Вал с шестернями, шестерни похожи на колесо

Создание, особенности, развитие и интересные факты

Колесо — одно из важнейших открытий человечества в области механики. История колеса, по определению ученых-историков, начиналась еще в бронзовом веке (4-1 тысячелетие до нашей эры).

Современная гипотеза создания колеса

Слово «колесо» происходит от праславянского «коло» и праиндоевропейского «кел-со» и обозначает «вращение». От этого же корня происходит название «колесница».

По последним данным исследователей, история изобретения колеса берет свое начало из Европы.

Самые ранние глиняные колеса были найдены при раскопках трипольской культуры на территории современных стран (Румынии и Украины), которые датированы 5 тыс. до н. э. Более «поздние» находки сделаны в районах Германии, Польши и на Северном Кавказе.

Древние захоронения людей вместе с колесницами были обнаружены недавно на границе между Арменией и Грузией в верховье реки Куры (4-3 тыс. до н. э.).

Одним из праобразов колес считаются древние каменные жернова для размалывания зерен в муку. Первые колеса делались из глины, камня и только потом из дерева.

Появление колес в Месопотамии

По другой гипотезе история появления колеса берет свое начало в Месопотамии (современный Ирак) и Египте, где предшественниками колес считаются катки, которые использовались при строительстве (4 тыс. до н. э.).

Праобразом колес служил известный способ передвижения при строительстве египетских пирамид огромных каменных блоков с помощью катящихся бревен (катков), который был не очень удобен, но показал людям возможность использования круглых предметов для переноски грузов. Аналогично научились передвигать грузы и шумеры, которые также использовали бревна для передвижения тяжестей.

Первые повозки

История создания колеса напрямую связана с появлением земледелия, ведь плодородную землю в долинах рек Азии, Египта и Китая нужно было обрабатывать. К этому времени относится также появление и таких изобретений, как плуг и парус.

Сначала люди стали делать двухколесные повозки, когда 2 деревянных колеса насаживали на оси. Самые первые колеса делались из сплошных бревен. Древние люди отрезали от бревна круг или скрепляли из досок, обрезав по кругу.

Передвигались повозки при помощи запряженных животных (осликов или быков), но поворачивать такую повозку можно было только вручную. Позднее появились и четырехколесные (около 3500 до н. э.). Конечно, такие конструкции не были изобретены в один год, усовершенствование продолжалось столетиями.

Наскальные рисунки, найденные археологами, изображают повозки с очень примитивной конструкцией: четыре колеса, закрепленные на осях, а сверху расположена платформа для размещения груза. Такие древние устройства были обнаружены в Месопотамии, очаге цивилизации, в котором впервые началось развитие обработки металла.

Распространение колесных конструкций происходило и в Европу и на север Азии, не зря слово «телега» имеет монгольское происхождение. Изображения телег найдены в Южной Сибири (середина 2 тыс. до н. э.). Кочевники даже стали делать дома на колесах — большие повозки с крышей. Постепенно такие сооружения докатились и до Китая.

Следующим усовершенствованием, связанным с колесом, стала конструкция, при которой передние колеса могли свободно поворачивать при помощи поворотной передней оси. Теперь люди, сидя в повозке, могли ее поворачивать, управляя животными.

Одновременно назрела необходимость в строительстве дорог, чтобы транспортные средства могли передвигаться вначале между полем и поселением, а затем и между населенными пунктами стали перевозить продукты и грузы.

Появление колесниц

История возникновения колеса свидетельствует о том, что вместе с повозками для перевозки грузов, люди начали делать и средства передвижения для людей.

Так появились и первые колесницы, в которых запрягали ослов, буйволов и мулов, т. к. лошади в те времена еще не использовались. Первых лошадей и нужные им породы древние люди научились выводить только во 2 тыс. до н. э.

На колесницах передвигались только зажиточные люди и военные.

Чаще всего колесницы использовали во время военных действий. Боевые колесницы были распространены в странах Месопотамии, Египте и других. Об их важном значении в те времена говорит тот факт, что богатых и почитаемых сограждан (чаще всего царей) хоронили вместе с их колесницами.

Устройство этих средств передвижения развивалось постепенно. Вначале это были массивные платформы, на которых стояли воины, метающие во врагов дротики, или лучники. Древнеегипетские колесницы уже более легкие и маневренные.

Появление и развитие таких устройств способствовало революционным изменениям в военном деле. Использование такого боевого и быстрого транспорта часто являлось решающим и давало возможность одержать победу над врагами.

Еще одним скачком в революции колеса стало изобретение и использование спиц, вначале деревянных, затем и металлических. Применение спиц позволило сильно облегчить вес самих колес и всей колесницы. Следующим шагом было изобретение обода для колес.

Дальнейшая история развития колеса связана с Европой и кельтами. В период 1500-1000 гг. до н. э. они начали использовать металл для обода, и затем колеса стали полностью металлическими, как и колесницы. А вот грузовые телеги так и остались деревянными.

Гипотеза об изобретении гончарного круга

По третьей гипотезе история колеса связана с изобретением гончарного круга. До сих пор остается непонятным, что из них было придумано первым — гончарный каменный круг, имеющий форму колеса, положенного горизонтально, или колесо в повозке для передвижения.

Изобретение гончарного круга по времени также относится к бронзовому веку. Параллельно колесо начали использовать для изготовления посуды из глины и в Древнем Египте, через несколько сотен лет египтяне даже стали делать посуду на быстро вращающихся кругах, что повлияло на разнообразие формообразования древней посуды и ее качество.

