RÓMAI KORI GÉPEK: A TAPOSÓMALOM TÖRTÉNETE
(2023 december)
BEVEZETÉS
A taposómalom vagy taposókerék az emberi erővel hajtott malom egy fajtája, kevéssé ismert, de a korban gyakori római gép (https://hu.wikipedia.org/wiki/Tapos%C3%B3malom). A taposómalom legfontosabb része a taposókerék, gyakran ezt is taposómalomnak hívják. A taposókerék eredete ismeretlen. Első ábrázolása Szirakuzából, első írásos említése az i. e. 3. századból való, a görögök és a rómaiak is használták. A középkori nagy építkezések ismert gépei voltak a taposókerékkel hajtott daruk. A 15. századra Európa összes nagyobb bányájában alkalmazták a taposókerékkel hajtott emelőgépeket, a nagy építkezéseken is, valamint a tengeri kikötőkben is emberi meghajtású darukat használtak. A taposómalmok a 19. századig voltak használatban. A lengyelországi Wieliczkai sóbányában még a 19. században is működtek taposókerekes felvonók- 1895-ben 39, de még 1901-ben is 13 taposómalom üzemelt. A taposómalmok, a vízemelő kerekek és a vízimalmok a római kor legbonyolultabb műszaki szerkezetei, gépei voltak, az ostrom- és hadigépektől. A gótikus templomok köveit is taposómalmokkal emelték a magasba (https://hu.wikipedia.org/wiki/G%C3%B3tika). A kutatás módja az internetes keresés volt, célja az ismeretterjesztés.
Gyakran más, nem őrlésre használt berendezés hajtása, hanem gép, pl. emelőgép, daru erőforrása. A taposókerék fából ácsolt 5–6 m átmérőjű vízszintes tengelyű kerék. Leggyakoribb formájában két azonos átmérőjű küllős kerék koszorúját összeerősítik fagerendákkal, koszorú átmérőjű hengerfelületet képez. A kereket egy vagy több ember mozgatja úgy, hogy a küllőkön átmászva belép a kerék belsejébe és a henger belső felületén folyamatosan felfelé lépdelve testének súlyával forgatja a szerkezetet. A szerkezet a belső járatú taposókerék. A külső járatú taposókerék esetén az ember(ek) a kerékpalást külső oldalán szabályos távolságokra elhelyezett rudakba kapaszkodva, és azokon mint létrán lépkedve hajtják a kereket. Felsőhajtású taposókerék szerkezeti kialakítása hasonló, csak itt a munkás a kerék tetején helyezkedik el, és egy álló korlátba kapaszkodva tapossa a kereket.
A taposókerék vagy pad egy ókori motor. A szerkezetet ma már nem használják erőgépként. még büntető céllal se. A taposókerék felhasználási területei közé tartozott a vízemelés, a daruk meghajtása vagy a gabona őrlése. A görög és a római világban széles körben használták őket, például a bányákban vízmentesítésre, a fordított vízkerékben. Az i. sz. 1. században a rómaiak a futópad elődjét, a taposómalmot (latinul "csigás emelőszerkezet") kerekes daru néven ismerték, ami egy daruhoz rögzített nagy kerék volt. A hagyományos csörlő helyett a férfiak folyamatosan egy nagy kerékben gyalogoltak, a saját súlyukkal forgatták. A kerék átmérője miatt a futódaru emelőképessége hatékonyabb volt, mint az ókori egyiptomiak által korábban a piramisok építéséhez használt, tisztán emberi erővel hajtott építési módszerek. Ez valóban egy római mérnöki bravúr volt.
A római Polyspaston olyan daru volt, (az ógörög "összetett csiga" szóból), ahol a csörlő két oldalán négy ember dolgozott, 3000 kg-ot tudott felemelni. Abban az esetben, ha a csörlőt egy taposómalommal helyettesítették, a maximális teher még meg is duplázódott, 6000 kg-ra, mindössze feleannyi emberrel, mert a taposómalom nagyobb átmérője miatt nagyobb volt a forgató erő karja. Ezért az ókori egyiptomi piramisok építéséhez viszonyítva, ahol körülbelül 50 emberre volt szükség egy 2,5 tonnás kőtömb feljuttatásához a rámpán (50 kg/fő), a római Polyspaston emelőképessége 60-szor hatékonyabb lehetett (3000 kg/fő). A római taposódarukról két dombormű is fennmaradt, az i. u. I. század végéről származó Hateri-i sírkő képe különösen részletes.
A haterii sírkő (https://en.wikipedia.org/wiki/Tomb_of_the_Haterii)
A nagyobb, akár 100 tonnás kövekhez, súlyokhoz a római mérnökök fából készült emelőtornyot állítottak fel, egy téglalap alakú állványt, amelyet úgy építettek fel, hogy a szerkezet közepén álló oszlopot a torony körül, a földön elhelyezett emberi és állati erővel hajtott kerekes kapaszkodók segítségével lehetett felemelni.
Taposómalom, mint emelődaru (https://en.wikipedia.org/wiki/Treadwheel_crane)
A középkorban is széles körben használták a taposómalmokat a gótikus katedrálisok építésénél a kövek emelésére. A reneszánsz korban többek között Brunelleschi a firenzei székesegyház építése során. A kő szállításához és emeléséhez több gépet föltalált, pl. az első tengelykapcsolóval ellátott emelődarút (https://hu.wikipedia.org/wiki/Filippo_Brunelleschi).
