабы увековечить свое имя. Общественные термы были бесплатные для граждан Рима. Стоит отметить, что посещения частных терм было относительно не дорого. Таким образом римские термы позволяли распространять в городе всеобщую гигиену.

Особо выделялись термы, построенные императорами. Среди них термы Агриппы (первые императорские термы, переданы в пользование городу), термы Тита, термы Траяна. Самыми знаменитыми являются термы Каракаллы, которые считались одним из чудес Рима.

Термы Каракаллы

Навмахии

Руководствуясь принципом «хлеба и зрелищ» Римские императоры стремились дать жителям Рима больше способов для развлечения. Особо ярким событием считались навмахии – гладиаторские морские бои. Для такого зрелища требовалось огромное количество воды, необходимое для кораблей.

Навмахия

Частное использование

Богатые граждане могли провести в свой дом для личного пользования. Для этого нужно было разрешение императора. При этом договор заключался с конкретным человеком и если он умирал, то вода переставала поступать.

Воровство

Весьма интересны масштабы воровства воды в Римской империи. В трактате «О водопроводах» Фронтин приводит данные проверки количества воды, поступавшей из водопроводов. Очень часто к водопроводам присоединялись не законные трубы, которые черпали воду из них. Происходило это как в пределах Рима, так и за его пределами. Фронтин описывает 2 основных способа кражи воды водопроводчиками в Риме. Первый заключается в том, что при переходе прав на воду одного лица другому, водопроводчики оставляли изначальную насадку для забора воды из трубы. Воду, полученную таким путем, они продавали. Другой способ назывался прокалыванием: к трубе, идущей под мостовыми, присоединялись нелегальные трубы и забирали воду. Фронтин отмечает, что после устранения этих нелегальных труб было получено значительное количество свинца.

Обслуживание водопровода

Данные, полученные из трактата Фронтина, позволяют составить достаточно четкое представление о том, как римляне обслуживали водопроводы. Всего было две бригады рабов – одна принадлежит государству, другая Цезарю (императору). Численность первой бригады составляет 240 человек, второй 460. В бригады делятся по классам рабочих: надзиратели, хранители водохранилищ, штукатуры и другие. Большинство из них всегда находятся на своих постах в городе, чтобы в случае чего быстро устранить неисправность. Часть из них иногда выходит за пределы города, для ремонтных работ. Денежное содержание государственной бригады выплачивалось из казны, а бригады Цезаря из частных средств императора, из которых также оплачивались все расходы на свинец и на трубопроводы, резервуары и бассейны. По записям Фронтина бригады часто отвлекались на частные работы проявлениями фаворитизма или по халатности бригадира. Фронтин нашел решение этой проблемы. Он стал составлять план работ на день для каждой бригады, и докладывать какие работы проводились бригадой.

При ремонте труб Фронтин рекомендовал постепенно обслуживать трубы, устраняя наиболее важные проблемы до того, как они приведут к серьезному ущербу. При определении наиболее приоритетных задач он советовался со многими знающими людьми. Чаще всего ремонт удавалось выполнить без перекрывания воды. Если же ремонт требовал перекрыть поток воды, то его старались не делать в летнее время, когда спрос на воду самый большой. Работы проводились осенью или весной с большой скоростью.

Также стоит рассказать о законах Римской империи в отношении ущерба водопроводам. При Фронтине проблемой при обслуживании водопроводов становились жители Рима, которые строили вблизи мест прохода труб, стен акведуков или возле источников свои дома или высаживали деревья. Это мешало рабочим при ремонте. Кроме того, сами владельцы этих домов или посадок не пускали рабочих к трубам. Еще это усложняло эксплуатацию тем, что корни деревьев могли навредить трубам, проходящим под землей. В связи с этим было постановлено, что должно соблюдаться расстояние от труб до объектов около 15 футов (примерно 4,5 метра). Те чьи постройки или насаждения нарушали этот закон самолично сносили их. Также предпринимались меры против нерадивых граждан, ворующих воду из труб. В случае обнаружения такого нарушения, виновные приговаривали к штрафу и ремонтным работам с целью устранить ущерб, причиненный трубе.