Было ли колесо в Америке

До сих пор остается невыясненным вопрос о существовании колеса у американских индейцев.

Испанские конкистадоры, приплыв в Америку, не обнаружили никакого колесного транспорта, однако раскопки свидетельствуют, что у детей инков, ацтеков и майя были игрушки с колесиками.

Видимо, военное нашествие испанцев затормозило этот процесс, и история колеса в Америке не нашла своего логического продолжения.

Аналогичные находки — миниатюрные изображения игрушечных колесных повозок были обнаружены археологами и в странах Европы.

Использование колеса в других устройствах

Постепенно колесо стали применять и в других устройствах. Со временем оно нашло свое применение для водяных устройств, по записям ученого Витрувия уже в 1 в. до н. э. водяные колеса распространились и в Древнем Риме. Использовались два вида таких колес: подливное (для медленно текущих рек) и наливное (на быстрых горных речках).

При строительстве люди также стали пользоваться грузоподъемным блоком, основу которого также составляет колесо. Позднее колесо нашло еще одно применение — для прядения шерсти была создана прялка. По историческим данным, она была изобретена около 1 тыс. до н. э. в Индии и близлежащих районах Азии.

Совершенствование устройства колеса

Несколько тысячелетий история колеса почти не продвигалась в своем развитии. И только в середине XVIII века, наконец, появилось новое усовершенствование — были изобретены шины. Первые шины на колеса делались из плотной ткани (парусины) и только затем их стали изготавливать из резины.

Одним из толчков к дальнейшему совершенствованию стало изобретение в 1817 году немецким профессором К. фон Дрезом первого велосипеда, более похожего на деревянный двухколесный самокат (его назвали «дрезиной»).

Появление и совершенствование колеса — самое эпическое изобретение, которое подтолкнуло человечество к началу транспортной революции, в которую в XIX веке включился железнодорожный транспорт (устройство которого также основано на использовании колес) и речной — с открытием паровой машины запущены первые колесные речные пароходы.

Следующим шагом в истории стало создание автомобилей, и уже тут устройство колеса претерпело массу усовершенствований, которые продолжаются и до наших дней.

Какая гипотеза верна

Официальная и признанная сейчас версия происхождения колеса считает его родиной Месопотамию или Двуречье, что аргументируется учеными появлением у них к тому времени инструментов, без которых нельзя было обойтись при изготовлении колес.

Такая же гипотеза излагается в школах и других учебных заведениях, снято множество фильмов и мультфильмов, в которых рассказывается история колеса для детей, о его развитии, совершенствовании и появлении новых видов транспорта.

История изобретения колеса

Колесо – одно из самых важных изобретений в области механики за всю историю человечества. Колесо – очень древнее устройство, оно появилось еще в Бронзовом веке (3500–1000 до н.э.).

Первые колеса для повозок делались сплошными, их отрезали от бревен или сшивали из нескольких досок и затем обрезали по кругу.

Для такой обработки дерева требовались пилы и другие инструменты развитого общества, знакомого с металлом и изделиями из него.

Существуют археологические свидетельства того, что Месопотамия была тем очагом цивилизации, где обработка металла впервые достигла уровня развития, при котором возможно производство колесных повозок.

У первых прототипов современной повозки колеса в виде сплошного диска наглухо крепились к оси, которая вращается в направляющих. Кузов у такой повозки появился позже. Древнейшие двухколесные и четырехколесные повозки, создание которых относят к 3500 до н.э., были найдены в Месопотамии – там, где некогда стоял город Киш. Их обнаружили вместе со скелетами впряженных волов и ослов.

Сложность устройства колес и кузовов этих экипажей свидетельствует о длительном периоде совершенствования их конструкции. К концу Бронзового века повозки со свободно вращающимися на оси колесами «докатились» до Скандинавии и северных областей Китая.

Четырехколесную повозку построили несколько позже двухколесной, потому что проблема поворотов двухосного экипажа оказалась непростой. Поначалу задок повозки заносили вручную, потом стали делать свободные передние колеса, а еще позже появилась поворотная передняя ось.

Чтобы получить ощутимую выгоду от транспортных средств, необходимо было строить дороги. Поначалу гужевые перевозки осуществлялись между полем и поселением. Дорог, по которым можно было бы ездить и зимой, в Северной Европе не было вплоть до последних столетий, поэтому в течение многих веков колесные повозки были распространены лишь на юге континента.

Первое использование колеса не в транспортном средстве, а в механизме совсем иного назначения – гончарном круге – относится тоже к Бронзовому веку.

Судя по археологическим находкам, это было просто тележное колесо, приспособленное для изготовления посуды. Глиняную посуду формовали в Древнем Египте уже около 3000 до н.э.

– сначала на медленно вращающихся кругах, а спустя несколько столетий – и на быстрых, отчего возросло разнообразие их форм и улучшилось качество.

Почти так же давно стали применять и водяное колесо, подливное – в Месопотамии, где реки текут медленно, и наливное – на быстрых горных реках. Судя по описанию Витрувия (1 в. до н.э.), первым пользовались и древние римляне.

Неизвестно, когда был изобретен грузоподъемный блок, но он и ворот – два устройства, где основным элементом служит колесо, – были привычными механизмами уже задолго до Рождества Христова.

