Beingetriebener Propeller für Boote in der Zeit des punischen Krieges

Galeere war ein weit verbreiteter Schiffstyp im Mittelmeer. Es wurde von Ruderern und Segeln angetrieben.

Angenommen, die Schiffsbauer zur Zeit der Punischen Kriege hätten die richtige "Inspiration" (wie sie die "Inspiration" bekommen, ist nicht Gegenstand der Frage), um einen Propeller zu verwenden und ihn mit der Beinkraft der an Bord befindlichen Männer anzutreiben , wäre das für die damalige Zeit technisch machbar gewesen?

Suchen Sie nach einer praktikablen und effektiven Möglichkeit, die Muskelkraft von Sklaven (oder Tieren) in einen rotierenden Propeller umzuwandeln?
Hellenistische (einschließlich römische) Galeeren waren leichte Schiffe, die auf Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit angewiesen waren. Sie wurden nicht von Rudern über große Entfernungen angetrieben. Und in der klassischen Antike waren die Ruderer Soldaten, freie Menschen.

Antworten (9)

Bronze und Eisen wären stark genug, um die von einer Galeere voller fitter Menschen erzeugte Kraft aufzunehmen, und das Maß an Geschicklichkeit, das erforderlich ist, um einen Propeller herzustellen und auszubalancieren, ist eigentlich nicht so hoch. Besonders für einen, der nur von Menschen angetrieben wird. (Ein fitter Mann kann über einen längeren Zeitraum nur etwa 1/5 PS abgeben.)

Das Problem, auf das Sie stoßen, ist die Effizienz. Bei einem Motor, der die Schraube dreht, macht der höhere Wirkungsgrad des Propellers ihn zu einer besseren Option als Schaufelräder oder Ruder. Aber wenn Sie die notwendigen Lager hinzufügen, um eine Kurbelwelle zu stützen, die von einer großen Anzahl von Männern gleichzeitig verwendet werden kann, und welche Packung oder welcher Getriebemechanismus Sie auch verwenden werden, um das Wasser aus dem Boot zu halten, beginnen Ihre Reibungsverluste addieren. Es ist wahrscheinlich, dass es im Vergleich zu den billigen und leicht austauschbaren Rudern am Ende eine Wäsche ist, insbesondere auf diesem Technologieniveau mit den rohen, natürlichen organischen Schmiermitteln, die verfügbar gewesen wären.

Von Menschenhand angetriebene Propeller waren jedoch ein Merkmal früher U-Boote. Die Motoren der damaligen Zeit benötigten zu viel Luft, und wasserdichte Dollen waren komplizierter als die Verpackung einer einzelnen Schraube, sodass es sinnvoll war, die Männer nur an einer Kurbel drehen zu lassen.

Eine Option, die jedoch kurz vor der Kommerzialisierung der Dampfmaschine tatsächlich auf größeren Booten eingesetzt wurde, bestand darin, die Leistung von Pferden auf Laufbändern liefern zu lassen. Es war im Allgemeinen auf Flussboote beschränkt, da Pferde wirklich keinen Mangel an frischer Luft für längere Zeit mögen und wirklich, wirklich keine raue See mögen. Aber vielleicht haben sie ein anderes großes Zugtier gezüchtet, um es zu ertragen, in einem schaukelnden Boot zu sitzen und den ganzen Tag zu laufen. Wenn Sie sie mechanisieren wollen, streben Sie nach der Goldmedaille. Von Menschen angetriebene Boote sind albern, wenn es andere Möglichkeiten gibt.

"der höhere Wirkungsgrad des Propellers" - NEIN. "Propulsive Efficiency of Rowing Oars", von Cabrera&Ruina - "Die besten Schiffspropeller haben einen Wirkungsgrad von etwa 80 %" "0,84 für ein Skullruder"
„Bronze und Eisen wären stark genug, um der Kraft einer Galeere voller fitter Menschen standzuhalten.“ Richtig. Für rund zehn PS würde sogar Holz reichen.
@Vashu Diese Berechnungen zählen nur den Krafthub. Es berücksichtigt nicht die Energie, die erforderlich ist, um das Ruder in die Ausgangsposition zurückzubringen. Ich würde erwarten, dass der Propeller bei gleich effizienten Blattkonstruktionen aufgrund des kontinuierlichen Impulses einen leichten Vorteil gegenüber der Hin- und Herbewegung eines Rudersatzes hätte. Single-Oar-Sculling mit einem gut konstruierten Ruder könnte aufgrund der ähnlichen kontinuierlichen Kraftanwendung effizienter sein als eine Schraube, aber die Mechanik, eine große Crew an einem Ruder zu befestigen, frisst wahrscheinlich die Gewinne auf.
@Peskins Und 80% für Propeller berücksichtigen nicht die Reibung der Wellendichtungen. Ich stimme der nachteiligen Wirkung einer großen Besatzung zu. Dies ist jedoch dasselbe wie Verluste im Getriebe des Propellergehäuses - es geht nicht um die Effizienz des Antriebs, sondern eher um die Effizienz der Energiequelle. Nehmen Sie einen sehr geringen Unterschied im Wirkungsgrad zwischen einem einzelnen Propeller und einem Ruder, fügen Sie technologische Einschränkungen hinzu (ist es einfacher, ein nahezu ideales Ruder oder einen nahezu idealen Propeller herzustellen? Ich würde auf Ruder wetten), und Sie können nicht einfach von einem "höheren Wirkungsgrad des Propellers" ausgehen. Sie sind ungefähr gleich.
Wie auch immer, ich weise nur darauf hin, dass die Effizienz von Schraube und Ruder vergleichbar ist. Normalerweise sind die Leute ein wenig überrascht von der Tatsache.

Ein effektiver Propeller benötigt Stahl von guter Qualität in großen Mengen. Die römische Metallurgie war nicht in der Lage, einen effektiven Schraubenpropeller herzustellen. Es gibt eine Alternative, und das ist das Schaufelrad.

Im Jahr 1693 gibt es Berichte über M. du Quest, der einen Man-o-War mit Schaufelrad herstellte (siehe Artikel im Mariners Mirror hinter der Paywall), der Berichten zufolge in einem Rennen mit einem traditionell geruderten Man-o-War übereinstimmte. Die meisten Tischlertechniken, die du Quest zur Verfügung standen, waren den Römern bekannt.

Der altrömische Text De rebus bellicis beschreibt ein Tretboot mit Ochsenantrieb. Der Hauptvorteil scheint nicht die Geschwindigkeit im Vergleich zu Rudern gewesen zu sein, sondern die Möglichkeit, tierische statt menschliche Kraft einzusetzen.

Ich schließe daraus, dass die Schaufelradtechnologie den Alten bekannt war und mit römischen Techniken hätte gebaut werden können. Die Komplexität, das Gewicht und die Möglichkeit des Brechens hätten jedoch keinen Gesamtvorteil gegenüber Rudern gebracht, wenn menschliche Kraft verfügbar gewesen wäre.

Wäre Bronze nicht eine brauchbare Alternative zu Stahl?
Bronze ist sehr teuer. Der begrenzende Faktor wären die Kosten für die Beschaffung von so viel Zinn, wenn Alternativen verfügbar sind (Kupfer ist auch nicht billig). Bronze wurde dekorativ verwendet, da man es zeigen wollte, wenn man es sich leisten konnte.
Eine Kriegsgaleere war auch nicht billig. Ich denke, es sollte für jemanden, der sich eine Kombüse leisten kann, machbar sein, die Finanzierung für einen Bronzepropeller aufzubringen. Ich stimme jedoch zu, dass das Schaufelrad viel wahrscheinlicher und billiger ist.
Was die Möglichkeit des Brechens betrifft: Reihen sind auch nicht die stabilsten Konstruktionen, abd wird brechen, wenn zwei Schiffe zu nahe kommen. Da könnte sogar das Schaufelrad profitieren, da es nicht so weit hervorsteht und sogar vor Kollisionen geschützt werden könnte.
Bronzestatuen waren in der Antike keine Seltenheit, und es gab genug Bronze für mehrere Propeller. Mit der Bronze des Kolosses von Rhodos hätte man eine ganze Flotte ausstatten können. Teuer, ja, aber das sind die heutigen Flugzeugträger auch. Krieg ist ein Spiel, in dem Menschen glücklich über den Verstand hinaus verbringen.
@Burki Die Leichtigkeit, beschädigte Ruder auszutauschen, im Vergleich zur Reparatur eines beschädigten Schaufelrads überwiegt bei weitem das Schaufelrad, das bisher nicht hervorsteht.
Bronze- und Eisenpropeller wurden gut verwendet, bevor das Bessemer-Verfahren erfunden wurde. Der Preis von 100 kg Bronze würde ungefähr so ​​viel kosten wie ein oder zwei Sklaven – nichts im Vergleich zum Preis eines Kriegsschiffs.

JA, die Technologie ist für die Zeit machbar.

Die Römer verwendeten Hamsterräder, um das Kolosseum zu bauen: Sehen Sie diesen Clip aus dem Science Channel von einem in Aktion:

https://www.youtube.com/watch?v=eNccg6j1Dy0

Ein Mädchen kann damit einen 1200-Pfund-Block heben, und drei Schüler heben zusammen einen 5200-Pfund-Block vom Boden ab. Es gibt eine Zeichnung eines solchen Rades aus der Römerzeit; und das Rad und die zusammengesetzte Riemenscheibe, die es verwendet, waren den Römern bekannt (obwohl die zusammengesetzte Riemenscheibe möglicherweise nicht erforderlich ist, um ein Schiff anzutreiben).

Andere Beispiele werden hier gezeigt, wie Kräne, sowie Beispiele, die beweisen, dass die Römer wussten, wie man verschiedene Formen von Getrieben verwendet.

https://en.wikipedia.org/wiki/Roman_engineering

Ein solches Rad wird fast ausschließlich von Beinen angetrieben. Die Römer waren auch mit Getrieben sehr vertraut; und stellten sowohl Schmiedeeisen als auch Stahl in der Provinz Noricum her ( https://en.wikipedia.org/wiki/Roman_metallurgy ).

Das Hamsterrad erzeugt Kraft in einer rotierenden Achse; Mit einem einfachen Getriebe könnte es zum Drehen eines Propellers verwendet werden. Beachten Sie auch, dass Dichtungsmittel nicht unbedingt ein Problem sind, das Äquivalent eines Außenbordmotorpropellers ist einfach genug zu konstruieren: Ein Außenbordmotor verwendet einen Propeller, ohne den Rumpf des Schiffes zu durchbohren; Es wird einfach außen am Rumpf montiert.

Die Römer waren äußerst kompetente Ingenieure und hätten ein System aus Zahnrädern, Achsen, Riemenscheiben usw. entwickeln können, um die vom Rad im Inneren des Bootes erzeugte Kraft auf einen Unterwasserpropeller außerhalb des Bootes zu übertragen und das Boot anzutreiben. (Eine einfache Idee: Drehen Sie das Rad „seitwärts“, sodass die Achse mit der Längsachse des Bootes ausgerichtet ist).

Mehrere Räder könnten mehrere Propeller antreiben; nützlich zum Lenken oder bei Bedarf für zusätzliche Kraft. Stellen Sie sich 3 nebeneinander vor: Schalten Sie das linke Rad ein, um nach rechts abzubiegen, betätigen Sie das rechte Rad, um nach links abzubiegen, betätigen Sie links + rechts, um geradeaus zu fahren, betätigen Sie links + Mitte + rechts, um schneller geradeaus zu fahren.

Alle technischen Fähigkeiten und erforderlichen Materialien für ein solches System waren vor 2000 Jahren vorhanden; Die einzigen fehlenden Teile sind also Inspiration und die Macht oder das Geld, um Inspiration in ein funktionierendes Produkt zu verwandeln.

Dies enthält alle Komponenten der Antwort, die ich in Betracht gezogen habe, einschließlich der Drehung der Männer im rechten Winkel, um die Kraftübertragung zu vereinfachen. Man könnte für jeden Mann einen Propeller haben. Die Römer hatten leicht die Metalltechnik und ein Propeller ist im Wesentlichen nur eine Archimedes-Schraube. Es würde den Tiefgang verringern, aber das Profil des Schiffes stark reduzieren (siehe Szene aus Ben Hur, wo alle Ruder abgebrochen werden und dabei die Ruderer verstümmeln) und der energieverschwendende Schritt, Ruder aus dem Wasser zu heben, wird eliminiert.

Wendigkeit.

Ruderer sind ein sehr manövrierfähiges Fahrzeug, sie können mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und sogar in entgegengesetzte Richtungen rudern, um das Schiff zu bewegen. Dadurch sind sie weitaus wendiger als jedes andere Schiff auf See. Sie können auch in extrem flachem Wasser betrieben werden, im Gegensatz zu einem Propeller, der den Tiefgang des Schiffes tiefer macht.

in der Seekriegsführung gewinnt Manövrierfähigkeit.

Sicher, aber es ist keine gute Idee.

Beim Rudern werden Ihre Beine sowie der Rest Ihres Körpers bereits beansprucht. Sie bekommen bereits die Kraft, die ein Mensch erzeugen kann, so effektiv wie möglich in Vorwärtsbeschleunigung übersetzt. Darüber hinaus ist das Rudern beim Wenden und Rückwärtsfahren effizienter und reaktionsschneller als alles andere, was die antike Welt hätte machen können. Wie 9ilsdx 9rvj 0lo treffend sagte, ist Rudern eine olympische Sportart, Tretbootfahren nicht.

(Dies gilt nicht für die meisten Motoren: Sie müssen sie sowieso herunterschalten, und der Mechanismus zum Ausführen einer Ruderbewegung wäre übermäßig aufwendig und verlustreich, daher sind Schrauben oder Schaufelräder viel attraktiver.)

Wenn Sie nach einer Entschuldigung suchen, um Spills oder riesige Hamsterräder zu verwenden, könnten Sie sich mit Warping befassen (einen weit entfernten Anker werfen, das Seil einholen, um das Boot zum Anker zu bewegen, den Anker bewegen, wiederholen). Warping ist langsam und ist absolut nicht das, was Sie in einem Kampf tun möchten, aber es ist oft der beste Weg, um durch enge oder verstopfte Wasserstraßen (wie Flüsse oder felsige/sandbankartige Häfen) zu navigieren.

Wenn Sie unbedingt zur Arbeit hausieren müssen, werden Sie wahrscheinlich ein riesiges Schwungrad wollen. Das Hausieren treibt das Schwungrad an, wahrscheinlich mit jedem Sitz oder Sitzpaar, das eine Welle mit einem Rad antreibt, das auf dem Schwungrad ruht, und es durch Reibung dreht. Um diesen Sitz zu lösen, heben Sie einfach die Welle vom Schwungrad ab. Das Schwungrad müsste wirklich, wirklich massiv sein. Dann können Sie es durch eine Kupplung und ein Getriebe zu einer Schraube führen. Jetzt können Sie anstelle von Sprints konstante Hausierarbeit leisten und variable Geschwindigkeiten erzielen. Sie können wahrscheinlich sogar für kurze Zeit sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen (mit etwas Handbewegung). Sie benötigen ein großes Schwungrad, daher ist das Schiff wahrscheinlich auch ziemlich groß (was zu interessanten Rotationsträgheitseffekten führt). Sie könnten sogar mehrere Möglichkeiten haben, es aufzuladen, wie mit einer Windmühle auf dem Deck.

kannst du etwas mehr detaillieren?
@L.Dutch er meint, dass Rudern viel mehr Kraft aus einem einzelnen Körper verbraucht als Treten. Die Ermüdung ist geringer, da Sie die Muskeln mehr aushalten, aber es war nicht wichtig, wie sich der Rover (normalerweise der Sklave) nach dem ganzen Tag fühlte. Beachten Sie, dass Rudern eine olympische Disziplin ist, Wasserradfahren nicht.
@9ilsdx 9rvj 0lo: Es ist irgendwie wichtig, wie sich der Sklave fühlt. Wenn eine Technik den Sklaven wirklich müde macht, aber eine andere Technik nicht, kannst du ihn dazu bringen, die andere Technik 16 Stunden am Tag zu machen und weit mehr Antrieb zu bekommen. Sie bekommen nicht unbegrenzt Sklaven, Sie müssen Essen und Wasser für sie tragen, was Platz einnimmt und das Boot schwerer macht.
@JamesHollis genau, Rudern nutzt die Kraft des Sklaven viel besser als das Treten. Wir werden wahrscheinlich. Eine gute Frage für sports.SE, um die Leistung des Bikers mit der Leistung des Ruderers zu vergleichen. Nun, man kann nicht mit dem Fahrrad rudern, weil man ständig nach vorne schauen muss.

Ja und nein. Es wäre kein Problem, alle Teile aus Holz herzustellen. Was wäre das Problem:

  • das Loch am Boden Ihres Schiffes. Sie müssten ein Dichtungsmittel finden, das verhindern könnte, dass das Wasser das Schiff überschwemmt.
  • Differential. Rudersklaven haben einen Vorteil, wenn einer von ihnen langsamer ist. Er hat keinen Einfluss auf die anderen, da es sich um einzelne Motoren handelt. Mit einem Propeller und einer Antriebswelle würden Sie Leistung verlieren. Außerdem wäre es schwer, die Faulen zu erkennen und auszupeitschen.
Das Loch ist überraschenderweise nicht so wichtig, die Griechen hatten bereits Zugang zur Lenzpumpe
Römische (und allgemein griechische und hellenistische) Galeeren benutzten freie Menschen (eigentlich nicht nur frei, sondern freigeboren , ingenui ). Sklaven sind im Allgemeinen keine zuverlässigen Soldaten.
Ich denke, in einer Reihe von x Reihen, wenn einer aus dem Takt gerät, stört das die gesamte Flanke, oder nicht?
@L.Dutch: Die Ruderer waren Soldaten, gut ausgebildet (und für Soldaten hoch bezahlt). Sie kamen nicht aus dem Takt, es sei denn, etwas Schlimmes passierte, wie zum Beispiel eine feindliche Galeere, die die Seite rammte.
Oder Sie könnten es höher auf einer langen Antriebswelle montieren. Wie ein uralter Außenborder.
Google "Longtailboot". Obwohl nicht sicher, ob alte Materialien der Antriebswelle gewachsen wären.
Ja, ich dachte an Longtail oder das Anbringen eines Propellers über dem Meeresspiegel, aber das würde den Propeller gefährden. Es wäre leicht zu rammen, zu zerstören oder einfach zu verstopfen. Es unter dem Meeresspiegel und hinter dem Ruder zu verstecken, würde es schützen und ein besseres Manövrieren ermöglichen.

Gewicht wäre ein Problem.

Die wenig bekannte Tatsache ist, dass eine typische Galeere (z. B. eine Triere ) nicht länger als einen Tag im Wasser bleiben konnte. Ja, das stimmt - das waren keine "Schiffe" im heutigen Sinne, sondern große "Boote". Die größte Distanz, die sie segeln konnten, war eine Tagesreise, da sie abends zum Trocknen ans Ufer gezogen werden mussten. Sie waren auch sehr leicht für die Größe, 140 Mann (von einer Besatzung von 200) konnten es aufheben und an Land tragen. Schiffe wurden routinemäßig mit einer Art Eisenbahn über das Land zum Meer auf der anderen Seite transportiert . Ich kann die Referenz jetzt nicht finden, aber ich glaube, es gab einen Fall, in dem Kriegsschiffe als Überraschungsmanöver ohne Eisenbahn über Land transportiert wurden. Der Tiefgang betrug nur 1 m, sodass eine Galeere so nahe am Ufer operieren konnte,

Wie Sie sehen, sind die Ruder unter diesen Bedingungen tatsächlich die beste Wahl für den Antrieb - wenn Sie die Ruderer trainieren können, das heißt. Denn wenn Sie die Fantasie von Sklavengaleeren ausleben wollen, wird ein mechanischer Antrieb allein dadurch praktikabler, dass er ungelernte Arbeitskräfte zulässt.

Beim Rudern werden Ihre Beine sowie der Rest Ihres Körpers bereits beansprucht. Sie bekommen bereits die Kraft, die ein Mensch erzeugen kann, so effektiv wie möglich in Vorwärtsbeschleunigung übersetzt. Darüber hinaus ist das Rudern beim Wenden und Rückwärtsfahren effizienter und reaktionsschneller als alles andere, was die antike Welt hätte machen können.

Beim Sportrudern haben die Schalen Sitze, die sich auf Rädern bewegen. Wenn eine Galeere bewegliche Sitze hatte, die physisch miteinander verbunden waren, konnten sie von einer speziellen Besatzung vorwärts und rückwärts geschoben werden. Bewegliche Sitze würden längere Hübe mit mehr Kraft ermöglichen. Technologisch am schwierigsten wären die Rollen und die Achsen dazwischen. Die Walzen könnten aus Holz wie Eiche und die Achsen aus Schmiedeeisen bestehen.

Realistischerweise erforderte der Bootsbau großen Reichtum. Es gab wenig Toleranz für experimentelle Designs. Ich nehme an, in dieser Umgebung könnten bewegliche Sitze irgendwie entwickelt werden.

Drehen Sie das Rad 'seitlich', so dass die Achse mit der Längsachse des Bootes ausgerichtet ist).

Ich dachte an eine Antriebswelle in der Länge der Kombüse. Die Welle würde von Fahrradzahnrädern angetrieben. Wie bei einer Antriebswelle an einem Fahrzeug würde es ein Universalgelenk geben, um das Biegen des Bootes zu ermöglichen. Die Besatzung würde senkrecht zur Schiffsachse sitzen. Sie könnten eng beieinander liegen und tiefer sitzen, sodass das Boot einen niedrigeren Schwerpunkt hätte. Der Rumpf würde sie vor feindlichen Raketen schützen und der Rumpf könnte höher sein, um eine bessere Seetüchtigkeit zu gewährleisten.

Realistischerweise war die Technologie nicht verfügbar: Antriebswelle, Fahrradgetriebe und Kardangelenke erfordern Stahl. Als die Technologie verfügbar war, waren es auch Dampfmaschinen.