Энциклопедия Кольера - колесо

сплошной диск или обод со спицами, вращающийся на оси. Назначение колеса передавать или преобразовывать движение. Обычное колесо состоит из ступицы (центральной части, или втулки, через которую продета ось), обода (внешнего кольца) и спиц (радиально расположенных стержней, которые одним концом вставлены в ступицу, а другим скреплены с ободом). Колесо одно из самых важных изобретений в области механики за всю историю человечества.

КОЛЕСО СУДЬБЫ ДВАРАВАТИ (7 в.)Теоретически колесо можно представить как бесконечную последовательность рычагов. В тележном колесе каждая спица (или каждый радиус сплошного колесного диска) работает как рычаг, опорный конец которого находится в точке соприкосновения с землей, а полезная сила и нагрузка одновременно воздействуют на ось. Благодаря наличию таких рычагов в пассивном колесе главным образом и преодолеваются трение и противодействие нагрузки. В ведущем колесе локомотива полезная сила прикладывается к некоторой внутренней точке радиуса колесного диска. В колесе, вызывающем возвратно-поступательное движение, точка опоры рычага находится на оси, полезная сила воздействует на обод, а сопротивление нагрузки преодолевается в промежуточной точке радиуса колеса. Эффективность действия таких рычагов в колесах проявляется на примере лошади, тянущей за собою воз с грузом в 5 раз больше того, который она могла бы увезти в виде вьючной поклажи на спине (человек, толкающий перед собой одноколесную тачку с грузом, способен переместить тяжесть лишь в полтора раза больше, чем в заплечном мешке). Выигрыш в силе или скорости зубчатых либо ременных передач пропорционален отношению длин окружностей входящих в эти кинематические цепи колес.

ДЕРЕВЯННОЕ КОЛЕСО со втулкой и спицами.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.

ДВУКОННАЯ КАРЕТА на улице Вены (19 в.).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. С использованием колеса связана и разработка кривошипного механизма, устройства для преобразования движения; этот механизм стал известен европейцам после 5 в. как привод теперь уже исчезающего ножного шлифовального круга. В 13 в. в Европе появилась и тачка; изобретена она, скорее всего, в Китае. Колесные кинематические цепи существовали с тех времен Древней Греции, события которых зафиксированы в истории, поскольку теоретический анализ таких цепей, которым занимался Архимед, сохранился в трудах 2 в. до н.э.; однако в ту далекую эпоху такие механизмы применялись довольно редко.