Прялка, которую завезли в Европу в Средние века, ровесница, вероятно, Железного века (ок. 1000 до н.э.). Полагают, что изобрели ее в Индии или в другом районе Азии. Ветряная мельница (с колесом, вращающимся на вертикальной оси) была общепризнанной в Персии уже в 10 в. Устройство того же типа, но с колесом, сидящим на горизонтальном валу, появилось в Европе в 12 в.

Изобретение колеса является величайшим достижением в области механики за всю многовековую историю человечества. Считается, что появилось это древнейшее устройство в бронзовом веке. Согласно археологическим исследованиям первые древние колеса относятся к периоду 3500—1000 до н. э.

и найдены в местах, где был довольно высок уровень цивилизации, где люди были знакомы с металлом, освоили выплавку из него различных металлических изделий. Так, в Месопотамии обработка металла достигла высочайшего уровня развития и дала толчок к появлению первых колесных повозок. Создание первых двух- и четырехколесных повозок относят к 3500 году до н. э.

, они были найдены в Месопотамии на месте, где был древний город Киш.

Предполагают, что прообразом колеса были бревна-катки, которые ложились подтяжелые каменные глыбы, лодки, стволы деревьев или другие тяжести, которые необходимо было перемещать на большие расстояния. Возможно тогда появились первые наблюдения за вращающимися телами и их свойствами.

Со временем было замечено, что каток с более тонкой серединой, чем по краям, передвигался более равномерно, его меньше заносило в стороны. Благодаря таким наблюдениям катки стали обжигать в середине, делая ее тоньше, а края оставались без изменений.

Сегодня такое приспособление называется «скат».

Дальнейшие усовершенствования привели к тому, что от бревна осталось на концах два валика, а между ними — тонкая ось. Позже валики стали делать отдельно, а затем они жестко крепились с осью. Так появилось колесо и первая повозка.

Жесткое крепление колес с осью приводило к тому, что они вращались вместе с ней. Это приспособление было удобно при движении повозки по прямой дороге, на поворотах же, где они вращаются с разной скоростью, тяжело груженная повозка могла сломаться или перевернуться.

Колеса вырезались из целого ствола дерева, отчего колеса и повозки были очень тяжелыми. Для передвижения в такие повозки стали запрягать животных. Повозка с такими колесами была найдена при раскопках в древнем индийском городе Махенджо-Даро.

Чтобы уменьшить вес колеса, в нем начали делать вырезы, укрепляли поперечными скрепами для жесткости.

После того, как люди освоили металл и научились выплавлятьразличные металлические изделия, появилось колесо с металлическим ободом и спицами. Это колесо было защищено от ударов о камни и вращалось во много раз быстрее.

Огромным достижением стало изобретение колеса со ступицей, которое насаживалось на неподвижную ось. Колеса при этом вращались независимо друг от друга. Для того, чтобы уменьшить трение колеса об ось, ее смазывали дегтем или жиром.

Запрягая в повозки лошадей, увеличивалась скорость их передвижения.

Появление транспортных средств повлечет за собой строительство первыхдорог и первых мостов. Помимо использования колеса, как транспортного средства, оно нашло применение и в других сферах жизни. Так, использование колеса в гончарном круге тоже относится к бронзовому веку.

Водяное колесо использовали древние римляне еще в первом веке до нашей эры. Ровесницей железного века считают прялку, которую изобрели в Индии или другой стране Азии около 1000 лет до нашей эры.

Ветряная мельница с колесом на вертикальной оси существовала в Персии уже в Х веке, в Европе она появилась в ХII веке, правда колесо крепилось на горизонтальный вал.

Оригинальные виды колёс

• Колесо эллиптической формы (расположенное под таким углом, что, если смотреть сбоку, выглядит как круг) — позволяет грести в воде.
• Квадратное колесо, патент на которое в 1959 году получил американец А. Сфредд. Оно легко шло по снегу, песку, грязи, преодолевало ямы. Вопреки опасениям, машина на таких колёсах не «хромала» и развивала скорость до 60 км/ч.
• Роторно-фрезерный движитель — вариант колёсного движителя, в котором используются роторы-фрезы в сочетании с поддерживающими лыжами.
• «Шагающее» колесо (ротопед директора пражского НИИ техники привода Ю. Мацкерле, российский вариант и пр.).
• Мотор-колесо
• Колесный движитель американца Р. Берда

Краткая история колеса

Подробности создания первого колеса нам неизвестны, но археологи установили, что первое деревянное колесо было создано более 5 000 лет назад.

Спустя некоторое время наши предки додумались заменить цельное деревянное колесо на колесо со спицами, что сделало возможным перевозки на дальнее расстояние. Поэтому, если изобретение колеса было первым шагом человека, то появление колеса со спицами можно назвать вторым.

Возможности к передвижению выросли, хотя, конечно, были все еще привилегией богачей. Некоторое время спустя, приблизительно 3 200 лет назад, колесо улучшили еще раз – к нему приспособили протекторы, сделанные из железа.

Но после этого шага вперед развитие колеса остановилось примерно на три тысячи лет – если не считать таких малозначительных событий, как появление стальных подшипников.

В этот период колесо стало использоваться как лопастное рабочее колесо на мельницах и в производстве, как прялка или шестеренки часов.

