Сказка про дольмены Северного Кавказа

    

   Дольмены Северного Кавказа - это устройства для генерации и излучения звука. В действие приводятся объёмным взрывом внутри дольмена. Энергия взрыва сначала преобразуется в упругие колебания плит, затем в колебания газовой среды в камере дольмена, и наконец излучается пробкой дольмена в виде акустических волн большой интенсивности. 

   Выдержать взрыв внутри себя, дольмену позволяют толщина и массивность его плит. Они, выгибаясь, аккумулируют часть энергии взрыва, которая затем переходит в энергию упругих колебаний самих плит. Причём, между плитами периметра происходит её перераспределение. Колебания длин боковых плит, при их поперечных изгибах, через места соединений - пазы и выступы увеличивают амплитуду поперечных колебаний лицевой и задней плит (похоже на вытряхивание половика вдвоём, а если добавляются колебания ещё и верхней плиты, то втроём). А те, в свою очередь, делятся полученной энергией со стоячей волной, образующейся между их внутренними сторонами и звуком, генерируемым внешними. При этом получается, что дольмен излучает звук не только вперёд, но и отчасти назад. Ещё вибрирующие внутренние поверхности верхней и боковых плит, по мере затухания колебаний, частично возвращают полученную энергию обратно, возбуждая в пространстве дольмена плоские акустические волны. Ровные стенки камеры дольмена способствуют их отражению без больших потерь и с сохранением формы. Верхняя и боковые плиты развёрнуты немного наружу, поэтому волновые фронты, образующееся от интерференции первичных и отражённых волн, направлены вперёд и несколько вниз. При встрече с лицевой плитой, настроенной в резонанс с падающими на неё волнами, их энергия, поглощаясь, идёт на поддержание в плите поперечных колебаний с максимальной амплитудой в месте нахождения пробки. Далее поток энергии разделяется, одна часть расходуется на подпитку стоячей волны, другая на излучение звука шляпкой пробки в пространство перед дольменом. Поперечные волны в лицевой плите, имея частоты равные частоте механических колебаний пробки, сходятся в её центре, складываются и раскачивают колебания пробки до максимально возможных. Это делает пробку (а точнее поверхность её шляпки) основным излучателем звука дольмена. Между торцевыми плитами и стоячей волной устанавливается колебательный режим. Стоячая волна периодически возвращает часть полученной энергии обратно лицевой и задней плитам, где та преобразуется в звук. Это увеличивает КПД дольмена и добавляет переливы в его звучание.

   К внешним функциональным элементам дольмена относятся портал и пробка. Портал улучшает направленность звукового потока, ограничивая распространение акустических волн в стороны и вверх. Пробка, являясь излучателем, одновременно обеспечивает герметичность дольмена. Пробки дольменов достаточно тяжёлые - до 150кГ, чтобы не поддаться давлению взрыва и остаться на своём месте. Дополнительная герметизация осуществляется с помощью прокладки (хорошо просмоленная верёвка?), для которой предусмотрен паз вокруг отверстия в лицевой плите, если вокруг отверстия круговой выступ, то выемка под уплотнитель могла находится на пробке, возможно, уплотнитель применялся и без специальных выемок. Энергия, переносимая акустической волной в газе, пропорциональна давлению в нём, поэтому, сохраняя как можно дольше давление в камере дольмена после взрыва, добивались усиления и продления генерации звука. Широкая выпуклая шляпка пробки, увеличивая площадь поверхности, колеблющейся с максимальной амплитудой, соответственно увеличивает выход звука. Пробка хорошо притёрта, поэтому переходные потери энергии на контакте пробка – плита невелики, а вот у ложнопортальных дольменов они вообще отсутствуют, там шляпка – излучатель является единым целым с лицевой плитой. Вторая особенность излучателя ложнопортального дольмена в том, что он, избавившись от функции пробки, переместился в центр лицевой плиты. Выходит высота расположения излучателя не критична, и напротив, высота расположения отверстия принципиальна для конструкции дольменов, раз оно осталось внизу, а не последовало за излучателем.

   В общих чертах схема работы плит показана на фрагменте разломанного дольмена у реки Адыгой. Ряды зигзагообразных линий, как и аналогичные линии на торцах боковых плит, изображают вибрацию (колебания) плит. Два левых, одинаковых по длине и периодам ряда, это колебания боковых плит равные по частоте и интенсивности. Правый, примерно с таким же периодом, колебания верхней плиты. Небольшой горизонтальный ряд, колебания лицевой плиты. Стрелка над ним – колебания пробки дольмена. Похоже, она работает в противофазе с лицевой плитой. Это вполне возможно, пробки массивны и обладают достаточной инертностью, чтобы отставать на пол-периода от колебаний лицевой плиты. Очевидно, что вся эта система требовала настройки. Должны были быть: выдержаны углы разворота верхней и боковых плит, колебания всех плит одинаковы по частоте, а боковых ещё и по интенсивности, собственная частота колебаний лицевой плиты совпадать с частотой падающих на неё акустических волн, расстояние между лицевой и задней плитами равно нечётному числу длин полу-волн, возбуждаемых ими в камере дольмена, и наконец, лицевая и задняя плиты должны быть параллельны.

