"Эволюция топора и находки на Метрострое" 1936 В. А. Желиговский часть 3 - Инструмент - Инструмент - Каталог статей - Логово39
Главная Логово39 Регистрация

Вход

Приветствую Вас Гость | RSSСреда, 07.12.2016, 14:29
Меню сайта

Категории раздела
Инструмент [11]
снаряжение [7]
нож [11]

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Каталог статей
Главная » Статьи » Инструмент » Инструмент

"Эволюция топора и находки на Метрострое" 1936 В. А. Желиговский часть 3

Из 14 остальных топоров два 

№ 11 

Zoom in (real dimensions: 541 x 800)Изображение

и № 14
Zoom in (real dimensions: 766 x 800)Изображение

не являются собственно топорами: их оттянутый обушок представляет собою в то же время молоток. Это вызывает существенное отступление от механических особенностей типичного топора, так как у указанных топоров-молотков центр тяжести лежит непосредственно на рукоятке, что не свойственно топорам. Поэтому для этих двух топоров-молотков длины рукояток были определены несколько иным путем, который описан ниже.

Во всех двенадцати случаях определялись «минимальная» в «максимальная» рукоятки, которые затем были изготовлены в натуре, бойки были на них насажены, и для проверки полученных результатов для каждого топора особым опытом было найдено действительное положение центра удара по формуле

l = ρ2/s = ρ2/s + s.

Во всех случаях максимальные длины рукояток мало отличались от минимальных.

Как и следовало ожидать, для тех топоров, у которых масса бойка была достаточно полно сосредоточена в точке А, действительное положение центра удара оказалось весьма близким к точке пересечения геометрической оси рукоятки с линией АО. Таких топоров оказалось 8, а именно №№ 3, 4, 5, 6, 8, 12, 13, 15 

Zoom in (real dimensions: 595 x 800)Изображение

Zoom in (real dimensions: 541 x 800)Изображение

Zoom in (real dimensions: 766 x 800)Изображение
.Четыре топора, а именно — № 1, 2, 9, 10 

Zoom in (real dimensions: 595 x 800)Изображение

Zoom in (real dimensions: 541 x 800)Изображение


т. е. как раз те, у которых масса бойков расположена вне точки А, имеют действительный центр удара более удаленный от точки пересечения линий тп и АО к концу рукоятки. Наиболее удален от этой точки действительный центр удара у массивного топора № 1; в этом случае центр удара уходит далеко на пределы рукоятки.

Для топоров №№ 2, 9, 10 найденное расположение действительного центра удара вблизи конца рукоятки представляется вполне рациональным, так как при их малых размерах этими топорами естественно работать одною рукою, держа именно за конец рукоятки.


Что же касается топора № 1, то, несомненно, в силу значительного радиуса инерции бойка относительно точки А и малого расстояния АО, этот топор вообще не имел центра удара на рукоятке, как это наблюдается у современных топоров аналогичной конструкции.

Тем не менее можно думать, что определенная для него длина рукоятки (52—49 см) не расходится с истиной, подтверждением чему служат рукоятки современных нам экземпляров той же конструкции и величины. Соотношения его геометрических размеров, повидимому, возникли по аналогии с теми типами, у которых материал полнее сосредоточен у точки А.


Относительно топоров-молотков №№ 11 и 14 могут иметь место нижеследующие соображения. Так как центр тяжести такого орудия лежит на его рукоятке, а лезвие его топора скошено относительно рукоятки, так же как и плоскость бойка молотка, то при ударах любой его стороною центр удара С будет лежать вне рукоятки 

Zoom in (real dimensions: 1100 x 454)Изображение


Значение центра удара в некоторой мере будет иметь при этом проекция 6" точки С на рукоятку, так как эта точка С' в момент отдачи не получит линейной скорости в направлении, нормальном рукоятке. Всякая иная точка на рукоятке, например точка K, при отдаче получит скорость ωСК, направленную под углом к рукоятке; эта скорость будет иметь слагающую, нормальную рукоятке. Точка С' обладает еще и тем свойством, что в случае нормального к рукоятке удара она сама явится центром удара (см. Желитовский, Ручные орудия и работа ими).