Заключение

Римлянам удалось построить развитую систему водопроводов, способную удовлетворить нужды сотен тысяч жителей Рима. Благодаря поступавшей воде стали способны такие грандиозные мероприятия, как навмахии. Также римляне имели высокий уровень гигиены, благодаря доступным баням. Римские фонтаны поднимали в высь сотни литров воды, восхищая своей красотой римлян. Фронтин и другие подобные ему люди обеспечили бесперебойную работу фонтана и соблюдение законов в отношении пользования водой. Некоторые из водопроводов смогли пережить века, демонстрируя достижения римской инженерии.

Подготовлено в сотрудничестве с коллективом Массонская Ложа Кайзер и Аллах

Источник

Рим трубы из свинца

Первоначально использовались деревянные и глиняные гончарные трубы. Однако по мере развития металлургии возрастала роль металлических труб, обладающих, по сравнению с деревянными и гончарными изделиями, целым рядом технико-эксплуатационных преимуществ: меньшими габаритами и массой, долговременностью эксплуатации и т.д.

Читайте также:  Пластиковые трубы в луге

Наиболее ранние из известных в настоящее время трубопроводов, в которых применялись металлические трубы, обнаружены в Египте. При раскопках дворцовой части пирамиды фараона Сухаре в Абусире были найдены фрагменты медных труб, применявшихся для отвода и сбора дождевой воды. Трубы имели диаметр 4,7 см при толщине стенок 1,4 мм. Они были изготовлены из листового металла и соединялись друг с другом внахлестку. Приблизительное время создания трубопровода — 2500 г. до н.э.

В древних источниках (к сожалению, без подробного описания) имеются упоминания о трубах: для музыкальных инструментов (около 1000 лет до н.э); для подводных трубопроводов (около 700 лет до н.э.); для снабжения водой островных финикийских колоний (в эпоху Пунических войн). Упомянутые трубы изготавливались из меди, олова, бронзы, но настоящая трубная индустрия возникла после освоения технологии производства свинцовых труб.

Свинец обладает массой достоинств: это самый пластичный из металлов, он прокатывается до тончайшего листа, легко подвергается механической обработке, обладает прекрасными литейными свойствами. Из недостатков можно отметить лишь невозможность изготовления из него проволоки.

Мягкость свинца не позволяла ему конкурировать с медью, бронзой или железом в качестве материала для производства орудий труда. Но он оказался прекрасным материалом для изготовления труб и деталей водопроводов. Построенные в Вавилоне и признанные одним из семи чудес света висячие сады Семирамиды орошались водой через сложную систему колодцев и труб, сделанных из свинца.

Наибольшее развитие в эпоху Древнего мира трубное производство получило в Римской империи. В Риме, по свидетельству современников, существовала настоящая индустрия трубного производства с соответствующими товарными знаками, клеймами мастеров и штампами заказчиков. Одним из замечательных инженерных достижений древних римлян была система водопроводов, по которой вода ежедневно поступала в главные города Римской империи.

Известны оценочные расчеты, согласно которым потребление воды в главных городах империи составляло около 600 л в сутки на каждого жителя. В каждом уважающем себя римском городе и военном поселении существовали общественные бани и туалеты, являвшиеся своеобразными центрами общественной жизни.

Куда бы ни приходили римляне, повсюду они устраивали свои бани. Сенека в одном из своих сочинений рассказывает о печальной судьбе человека, которому случилось жить возле общественных бань. «Одного гула голосов достаточно, чтобы сделать человека больным». Ему приходилось мириться со стонами штангистов, хлопками массажистов, плеском купающихся, выкриками продавцов сосисок и сладостей, воплями игроков в мяч, стонами пациентов, которым удаляли излишки волос.

Секрет римских бань заключался в подземной системе отопления. Горячий воздух из печи направлялся по подземным каналам в подвал, над которым находилось обогреваемое помещение. Если хотели получить очень большой нагрев, то горячий воздух направляли еще и в стены, оборудованные системой выложенных черепицей дымовых труб. E

Потребление воды в римских городах было сопоставимо с уровнем, который обеспечивают современные городские системы водоснабжения. Источники и колодцы были не в состоянии удовлетворять все возрастающие потребности в чистой воде, что и обусловливало необходимость строительства многокилометровых водопроводов.

Водопровод часто проходил по пересеченной местности. Для его прокладки через ущелья римляне применяли два различных способа: либо строили через ущелье мост с небольшим уклоном в сторону стока, либо использовали принцип сифона, согласно которому вода в трубе должна всегда возвращаться к своему первоначальному уровню. Для этого сооружали систему труб, которая круто спускалась по одному склону ущелья и поднималась по другому. В тех случаях, когда глубина ущелья была относительно небольшой, строили мосты. Там же, где ущелье было слишком глубоким, сооружали сифон.