19 и 20 века стали периодом множественных улучшений и изменений колеса. Гремела техническая революция, была создана первая шина. Это было крупное и даже ‘революционное’ техническое достижение, и имена людей, причастных к нему, известны во всем мире.

Даже сегодня люди все еще помнят этих пионеров создания шин – например, первую пневматическую шину создали Роберт Уильям Томпсон (Robert William Thompson) и Джон Бойд Данлоп (John Boyd Dunlop).

А создание шины с радиальным кордом, как утверждают некоторые, связано с появлением компании Michelin.

Но благодаря этому интересу к первым шинам и их создателям возникла странная ситуация – хотя развитие колеса и шин стало для всех тесно связано с Michelin, Bridgestone и Goodyear, именно колесам уделялось все меньше внимания. Ferrari использует шины Bridgestone – и всех интересуют шины, но не колеса.

О многочисленных стадиях развития колеса забыли: о замене деревянных спиц более легкими стальными спицами, о появлении и эволюции запасного колеса, о центральной втулке (втулка Rudge), о спаренных колесах. Забыли и о первых колесах, штампованных из листовой стали, и о появившихся в 1920-е годы колесах с дисками из лёгкого сплава (Bugatti) – об очень многих важных новшествах. Всемирное внимание приковано к шинам.

Колеса развиваются медленнее, чем шины. Сталь и алюминий до сих пор считаются основными материалами для их изготовления, и очень мало кто из производителей отходит от этой нормы.

Сейчас развитие колеса в основном сосредоточено на применении к его созданию новых технологий – обработки материала выдавливанием, созданию полых элементов конструкции из более тонких листовых металлов. Но никто не совершал больше такого мощного технологического прорыва, как жители древней Месопотамии и древнего Египта.

Хотя сейчас колесо отстает от шины в гонке новейших технологий, досадно, что 5 000 лет технологического развития колеса может восприниматься только как некий исторический курьез.

Колесо — революционное изобретение

В современном мире технологии развиваются с беспрецедентной скоростью. Новейший гаджет быстро устаревает. В результате такого стремительного развития мы воспринимаем многие вещи как само собой разумеющиеся. Одна из таких вещей ― колесо. /epochtimes.ru/

Оглянитесь вокруг, и вы повсюду увидите колёса, они присутствуют как  в транспортных средствах, так и в механизмах. Колесо издавна наделяли символическим значением, он символизировал бесконечный цикл жизни.

Возможно, кто-то думает, что колесо ― простое или даже примитивное изобретение по сравнению с современными устройствами. Тем не менее, оно было придумано в сравнительно поздний период человеческой истории.

Самое древнее колесо было найдено во время археологических раскопок в Месопотамии, оно датировано 3500 г. до н.э. Эта эпоха известна как бронзовый век, достаточно поздний этап развития человеческой цивилизации. К этому времени люди уже занимались сельским хозяйством и имели социальную иерархию в обществе.

Причина, по которой оно было создано так поздно, связана с тем, что для создания осей и маленьких отверстий были нужны металлические инструменты. Колёсная ось ― гениальное изобретение, но изготовить её было нелегко.

Концы оси и отверстия в центре колеса должны были иметь гладкую поверхность и идеально круглую форму. В противном случае возникло бы сильное трение и колесо не могло вращаться.

Учитывая все трудности создания колеса, неудивительно, что изначально оно не предназначалось для транспортных средств, а использовалось гончарами.

Вышеупомянутое 5500-летнее месопотамское колесо ― это на самом деле гончарный круг, а не колесо от тележки. Лишь 300 лет спустя люди приспособили его для транспортных нужд.

Хотя самое древнее колесо найдено в Месопотамии, самые ранние изображения колеса были обнаружены в Польше и степях Евразии. Некоторые учёные считают, что оно было изобретено в одном регионе, а потом распространилось по всему миру. Однако другие специалисты придерживаются противоположной точки зрения: колесо могло быть изобретено разными народами независимо друг от друга.

Колесо из Люблянского барья было найдено в столице Словении в 2002 г,, оно было сделано в 3150 г. до н.э. В настоящее время официальным местом рождения колеса считается Месопотамия или степи Евразии.

Колесо совершило революцию в транспорте — товары можно было перевозить на большие расстояния. Однако колесо не было универсальным приспособлением. Например, для перевозки товаров через пустыни лучше подходили верблюды.

Между II и VI веками верблюды вытеснили повозки в качестве транспорта на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Но там его использовали в других формах: как мельничное колесо, гончарный круг, детали в ирригационных системах.

Поэтому не стоит рассматривать колесо, как незамысловатое изобретение «первобытных людей». Фактически это одно из величайших изобретений в истории человечества.

Версия на английскомУстановили бы Вы себе на телефон приложение для чтения статей сайта epochtimes?

Колесо и повозка (история изобретения)

Одним из величайших открытий в истории человечества было изобретение колеса. Считается, что его прообразом, возможно, стали катки, которые подкладывались под тяжелые стволы деревьев, лодки и камни при их перетаскивании с места на место.

Возможно, тогда же были сделаны первые наблюдения над свойствами вращающихся тел. Например, если бревно-каток по какой-то причине в центре было тоньше, чем по краям, оно передвигалось под грузом более равномерно и его не заносило в сторону.Заметив это, люди стали умышленно обжигать катки таким образом, что средняя часть становилась тоньше, а боковые оставались неизменными.

Таким образом, получилось приспособление, которое теперь называется «скатом». В ходе дальнейших усовершенствований в этом направлении от цельного бревна остались только два валика на его концах, а между ними появилась ось.