С другой стороны, мгновенным полюс вращения Р в момент удара должен лежать на продолжении прямой pq, касательной к лезвию или молотковому бойку, в зависимости от того, какой стороною орудия наносится удар. По малому весу бойка и малым поперечным размерам рукоятки можно заключить, что этим орудием действовали одной рукой. Наблюдая удары, наносимые молотком, приводимым в действие одной рукою, можно заметить, что в последнее перед ударом мгновение орудие вращается около запястья, т. е. что в моменты, непосредственно предшествующие удару, мгновенный полюс вращения молотка приблизительно совпадает с кулаком действующей руки, т. е. в первом приближении его можно принять лежащим на рукоятке. Это обстоятельство подтверждается и более строгими наблюдениями, например циклографическими записями рабочих движений при работе молотком (Н. А. Бернштейн, Биомеханическая нормаль удара, ЦИТ, Исследования, 1924 г. ). Приняв, таким образом, что мгновенный полюс вращения должен одновременно находиться на прямой pq и на геометрической оси рукоятки, т. е. в точке их пересечения, и проводя эти линии на чертеже изучаемых топоров-молотков, мы находим искомый полюс Р для топора № 11 в расстоянии около 70 см и для топора № 14 — около 74 см от бойка 

Zoom in (real dimensions: 1100 x 454)Изображение

Отсюда следует, что рукоятки этих орудий не должны быть короче указанных размеров. Если это так, то о назначении этих топоров при такой длине их рукояток можно заключить, что они являлись не орудиями, а оружием, что в свою очередь косвенным образом указывает на способ держать их в руке за конец рукоятки. В момент удара часть руки человека от кисти до локтя некоторым образом присоединяется к орудию. Длина этого звена руки равна приблизительно 32—35 см, что составляет около половины найденной длины рукоятки; при этом условии лежащая в руке часть рукоятки оказывается приблизительно на расстоянии двух третей длины всей системы от бойка; это соответствует приблизительно положению центра удара для указанного случая. Совокупность изложенных указаний позволила остановиться на найденных размерах этих двух топоров: 70 и 74 см. К этим размерам нужно прибавить 5—6 см. т. е. половину ширины человеческой ладони, в результате чего полная длина рукоятки такого топора-молотка получается в 75—80 см.
Кроме описанных графических построений, с орудием № 11 был проделан еще такой опыт. Боек был насажен на длинную рукоятку, и затем этим топором наносились удары по специальной подушке, причем рука располагалась на рукоятке на различном расстоянии от того конца, на котором был насажен боек. При каждом положении работающей руки на рукоятке снималась циклограмма движения орудия при ударе. По полученным циклограммам определялся угол между нормалью к касательной к лезвию бойка и направлением линейной скорости этого последнего в момент удара.

Можно полагать, что нормальным расстоянием от бойка для руки, держащей топор, будет то расстояние, при котором лезвие бойка в момент удара движется по нормали к своей средней касательной.

Из рис. 
Zoom in (real dimensions: 1200 x 413)Изображение

видно, что это условие оказалось соблюденным в том случае, когда рука работающего держала рукоятку на расстоянии 80 см от того конца, на котором был насажен боек. На этом чертеже изображен результат обработки циклограмм двух ударов при одном и том же положении руки на рукоятке (80 см от рабочего конца). В одном случае линейная скорость бойка в момент удара отклонилась от нормали к лезвию бойка на 5° в стону рукоятки, а в другом — на угол 3°30' в противоположную сторону. Таким образом, при указанном положении руки направление линейной скорости бойка колебалось в обе стороны от нормали к лезвию бойка, уклоняясь от этой нормали на очень малью углы (5° и 3°30').

Для сравнения на рис. 


Zoom in (real dimensions: 800 x 335)Изображение

изображен результат обработки циклограмм двух ударов тем же орудием при расположении руки на расстоянии 40 см от рабочего конца. В этом случае направление линейной скорости бойка отклонилось от нормали к, лезвию бойка на 14° 15' и 16° 15'.

Таким образом, результат циклографического исследования движения этого орудия вполне подтверждает наш предыдущий вывод о свойственной этим топорам-молоткам длине рукоятки в 75— 80 см.

В рис. 


Zoom in (real dimensions: 1200 x 413)Изображение

Zoom in (real dimensions: 800 x 335)Изображение

приняты следующие обозначения:

ОС — нормаль к касательной к лезвию;
С — средняя точка лезвия;
Vс — линейная скорость точки С;
К — положение руки.