Известно более 20 сифонных сооружений, относящихся ко временам Римской империи. Конструкцию сифона, применявшегося в Древнем Риме, правильнее называть обратным сифоном, или дюкером, так как вода в нем движется по U-образной траектории, в отличие от обычного сифона, имеющего П-образную форму. Поскольку вода движется по U-образной траектории, сифон начинает работать, как только она вводится в одно из его плеч. В простом U-образном сифоне вода, введенная на одном конце, поднимется до того же уровня на другом. Римские сифоны имели значительную длину, поэтому потери на трение становились заметными, и приемный конец приходилось устраивать на уровне несколько ниже подающего конца.

Обычно сифон начинался в точке, где водопровод, проложенный в виде открытого канала из каменной кладки, достигал края ущелья, которое нужно было пересечь. В этом месте вода стекала в напорный резервуар, выложенный из кирпича и установленный поперек канала (кастеллум). По существу, этот резервуар был распределительным, так как сифон состоял не из одной (как в современной гидротехнике), а из нескольких (до девяти) тонких труб, уложенных параллельно друг другу. Их входные концы располагались в ряд в нижней части резервуара.

Подсоединенные к напорному резервуару трубы опускались по короткому откосу до земли и проходили по склону ущелья с заглублением примерно на 1 м. Подземная прокладка труб, использованная, по-видимому, для их защиты от повреждения человеком, предотвращала также чрезмерное расширение труб в жаркие дни.

Сифонные трубы могли прокладываться до самого дна ущелья, следуя его профилю, однако на дне часто строился невысокий мост (вентер), с тем чтобы нижняя часть U-образного сифона была более плоской для уменьшения перепада высот. Вентер создавал два резких перегиба (геникулус) на концах моста, вследствие чего могли возникать напряжения в стыках труб при ударе водяной струи, поэтому римляне обычно укрепляли здесь трубы массивной каменной кладкой. Однако он сокращал расстояние от верха до низа U-образного сифона и, следовательно, уменьшал статическое давление.

После второго геникулуса трубы поднимались по противоположному склону ущелья. Наверху вода поступала в приемный резервуар, аналогичный напорному, а из него — в обычный водопровод. Римляне почти не пользовались кранами, и вода текла непрерывно, обеспечивая промывку канализационных стоков.

Читайте также:  Диаметры труб пвх для вентиляции

Сифоны как инженерные сооружения внушают уважение уже своими размерами. Общая длина девяти сифонов в лионской водопроводной системе достигает 16,6 км. Если каждый сифон состоял из девяти труб, то их общая длина должна была достигать около 150 км. Для изготовления такого количества труб требовалось 12—15 тыс. т свинца, и очевидно, что добыча и транспортировка такого огромного количества свинца требовали гигантских усилий.

Наибольшее развитие в эпоху Древнего мира трубное производство получило в Римской империи. В Риме, по свидетельству современников, существовала настоящая индустрия трубного производства с соответствующими товарными знаками, клеймами мастеров и штампами заказчиков.

По-видимому, это и послужило причиной невысокой распространенности в Римской империи сифонов по сравнению с мостами-акведуками. Так как римляне строили только сложные сифоны, принято считать, что более широкому применению сифонов препятствовали вовсе не технические трудности. Очевидным фактом является то, что сифоны обходились римлянам дороже, чем мосты.

Древние греки также применяли сифоны. Среди сифонов древности наиболее известен исключительно большой сифон в Пергаме, в Малой Азии. Он относится ко временам правления эллинского монарха Евменеса II (197—159 гг. до н.э.) и состоит из одной трубы длиной 3 км, спускающейся на очень большую глубину — 190 м. Вода в сифоне создавала статическое давление примерно 19 атм.

В течение многих лет этот сифон был причиной многих заблуждений ученых. Поскольку многочисленные римские сифоны не удостаивались должного внимания, пергамский сифон создавал ложное впечатление, что древние греки преуспели больше римлян в теории гидравлики, и что они были более искусными инженерами, способными изготавливать трубы для больших давлений, тогда как римлянам это не удавалось.