Позднее их стали изготовлять отдельно, а затем жестко скреплять между собой.

Так было открыто колесо, в собственном смысле этого слова и появилась первая повозка. В последующие века множество поколений мастеров потрудились над усовершенствованием этого изобретения. Первоначально сплошные колеса жестко скреплялись с осью и вращались вместе с ней.

При передвижении по ровной дороге такие повозки были вполне пригодны для использования.

Но на повороте, когда колеса должны вращаться с разной скоростью, это соединение создает большие неудобства, так как тяжелогруженая повозка может легко сломаться, или перевернуться. Сами колеса были еще очень несовершенны. Их делали из цельного куска дерева.

Поэтому повозки были тяжелыми и неповоротливыми. Передвигались они медленно, и обычно в них запрягали неторопливых, но могучих волов. Одна из древнейших повозок описываемой конструкции найдена при раскопках в Мохенджо-Даро.

Крупным шагом вперед в развитии техники передвижения стало изобретение колеса со ступицей, насаживающегося на неподвижную ось. В этом случае колеса вращались независимо друг от друга. А чтобы колесо меньше терлось об ось, ее стали смазывать жиром или дегтем. Ради уменьшения веса колеса в нем выпиливали вырезы, а для жесткости укрепляли поперечными скрепами.

Ничего лучшего в эпоху каменного века придумать было нельзя. Но после открытия металлов стали изготавливать колеса с металлическим ободом и спицами. Такое колесо могло вращаться в десятки раз быстрее, и не боялось ударов о камни. Запрягая в повозку быстроногих лошадей, человек значительно увеличил скорость своего передвижения.

Пожалуй, трудно найти другое открытие, которое дало бы такой мощный толчок развитию техники. Повозка, гончарный круг, мельница, водяное колесо и блок — вот далеко не полный перечень устройств, в основе которых лежит колесо.

Каждое из этих изобретений составило эпоху в жизни человечества. Их совокупное воздействие на жизнь людей было так велико, что без всякого преувеличения можно сказать: колесо сдвинуло историю с мертвой точки и заставило ее мчаться в несколько раз быстрее.

В механике

Колесо существенно уменьшает затраты энергии на перемещение груза по относительно ровной поверхности. При использовании колеса работа совершается против силы трения качения, которая в искусственных условиях дорог существенно меньше, чем сила трения скольжения.

Колёса бывают сплошные (например, колёсная пара железнодорожного вагона) и состоящие из довольно большого количества деталей, к примеру, в состав автомобильного колеса входит диск, обод, покрышка, иногда камера, болты крепления и тд. Износ покрышек автомобилей является почти решённой проблемой (при правильно установленных углах колёс). Современные покрышки проезжают свыше 100 000 км. Нерешённой проблемой является износ покрышек у колёс самолётов. При соприкосновении неподвижного колеса с бетонным покрытием взлётной полосы на скорости в несколько сотен километров в час износ покрышек огромен.

Кто придумал Колесо – Когда Изобрели?

Ни для кого не секрет, что львиная доля изобретений, особенно тех, которые составляют технический базис, являются не столько продуктом напряженной инженерной мысли, сколько результатом вдумчивого наблюдения за окружающим миром.

Однако есть и исключения. Так, колесо, элементарнейшее устройство, сочетающее в себе вращательное и поступательное движение, не имеет аналогов в природе.

Именно это загадочное обстоятельство породило версию о внеземном происхождении колеса.

Время и место изобретения колеса точно определить сложно. Однако возможность поступательного движения круглого предмета была известна людям с глубокой древности.

Амулеты в виде небольших дисков с отверстиями посередине и радиальными прорезями, обозначающие солнце и его движение по небу, принадлежность большинства ранних культур. Одна из таких находок была сделана при раскопках первобытной стоянки на реке Сунгирь.

Обнаруженные «солнечные колеса» были вырезаны из кости мамонта примерно 25 тыс. лет назад, в период верхнего палеолита.

Колесо круглый, свободно вращающийся или закрепленный на оси диск, позволяющий поставленному на него телу катиться, а не скользить.

Колесо широко применяется в транспортных целях, а также повсеместно используется в различных механизмах и инструментах. Является одним и древнейших и важнейших изобретений человечества.

Первые изображения колеса, обнаруженные в Междуречье, относятся к IV тысячелетию до н. э.

Примерно к этому же времени историки относят появление прообраза колеса катков, при помощи которых люди перемещали тяжести. Было замечено, что по упавшим деревьям волочить мамонта или тяжелый камень намного легче особенно если на пути попадались прямые и гладкие кругляки, которые перекатывались по земле.

Затем очищенные от сучьев бревна стали специально подкладывать под грузы, перемещая вперед по мере продвижения. Этот способ применялся при строительстве египетских пирамид для перемещения каменных плит весом несколько тонн.

Первые повозки представляли собой салазки-волокуши, поставленные на несколько скрепленных между собой бревен-катков.

Фрагмент инкрустированного «Штандарта войны и мира». Ур, Междуречье.

Между катками и настоящим колесом многовековая дистанция. Сначала люди заметили, что после того, как катки в средней части истирались и становились тоньше, груз меньше соскальзывал, и его становилось удобнее транспортировать.

Тогда бревна-катки начали специально обжигать или обтесывать так появился предок современной колесной пары, используемой в железнодорожном транспорте: деревянные диски, которые составляют единое целое с осью и вращаются вместе с ней.

Первое свидетельство о колесном транспортном средстве датируется IV тысячелетием до н. э. Это изображение салазок на колесиках, найденное при раскопках города Урук в Месопотамии. К 2700 г. до н. э. там же появляются рисунки повозок. В это же время шумеры начинают хоронить своих царей вместе с колесницами. Такие погребения найдены в Кише, Уре, в эламском городе Сузы.

Следующим шагом было отделение колес от оси. Колесная пара хороша для езды по рельсам, но при движении по дороге трудности возникают при каждом повороте: тяжело груженная повозка может опрокинуться или даже развалиться. Во II тысячелетии до н. э. в Малой Азии появились колеса с центральными отверстиями ступицами, в которых закреплялась неподвижная ось.

Теперь на повороте каждое колесо могло вращаться со своей скоростью, что сильно увеличивало маневренность. Чтобы колеса меньше терлись об ось, ступицы смазывали жиром или дегтем. Однако повозки с колесами из цельного куска дерева были еще очень тяжелыми и неповоротливыми. Передвигались они медленно, обычно в них запрягали могучих, но неторопливых волов.

«Солнечная повозка» из Трундхольма миниатюрное скульптурное изображение повозки эпохи бронзового века. XVIII-XVII вв. до н. э.

Чтобы облегчить тяжелое дисковое колесо, в нем стали делать радиальные прорези, которые впоследствии сменились закрепленными между ступицей и ободом спицами. Число спиц обычно было четным, их количество зависело от диаметра колеса: чем больше диаметр тем больше требовалось спиц.

В Египте получили распространение колеса с четырьмя спицами, в Греции и Риме с восемью. Чтобы ход колеса был более мягким, его обшивали кожей или обивали по ободу деревянным обручем. Железный обод вместо деревянного около 3 тыс. лет назад начали применять кельты.

Это сделало колеса более прочными, а колесницы в целом более подвижными и легкими, что значительно помогло в освоении новых территорий.

Появление колеса дало толчок развитию ремесел. Наверно, нет такой области производства, где бы не использовалось колесо. Блоки и лебедки в строительстве, гончарный круг, прялки, водочерпальные и мельничные колеса, зубчатые передачи и шкивы служат людям многие столетия.

Еще большую роль колесо сыграло в эпоху промышленной революции трудно найти механизм, который не имел бы в своем устройстве хотя бы крохотного колесика или передачи.

Точные механизмы, в том числе астрономические приборы и хронометры, также не могут обойтись без этого изобретения.

С течением времени колесо находило все новые сферы применения, однако его основная функция транспортная оставалась неизменной на протяжении многих веков, и никаких революций в ней не происходило. И только XIX век принес открытия, сделавшие передвижение на колесном транспорте более удобным и приятным.

В 1846 г. Роберт Уильяме Томпсон, английский инженер-железнодорожник, получил патент на прародительницу пневматической шины, сделанную из прорезиненной ткани. Шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия.

Камера изготовлялась из нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон раствором натурального каучука или гуттаперчи. Наружное покрытие состояло из соединенных заклепками кусков кожи. Вся конструкция крепилась на обод болтами, в ней был предусмотрен клапан, через который шину накачивали.

Широкого практического применения «воздушное колесо» не нашло, а после смерти изобретателя было и вовсе забыто.

Через 40 с небольшим лет ветеринар из Шотландии Джон Бойд Данлоп наблюдал за своим сыном, который катался по двору на велосипеде. В те времена велосипеды были громоздкими, с металлическими ободами, они со скрежетом подпрыгивали на каждом камешке.

Сейчас фирма Dunlop один из крупнейших производителей автошин.

Два года спустя британский инженер Чайлд Уэлтч предложил отделять камеру от покрышки, вставлять в края покрышки проволочные кольца и сажать ее на обод, который впоследствии получил углубление к центру.

Тогда же англичанин Барлетт и француз Дидье независимо друг от друга разработали способы монтажа и демонтажа шин. Все это определило возможность применения пневматической шины на автомобиле.

Создатели современных покрышек постоянно меняют их химический состав и рисунок протектора, благодаря чему автомобиль становится более маневренным, увеличивается сцепление с дорогой, уменьшается износ шин.

Велосипед с пневматическими шинами Данлопа.

Деревянное колесо со спицами.

Другим важным нововведением стал шариковый подшипник. Еще в Древнем Египте при транспортировке самых тяжелых грузов катки подкладывали непосредственно под перемещаемый предмет, притапливая их в специально вырытых бороздах.

В бороздах, задающих направление движения, каткам было легче вращаться. Изобретение конусного шарикоподшипника приписывают Леонардо да Винчи. В 1907 г. шведский инженер Свен Вингквист изобрел первый самоустанавливающийся сферический шарикоподшипник.

В том же году новинка попала на рынок.

Подшипник это своего рода колесо в колесе. Трение между осью и ступицей возрастает с увеличением скорости, и его невозможно устранить при помощи даже самой лучшей смазки.

Но если между осью и ступицей поместить гладкие стальные шарики, ступица своей внутренней поверхностью будет катиться по шарикам, а шарики, в свою очередь, по оси. Шарики в подшипнике находятся между двумя кольцами, при этом внешнее кольцо примыкает к ступице, а внутреннее к оси.