Все сделанные здесь заключения о длине рукояток изучавшихся орудий, так же как и послужившие к тому предпосылки, применены лишь как первый опыт и требуют дальнейшей экспериментальной проверки и подтверждения на образцах.

При рассмотрении полученных результатов сразу намечаются некоторые уточнения описываемого метода. Так, например, слишком короткие рукоятки, получившиеся для топоров №№ 2, 9, 10, и положение действительного центра удара в них вне рукоятки за их концами побуждают сделать опыт непосредственного подбора для этих топоров прямых рукояток такой длины, при которой действительный центр удара лежал бы на пересечении геометрической оси рукоятки и прямой ОА, проходящей через центр тяжести топора с избранной рукояткой нормально к направлению реакции R (а следовательно, и к направлению удара).

В таком подборе и заключается задача реставрации рукояток топоров, и полученные в предыдущем рукоятки в случае несовпадения действительного центра удара с вышеуказанным нормальным его положением могут служить как исходные при таком подборе. Этого, к сожалению, сделано не было. Тем не менее столь близкие совпадения теоретических и опытных данных для положения центра удара, которые различаются, например: для топора № 6 — на 5, 2 см, № 12 — на 2 см, № 13 — на 4 см, № 15 — на 1, 2 см, № 5 — на 0, 3 см, служат хорошим аргументом в пользу избранного метода.

Вторая часть работы состояла в экспериментальном определении механических коэффициентов полезного действия восстановленных таким образом орудий по формуле:

η = I0/I = ρ02/ρ2


Полученные результаты имеются в приложенной к статье таблице, где приведены также и приблизительные даты появления топоров каждого данного типа (по определению В. П. Левашевой). Если на основании этих данных составить диаграмму, принимая во внимание, например, только данные для топоров с «минимальными» рукоятками, откладывая по оси абсцисс даты появления, а по оси ординат — коэффициенты полезного действия соответствующих топоров, то получается очень ясная картина постепенного повышения коэффициентов полезного действия топоров с течением времени. Особенно это становится ясным, если из коэффициентов полезного действия топоров, относящихся к одной и той же дате, составить среднее арифметическое и полученные таким путем величины отложить на диаграмме:

Zoom in (real dimensions: 846 x 1149)Изображение

Определенность полученной картины, повидимому, еще раз подтверждает верность соображений, послуживших для реставрации размеров рукояток.

Zoom in (real dimensions: 595 x 800)Изображение

Zoom in (real dimensions: 541 x 800)Изображение

Zoom in (real dimensions: 766 x 800)Изображение

Вместе с тем эта картина указывает на то, что механический коэффициент полезного действия является именно тем самым признаком, по которому происходила бытовая браковка и постепенное совершенствование топоров. Этот признак, теперь выдвинутый и формулированный теорией ручных орудий в качестве цифровой характеристики степени их механического совершенства, повидимому, издавна лежал в основе их естественной эволюции.

Обращаясь вновь к топору № 1, мы видим, что в XIV или XV вв., к которым относится время появления этого типа, эволюция топора по пути увеличения коэффициента его полезного действия завершилась созданием конструкции, при которой коэффициент полезного действия может достигать единицы, так как эти топоры способны наносить вполне центральные удары.
Топор № 1, например, обладает коэффициентом η = 0, 98. Единица, как известно, является идеальным пределом для механических коэффициентов полезного действия. Но топоры этого типа не имеют центра удара: при η = 1, т. е. при центральном ударе центр удара топора удаляется в бесконечность. Утилизация живой силы в таком топоре наибольшая, но утрачено некоторое удобство работы: в нем нет точки, свободной от «отдачи».

Дальнейшим развитием топора этот дефект устранен: современные наши топоры имеют центр удара на изогнутой части рукоятки; но это достигнуто не без ущерба для динамических свойств топора: эти топоры имеют коэффициент полезного действия η = 0, 85.

Рассмотрение конструктивных особенностей каждого из изучавшихся топоров в отдельности также не лишено интереса.