A Brunelleschi féle tengelykapcsoló (http://www.museumsinflorence.com/musei/cathedral_of_florence.html)
A 19. században lovakat alkalmaztak a járókerekekben, ezek álló gépeket működtettek, amikor az olyan energiaforrások, mint a szél és a víz nem álltak rendelkezésre. Ritkán lovas futószalagokat használtak hajók meghajtására, különösen az Egyesült Államok keleti partvidékén. (Először talán ökröket az adriai luburnusok, i. e. 50 körül, nem tudjuk pontosan, hogyan működött.) A futópadnak e változata vízszintes járószalaggal rendelkezett, amely hasonlít a ma ismert futópadokra.
A Brunelleschi féle forgó darú (http://www.museumsinflorence.com/musei/cathedral_of_florence.html)
A büntetésvégrehajtásban is használták a taposómalmokat, pl. a korai viktoriánus korszakban az Egyesült Királyságban, a büntetés egyik formája volt a börtönökben. 1902-ben a brit kormány betiltotta a futópad használatát. A szakaszos üzemű taposókerekes gépek hajtása nem különösebben nehéz feladat, mint azt a modern rekonstrukciók tapasztalatai is igazolják, azonban a folyamatos működésű gépek (malmok, vízemelők) hajtása az embereket fizikailag és lelkileg is kimerítette, a korábban a büntetés egyik kegyetlen eszközeként használták.
Külső járatú taposómalom, közmunka (https://www.wikiwand.com/en/Penal_treadmill)
Taposómalmos darú szabadtéri múzeumban (Bonn, Németország, https://www.hfe.co.uk/blog/history-of-the-treadmill/)
Taposókerék, modell (https://www.npr.org/2023/10/01/1200546214/france-medieval-guedelon-castle-burgundy)
Az emberi erőforrás kiváltására jó példa a Rio Tintó folyói ezüstbánya vízemelő kereke. A bánya az i. e 300-as évektől működött, legintenzívebben Augustus császár idején.
Római vízemelő kerekek: (nória, https://hu.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADzemel%C5%91_ker%C3%A9k): Egy kerékkel valósítja meg a vízenergia hasznosítását és a vízemelést. A kerék mentén elhelyezett vödrök vagy lapátok alulról vizet emelnek fel, amit fent egy medencébe vagy csővezetékbe ürűlnek. Legtöbbször öntözésre használják az így nyert vizet. A kereket állati erővel vagy széllel hajtják meg, vagy a folyó erejét is használhatják. A kerék átmérője az ókorban elérte a 12 métert, a középkorban a 20 métert is (ekkora a legnagyobb vízemelő kerék, ami a szíriai Hamában van, és napjainkban is üzemel).
Vízemelő kerék (Szíria, Hama, https://hu.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADzemel%C5%91_ker%C3%A9k)
Rio Tintoi (Spanyolország) ókori réz- és ezűstbánya (https://en.wikipedia.org/wiki/Riotinto-Nerva_mining_basin)
A Rio Tinto folyónál lévő bányában használt ókori vízkerék modellje (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noria_romana_(49472498268).jpg)
.jpg){kind=link}
Vízimalmok (https://hu.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADzimalom): Sztrabón „Geographica” című munkájában megemlít egy korai vízimalmot, mely VI. Mithridatész Eupator (i. e. 120–63) cabirai palotája közelében állt. Az első egyértelmű bizonyítékot a vízkerékről thesszalonikéi Antipater görög epigrammaköltő szolgáltatta az i. e. 1. század elején: dicsérte, mert megőrli a gabonát, és megkíméli az embert a nehéz munkától. Meg kell jegyezni, hogy ez a malom már egy fejlettebb függőleges tengelyű típus volt, melyet áttételen keresztül hajtottak.
A római hierapolisi fűrészmalom vázlata. Ez a legkorábbi általunk ismert gép, melybe forgattyús tengelyt és hajtórudat építettek. A vízimalmokat főként gabona őrlésére használták Plinius szerint, de alkalmazták ványolásra és márvány darabolására (fűrészelésére) is. Az i. sz. 3. századi hiaropolisi fűrészmalom az első olyan gép, melybe forgattyús mechanizmust is építettek. Hasonló 6. századi fűrészmalmokat – melyek szintén forgattyús mechanizmussal mozgatták a fűrészt – tártak fel Gerasában (ma Jerash Jordániában) és Epheszoszban. A Mosel folyó németországi területén található, vízienergiával hajtott márványfűrészeket Ausonius említi a 4. században, ez a vízienergia széles körű használatáról tanúskodik a Római Birodalomban.
A rómaiak rögzített helyzetű vízimalmokat is és hajómalmokat is építettek. Az úgynevezett „görög malmok” vízszintesen forgó vízkerekéhez függőleges tengely tartozott, ezzel szemben a római malmok vízkereke függőleges volt, a tengelye pedig vízszintes. A görög malom volt a korábbi és egyszerűbb szerkezet, de csak nagy vízhozamú vízfolyások mellett lehetett működtetni, és ott is csak kisebb méretű malomköveket volt képes meghajtani. A római malom szerkezete bonyolultabb volt, mivel a vízkerék a tengelyére merőleges malomkerék-tengelyt már fogaskerék-áttétellel hajtotta.
Különösen nagy és bonyolult volt a Franciaországban, Arles közelében feltárt 2. századbeli római kori barbegali akvadukt vízimalmok rendszere.
A római hierapolisi fűrészmalom vázlata. Ez a legkorábbi általunk ismert gép, melybe forgattyús tengelyt és hajtórudat építettek (https://hu.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADzimalom)