Створення моделі римського журавля з ножним колесом — давня будівельна техніка

Виріжте вертикальну щоглу з твердого дерев'яного стрижня діаметром 6 мм, приблизно 25 см заввишки. Вклейте її вертикально в отвір, просверлений у центрі основи, і підсильте двома діагональними розпірками (коротшими стрижнями завдовжки приблизно 12 см), приклеєними від щогли до основи під кутом близько 45 градусів з протилежних боків. Ці розпірки відповідають балкам-растяжкам, які Вітрувій називає 'retinaculae' — вони не дають щоглі перекинутися під навантаженням. Щогла має бути строго вертикальною (перевірте за допомогою невеликого отвісу). У верхній частині щогли просвердліть горизонтальний отвір крізь стрижень, щоб вставити осьовий штифт для кріплення стріли (консолі). Повномасштабна римська щогла крана зазвичай була цільним брусом заввишки 8–12 метрів, який утримувався вертикально відтяжками з трьох або чотирьох боків.

Виріжте стрілу (гак) з дерев'яного стрижня діаметром 6 мм, приблизно 20 см завдовжки. Прикріпіть один кінець до верхньої частини щогли штифтом, що проходить через просвердлений отвір, дозволяючи стрілі повертатися вгору і вниз. На дальньому (вільному) кінці стріли закріпіть складений блок із шківами — просвердліть отвори для осей у двох невеликих дерев'яних дисках (діаметр 2 см) і встановіть їх поруч на короткому штифті, а штифт прикріпіть до кінця стріли маленьким дерев'яним кронштейном. Ці парні шківи відповідають трохлеї (блоку з шківами), яку описує Вітрувій. Поблизу верхівки щогли закріпіть ще одну пару шківів. Мотузка проходитиме між цими двома парами шківів, створюючи механічну перевагу. У складному блоці з чотирма блоками механічна перевага становить 4:1, тобто одна одиниця тягової сили піднімає чотири одиниці ваги вантажу (за вирахуванням втрат на тертя).

Виріжте з тонкої фанери коло діаметром приблизно 12–15 см — це representatиме барабан тредбана. Просвердліть центральний отвір і закріпіть його на горизонтальній осі (цвяху або штифті), підтриманій двома вертикальними кронштейнами, прикріпленими до основної дошки позаду щогли. Колесо-тредбан має вільно обертатися на своїй осі. Приклейте невеликі дерев'яні кілки або смужки по внутрішньому колу, щоб імітувати ступені для ходьби. У римському тредбані повного розміру (діаметр приблизно 4–5 метрів) робітники йшли всередині колеса, наче в клітці для хом'яка, і їхня вага, що обертала колесо, наматувала мотузку на барабан-вісь. Механічна перевага самого тредбана дорівнює відношенню радіуса колеса до радіуса барабана (осі): колесо радіусом 2,5 метра з барабаном радіусом 15 см дає приблизно 16:1, помножене на передавальне відношення блоків.

Протягніть мотузку через систему блоків за стандартною шляхом складного поліспаста: прив'яжіть один кінець до кронштейна нерухомого верхнього блока, проведіть її вниз і навколо першого нижнього (на кінці стріли) блока, назад угору до другого верхнього блока, вниз до другого нижнього блока, а потім проведіть вільний кінець вниз до барабана ворота, де його прив'язують і намотують кілька витків навколо осі. Прикріпіть невеликий гак або петлю до нижнього блока для підвішування вантажів. Шлях мотузки має проходити чисто, без перехрещень і заплутувань. Коли ворот обертається, він намотує мотузку на барабан, протягуючи її через блоки та піднімаючи вантаж. При складному поліспасті з чотирма блоками кожен метр мотузки, намотаний на барабан, піднімає вантаж на 25 сантиметрів — компроміс між силою та відстанню, що визначає всі прості механізми.

Підвісьте невелику вагу (наприклад, мішечок монет або рибальський грузило) на гачок нижнього блоку. Повільно обертайте колесо-treadwheel, прокручуючи його пальцем — вантаж має плавно підніматися. Порівняйте зусилля, необхідне для підняття тієї ж ваги безпосередньо і через складений блок — блочна система має зробити вантаж помітно легшим, хоча мотузку доведеться тягнути на більшу відстань. Це демонструє фундаментальний принцип механічної переваги, який римські інженери використовували у величезних масштабах. Рельєф Хатерії (похоронний пам'ятник I століття в Римі) зображує римський кран з колесом-treadwheel у роботі, показуючи масштаб і складність цих машин. Вітрувій зазначає, що кран зі складеним блоком і колесом, яким управляли лише кілька чоловік, міг піднімати вантажі, для яких знадобилися б десятки робітників, що тягнули б мотузку безпосередньо.