Существует также роликовый подшипник, в котором между кольцами вместо шариков находятся стальные ролики, похожие на маленькие катки.

Изменилось за последние два столетия и само колесо. Деревянные спицы были заменены легкими стальными, в конструкции появилась центральная втулка. В 1920-х годах были выпущены первые колеса с дисками из легкого сплава. Сегодня колеса изготавливают из специальных очень прочных и легких алюминиевых сплавов.

Можно было подумать, что к XIX в. технический потенциал колеса и возможности его видоизменения оказались полностью исчерпаны, однако оригинально мыслящие люди нет-нет да и находили ему новое применение. Например, в 1893 г. изобретатель Джордж Феррис представил на промышленной выставке в Чикаго новый аттракцион.

Вращаемое при помощи паровых машин колесо диаметром 75 м поднимало 36 прикрепленных по ободу кабин на 60 человек каждая.

Первое колесо обозрения, позволявшее пассажирам полюбоваться панорамой выставки, пользовалось огромным успехом, а сегодня оно является непременной принадлежностью парка аттракционов даже небольшого провинциального городка.

Впрочем, инженеры не оставляют колесо в покое и по сей день. Например, разработка с гибким эластичным ободом помогла избавиться от существенного недостатка низкой проходимости по бездорожью и болотистой местности.

Такое колесо способно изменять форму от круглой до эллиптической в зависимости от нагрузки, чем обеспечивается лучшее сцепление с поверхностью. А для езды по глубокому снегу или песку можно использовать даже квадратные колеса.

Вероятно, чем проще изобретение, тем больше вариантов его использования, а значит, колесо не раз еще продемонстрирует себя в новом облике.

Колесо обозрения на Всемирной выставке в Чикаго. 1893 г.

Колесо в космосе

Первым небесным телом, на котором появилось колесо, стала Луна Произошло это 17 ноября 1970 г., когда советская беспилотная станция «Луна-17» доставила на поверхность спутника Земли первый луноход. Он двигался на восьми колесах с легким сетчатым ободом, и каждое колесо имело свой электромотор.

Доброго времени суток уважаемые читатели ИзобретайКи! Сегодняшняя публикация посвящена истории изобретения колеса. Это изобретение является одним из самых выдающихся. Оно в своем роде предопределило дальнейшее техническое развитие человечества.

Автор изобретения колеса неизвестен, но принято считать, что его появление связано с перемещением человеком тяжелых предметов. А именно, люди обратили внимание на то, что катить груз намного легче, чем тянуть его.

Потом два таких круга соединили осью. Прикрепив их к повозке люди избавлялись от необходимости постоянно перекладывать катки под передвигаемый груз.

Скорость повозки возросла после того, как в повозки стали впрягать животных: ослов, быков, лошадей.

Позже колесо стали изготавливать сборным. Оно уже состояло из обода, спиц и ступицы, стянутых металлической шиной. Подобные колеса и сейчас применяются в гужевом транспорте.

Многие высокоразвитые цивилизации так и не пришли к изобретению колеса. Так, инки применяли своеобразные «санки», скользившие по камням.

Для снижения трения появилось своеобразное «колесо в колесе» – шарикоподшипник.

Для вездеходов были созданы колеса, потерявшие круглую форму: они стали овальными, шестигранными, спиральными.

Вращение применялось не только в транспорте. Вращательное колесо явилось наиболее удобным способом передачи энергии в различных механизмах и машинах, поскольку вращательное движение может осуществляться равномерно и непрерывно без потери энергии на преодоление инерции движущихся деталей.

Одним из первых применений колеса для передачи движения стал гончарный круг, затем прялка. Позже появилось водяное колесо, применявшееся в мельницах, на мануфактурных фабриках, рудниках, в устройствах для орошения и осушения.

В XIX в. вместо водяного колеса появилась турбина, основным элементом которой является колесо.

Появление колеса ускорило развитие человеческой цивилизации и способствовало прогрессу технических средств, применявшихся людьми.

Предлагаем посмотреть видео об истории изобретения колеса.

Рычаг. Простейшие механизмыРоботыПерсональный компьютерИзобретение паровоза и железной дорогиОгонь

История создания и изобретения колеса

Изобретение колеса это тоже технология, которая развивается ускоряющимися темпами. Последний гаджет сегодня — завтра может будет антиквариатом. В результате этого стремительного развития технологии мы часто воспринимаем вещи как должное.

Если посмотреть вокруг, можно увидеть это везде, как, например шины в обычной машине. Это изобретение имеет символический смысл как наиболее известная метафора о бесконечном цикле жизни.

Краткая история создания колеса

На протяжении всей истории, большинство изобретений были вдохновлены миром природы. Идея вилки, как столового прибора пришла с раздвоенной палочки, самолета — от скольжения птиц.

Но круглое приспособление на сто процентов инновация гомо сапиенс.

Ученые натуралисты писали, что к изобретению колеса в природе близки только бактериальные жгутики, навозные жуки и перекати-поле. И даже они в самом широком употреблении термина, используют завальцовку, как форму двигательной активности.

Люди склонны думать, что создание колеса было номер два в величайшем списке инноваций после обучения прямохождению. Но несколько значимых изобретений до этого были тысячи лет: швейные иглы, ткань, веревки, плетеные корзины, лодки и даже флейта.