Перемещение воды по трубам в римских сифонах осуществлялось под значительным давлением. В 1875 г. французский инженер Эжен Бельгран изготовил копии римских труб и подверг их испытаниям на разрушение, которое происходило только тогда, когда давление в трубах достигало 18 атм. Такие трубы могли успешно работать в сифоне, опускающемся на 180 м ниже исходного уровня.

Римское трубное производство подробно описывает Марк Витрувий Поллио в восьмой книге своего сочинения «Архитектура» (вторая половина I в. до н.э.). В ней главное внимание уделено водопроводам и материалам, из которых делают трубы для них. Витрувий обращает внимание на целесообразность изготовления свинцовых труб длиной не менее 3 м при толщине около 8 мм. Такие трубы могли выдерживать давление воды до 1,5 атм. При необходимости древние римляне пользовались значительно более толстыми трубами. Например, в водопроводе Алатри, где трубы должны были выдерживать давление до 10 атм, толщина их стенок достигала 35 мм.

Трубы изготавливали из литых свинцовых листов, которые сначала изгибали на деревянном сердечнике, после чего продольные края образованной трубы соединяли, а сердечник вынимали. Продольный шов выполняли различными способами. Чаще всего трубы грушевидного сечения запаивали по шву оловянно-свинцовым припоем. Однако встречались паяные соединения встык или внахлестку и даже трубы с желобчатым изгибом кромок, уплотненные замазкой.

Поздние исследования подвергли сомнению гипотезу о том, что именно свинцовый водопровод стал причиной катастрофических последствий для Римской империи. На внутренней стороне каждой свинцовой трубы ученые обнаружили непроницаемый слой безопасных для человеческого организма соединений кальция, возникший благодаря постоянному контакту труб с богатой кальцием горной водой.

Труба получалась овального или грушевидного поперечного сечения с непрерывным продольным швом (интересно, что шов не был самым слабым местом трубы; в испытаниях, проведенных Бельграном, разрушение происходило не по шву, а по боковой стенке.) Таким способом было трудно изготовлять трубы большого сечения, поэтому римские сифоны состояли из нескольких тонких труб. Диаметр труб составлял от 20 до 300 мм. Обычно же они имели наружный диаметр 250—270 мм и толщину стенки от 30 до 50 мм. Судя по сохранившимся остаткам, трубы изготавливались длиной около 3 м. Такие их затем замуровывали в каменную кладку, чтобы сохранить их герметичность.

По широко распространенной в середине прошлого века гипотезе американских токсикологов, свинцовый водопровод являлся одной из причин быстрой деградации римской нации, вызывая отравление свинцом. Установленным фактом является то обстоятельство, что обнаруживаемые при раскопках останки римлян эпохи империи содержат большие количества свинца. Из-за систематического отравления малыми дозами свинца продолжительность жизни римских патрициев не превышала 25 лет.

Хорошо известно, что все растворимые в воде соединения свинца высокотоксичны. На устойчивость свинца к воде оказывает большое влияние растворенный в ней диоксид углерода (углекислый газ). При малых количествах он образует на поверхности свинца соединение, нерастворимое в воде, и тем способствует устойчивости свинца. Если же содержание углекислого газа в воде сравнительно велико, а именно так было с водой, питавшей древний Рим, то диоксид углерода, реагируя со свинцом, образует гидрокарбонат свинца, который хорошо растворяется в воде. Поступая в организм в малых порциях, свинец задерживается в нем и, постепенно замещая кальций, входящий в состав костей, вызывает хроническое отравление.

Однако более поздние исследования подвергли сомнению гипотезу о том, что именно свинцовый водопровод стал причиной катастрофических последствий для Римской империи. На внутренней стороне каждой свинцовой трубы ученые обнаружили непроницаемый слой безопасных для человеческого организма соединений кальция, возникший благодаря постоянному контакту труб с богатой кальцием горной водой. Как уже было сказано выше, вода текла по водопроводу непрерывно и поэтому была в контакте со свинцовыми трубами лишь недолгое время. Толстая же корка карбоната кальция, которая постепенно образовывалась в трубах, служила изоляцией, так что через некоторое время после установки сифонных труб прямой контакт воды со свинцом прекращался полностью.

Скорее всего, причиной свинцового отравления был не столько водопровод, сколько использование оправленной в свинец посуды и свинцовых косметических красок. Кроме того, свинцовые сосуды широко использовались для хранения вина, поскольку свинец придает вину сладкий вкус и способствует консервации.

Источник