Топоры №№ 12, 3, 5, 8, 9, 10, 1 (и некоторые другие) могут быть расположены в ряд. характеризующий собою постепенное развитие лезвия в сторону руки рабочего, причем между лезвием и рукояткой образуется характерная выемка. Механическое значение такого изменения формы бойка заключается в том. что при этом постепенно сокращается расстояние s между центром тяжести топора и направлением реакции R, что и ведет к возрастанию коэффициента полезного действия. Наиболее развитой формой этого типа является топор № 1 позднейшего происхождения (XIV—XV вв. ) и обладающий наибольшим значением коэффициента η. Таким образом, указанная эволюция формы бойка, повидимому, и являлась главнейшим средством совершенствования динамических свойств «славянского» топора, для которого исходной моделью послужил «финский» образец (например, №№ 15, 12 и 3).

Среди найденных при постройке метрополитена топоров, о которых говорилось в начале настоящей статьи, один боевой насажен на длинную (62 см) круглого сечения рукоятку и имеет своеобразный боек с лезвием, очерченным приблизительно по дуге окружности. В такой форме лезвия бойка возможно усматривать определенный смысл. Нормали, проведенные к лезвию в различных его точках, пересекаются на рукоятке внутри канала, в который вставляется рукоятка. Таким образом, силы реакции при ударе, действующие по нормалям, не создают момента, опрокидывающего боек на рукоятке, отчего происходили бы поломки рукоятки, которая не может быть особенно прочной, так как при своей большой длине она не должна иметь значительного диаметра во избежание понижения коэффициента полезного действия топора.

Коэффициент его полезного действия равен 0, 80. Вес равен 676 г.

По своему типу он приближается к ранее изученным топорам № 11 и № 14 и подтверждает наши выводы о их прямых и длинных рукоятках.

Остальные три топора — рабочие. Все они имеют прямые рукоятки и тем самым также полностью подтверждают наши заключения о прямых рукоятках топоров того времени. Длина их рукояток также лежит в пределах тех длин, которые были найдены В. П. Левашевой для рабочих топоров путем применения описанного выше метода к реставрации рукояток топоров по их бойкам.


Вот данные по двум из этих трех топоров:

Длина рукоятки || Вес топора || Коэф. пол. действия

50,5 || 1067 г || 0,94
43,3 || 660 г || 0,82

Третий топор имеет настолько разрушенные рукоятку и боек, что непригоден для получения его механических характеристик.

Внешний вид всех этих четырех топоров, положение центров тяжести их и центров удара даны на рис. 

Zoom in (real dimensions: 800 x 354)Изображение

Zoom in (real dimensions: 800 x 221)Изображение

Zoom in (real dimensions: 800 x 361)Изображение


В рукоятках всех трех топоров обращает на себя внимание непривычное для нас выстругивание материала со стороны лезвия. При таком выстругивании материала часть древесных волокон перерезается. Но если обратить внимание на форму поперечного сечения рукояток, то ясно видно, что при таком выстругивании перерезается меньшее количество волокон, чем при выстругивании на ту же глубину со стороны обуха.

Такая форма может иметь целью более удобное для рукоятки поперечное сечение рукоятки, увеличение пространства между рукояткою и линией лезвия для захватывания рукоятки рукою вблизи бойка (для более тонкой и легкой работы) ввиду малой высоты бойка, уловление центра удара на рукоятку (ввиду того, что центр тяжести топора расположен близко к продольной оси рукоятки).

Представляется особенно желательным подвергнуть эти находки более подробному изучению с точки зрения теории ручных ударных орудий и методов их реставрации.

Печатая о моей попытке приложения теории ручных орудий к исследованию столь мало знакомого мне археологического материала, пользуюсь случаем отметить работу В. П. Левашевой в достижении полученных результатов, благодаря которым мне удалось частично осуществить мою мысль об изучении эволюции механических свойств ручных ударных орудий.

Вместе с тем приношу глубокую благодарность проф. В. А. Городцову, чрезвычайно поддержавшему меня в моей инициативе и оказавшему мне всевозможную помощь. 



Zoom in (real dimensions: 1200 x 601)Изображение



Источник: http://bushcraftru.com/viewtopic.php?f=56&t=185
Категория: Инструмент | Добавил: 39rus (27.10.2012)
Просмотров: 533 | Рейтинг: 0.0/0
Поиск

Вход на сайт

Copyright MyCorp © 2016Бесплатный хостинг uCoz