Есть соблазн думать, что история создания колеса просто скромное или даже примитивное открытие по сравнению с некоторыми современными гаджетами, которые мы имеем сегодня. Тем не менее, диск чтобы катить для средства транспорта был на самом деле изобретен на относительно позднем этапе истории человечества.

Старейшее известное устройство, найденное в археологических раскопках из Месопотамии (современные многострадальные земли Ирака и Сирии) датируется около 3500 лет до нашей эры. Этот период был известен как бронзовый век, который представляется сравнительно поздним этапом в истории развития человеческой цивилизации.

К этому времени люди уже сажали культуры, выпасали домашних животных и были некоторые формы социальной иерархии.

Одна из причин, почему оно было изобретено только в этот момент в истории является то, что были сложности установить цилиндр на стабильную, стационарную платформу. Концы оси, а также отверстия в центре устройства должны быть почти идеально гладкими и круглыми.

Неспособность добиться этого приводила к слишком большому трению между  компонентами, и устройство не работало должным образом. С учетом сложности комбинации круглый диск не был первоначально изобретен для транспортных целей. Вместо элемента для транспортировки он был впервые использован гончарами.

Считается, что ранние диски были использованы для изготовления керамики.

Таким образом, первые диски не были использованы для перевозки. Доказательства показывают, что они было созданы, чтобы служить приспособлением для гончарных кругов около 3500 до н. э. в Месопотамии и только через 300 лет кто-то придумал использовать их для колесниц.

А гораздо позднее  верблюды вытеснили применение вращающейся оси как стандартный вид транспорта на Ближнем Востоке и в Северной Африке в период второго и шестого веков нашей эры. Однако, несмотря на отказ от колеса для буксировки предметов, древнее ближневосточное сообщество продолжало использовать диски для таких задач, как орошение, измельчение и работа с керамикой.

Где начали применять первое колесо для передвижения

Хотя было обнаружено старейшее колесо мира в Месопотамии, ранние изображения колесных тележек были найдены в Евразийской степи.

Некоторые полагают, что из-за огромной проблемы трения между осью и неподвижной платформой изобретение колеса для человечества, вероятно, произошло только один раз и распространилось от своего места происхождения в другие части мира.

Однако другие считают, что оно превратилось независимо друг от друга в отдельных частях мира в примерно одно и то же время. Например, найденное в болотах Любляны, современная столица Словении в 2002 году похожее устройство было приурочено к 3150 до нашей эры.

Нет доказательств, что первые колеса изобрели в Америке. В 1940-х годах археологи раскопали игрушки на колесах — керамические собаки и других животных с круглыми приспособлениями у индейцев. Однако коренные народы Северной Америки не использовали диски для перевозки до прибытия европейских поселенцев. Это также не изобретение древнего Китая.

Хотя изобретение колеса совершило революцию в пути раннего человека для путешествий и перевозимых грузов из одного места в другое, это не идеальное изобретение.

Например, верблюды в то время считались как гораздо более эффективный вид транспорта в окружающей среде.

Также утверждается, что между 2-м и 6-м веком нашей эры, верблюды вытеснили инструмент как основной вид транспорта на Ближнем Востоке и в Северной Африке.

Тем не менее, изобретение колеса по-прежнему использовалось для внутренних целей, таких, как для орошения, фрезерования и изготовления керамических изделий. Это показывает различные варианты использования колеса и его значение для человечества.

Мы должны рассматривать изобретение колеса как одно из величайших достижений человеческого общества.

Применения диска для уменьшения затрат энергии

Люди поняли, что  затраты энергии на перемещение груза по относительно ровной поверхности с применением вращающейся оси гораздо более эффективней.

Изобретение тачки для перевозки грузов

Исследователи считают, что изобретение тачки впервые появилось в Древней Греции, где-то между шестым и четвертым веками до н.э. Четыре века спустя тачки уже появились в Китае и оказались в средневековой Европе, возможно, по пути от Византии до исламского мира. Хотя тачки были дорогими покупками, они могли легко экономить труд.

Попытки использовать круглые устройства

Поняв, что изобретение колеса уменьшает затраты энергии на протяжении веков гениальные изобретатели, философы, математики и алхимики попытались спроектировать устройства бесконечного движения. Они считали, что приведенное в движение будет продолжаться вечно, производя больше энергии, чем они потребляют.

Но каким бы ни было устройство, все они нарушают первый и второй законы термодинамики, которые гласят, соответственно, что энергия не может быть создана или разрушена и что часть энергии всегда теряется при преобразовании тепла в работу.

Патентное бюро многих стран отказываются предоставлять устройствам бесконечного движения патенты, если изобретатели предлагали как бы рабочие модели.

По данным бюро США по патентам и товарным знакам, первый патент с применением круглого устройства был выдан Джеймс Макомб в Принстоне, Нью-Джерси, 26 августа 1791—всего через год, когда первый патентный закон США был принят.

Изобретение было для горизонтального, полого водяной машины для создания гидроэнергии для мельниц.

Хотя патентное ведомство признает, что этот патент был выдан, оригинал записи был уничтожен вместе с другими патентами 18 века в 1836 при пожаре.

Интересный факт изобретения

Один человек на самом деле преуспел в этом изобретении в современное время. Внештатный юрист-патентовед Джон Кеог в Австралии, подал заявку и получил патент для “ круглого устройства для облегчения транспортировки ” в мае 2001 года.

Этим он доказал, что изобретение колеса не было запатентовано за всю историю его развития.