   Равенства частот колебаний боковых плит добивались, уравнивая длины поперечных волн, возбуждаемых ими в лицевой плите через места соединений, с длинной эталонной волны. Размеры эталонной волны наносили на лицевую плиту с помощью круглых выпуклых петроглифов. Расстояние между парными  петроглифами равно

четверти длины волны, ширина лицевой плиты кратна половине длины волны, а сами петроглифы находятся в местах экстремумов и перегибов волны.Частоту эталонной волны выбирали близкой к частоте собственных колебаний лицевой плиты. Т.е. выравнивая частоты боковых плит между собой по эталонной волне, одновременно настраивали их в резонанс с лицевой плитой. Боковые плиты, изготовленные с некоторым запасом по толщине, ориентировали под прямыми углами к лицевой плите. Плиты настраивали по очереди. В состояние упругих колебаний боковую плиту приводили ударом торца тяжёлого бревна. Скалывая тонкие слои песчаника и понемногу уменьшая толщину боковой плиты, добивались совпадения частот реальной и эталонной волн. Оценку проводили тактильно. Настройщик, раскинув руки, как идеальный человек Леонардо да Винчи, клал их ладонями на круглые выпуклые петроглифы, находящиеся в точках перегибов эталонной волны. При совпадении, точки экстремумов и перегибов поперечной волны совмещались с такими же точками эталонной, а значит и с круглыми петроглифами. Показателем равенства частот поперечной и эталонной волн было отсутствие тактильных ощущений вибрации в ладонях настройщика.

   Баланс интенсивностей колебаний боковых плит получали, сравнивая интенсивности поперечных колебаний лицевой плиты в точках экстремумов. Для этого использовали два других круглых выпуклых петроглифа с которыми, после настройки частот, совпали экстремумы поперечных волн. Интенсивность колебаний внутренних поверхностей боковых плит увеличивали, придавая плитам снаружи линзовидную форму, одновременно контролируя равенство интенсивностей. Если колебания боковых плит возбуждали попеременно, то признаком равенства были одинаковые по интенсивности ощущения вибрации в ладонях настройщика от попеременно возникающих в лицевой плите поперечных волн. Если колебания боковых плит возбуждали одновременно, то поперечные волны, находящиеся в противофазе в местах расположения петроглифов, при равенстве интенсивностей, в точках экстремумов компенсировали друг друга. Тогда критерием равенства интенсивностей, как и в случае настройки равенства частот, было отсутствие тактильных ощущений вибрации в ладонях настройщика.

   Далее, боковые плиты, имея равные частоты и интенсивности колебаний, служили своеобразным камертоном, по которому настраивали верхнюю плиту. Настройка заключалась в достижении резонанса между верхней и боковыми плитами, при постепенном уменьшении толщины верхней плиты.

   Углы разворота верхней и боковой плит выстанавливались по столообразному петроглифу. Так строители дольмена изображали фигуру Хладни, которая должна быть на лицевой плите при нужных углах разворота плит. Поворачивая верхнюю и боковые плиты, добивались совмещения реальной фигуры Хладни с эталонной. Контроль осуществлялся также тактильно. Когда узловые линии реальной фигуры Хладни совпадали со столообразным петроглифом, на его поверхности не ощущалось вибрации.

   Для времён, когда контрольно – измерительной аппаратуры в принципе не было, использование тактильных ощущений при настройке дольменов, хороший выход из положения. Диапазон ощущения вибрации человеком достаточно широк, от 1 до 10000 герц, поэтому с частотой проблем нет. В этом можно убедиться на примере дольмена на фотографии с собакой. Примем расстояние между парными петроглифами равным 0,15 – 0,2м (если собака всё – таки немецкая овчарка, то ширина лобной части её головы 0,11 – 0,13м), тогда длина поперечной волны в лицевой плите 0,6 - 0,8м. При скорости её распространения в плотном песчанике около 2000м/сек, получаем доступные для ощущения частоты 3333 - 2500 герц (интересно, что примерно этот же диапазон частот, 2100 - 3100 герц, используется в LRAD - Long Range Acoustic Device). Трудности возникают с чувствительностью. Колебания лицевой плиты, из–за их опосредованного возбуждения, слабы и хотя кисти рук, как дистальные участки тела, обладают повышенной чувствительностью, могут человеком не ощущаться.  К тому же, пик тактильной чувствительности вибрации приходится на узкий интервал 200 – 250 герц, у дольменов же частоты на порядок выше. И ещё, при уменьшении или увеличении частоты чувствительность существенно падает. Проблему недостаточной чувствительности могли решать по - разному, от стачивания кожи на ладонях, для увеличения чувствительности или нанесения смазки, для улучшения контакта между ладонями и поверхностью плиты – до приёма веществ, усиливающих восприятие. Но также возможно, что люди эпохи дольменов обладали большей остротой чувств чем мы и такой проблемы для них вообще не существовало.

   После настроек верхней и боковых плит, дольмен собран и частично настроен. Колебания лицевой плиты уже не на грани тактильной чувствительности, а вполне ощутимы. Следующий шаг – определение места под отверстие. Для этого колебания лицевой плиты визуализировали с помощью мелкодисперсного порошка. Это могла быть пыль, зола или древесный уголь, вобщем что – то, что могло удержаться на неровностях вертикальной поверхности песчаника. В месте максимальных амплитуд колебаний лицевой плиты получали фигуру Хладни в виде концентрических окружностей, изображения которых иногда встречаются на плитах дольменов и их пробках. Центр фигуры является точкой с максимальной амплитудой колебаний и соответственно центром будущего отверстия. Отверстие проделывали в колеблющейся плите, ведь в принципе не важно, что вибрирует, резец или обрабатываемая им поверхность, всё равно реализуется режим перфорации. Это облегчает скалывание песчаника, во время его выемки из плиты под отверстие. При этом резец следует по контуру окружности, т.е. нет необходимости в разметке, соблюдение геометрии расположения и круглой формы отверстия происходит естественным образом без вмешательства каменотёса.

  После изменения формы и веса лицевой плиты (выборка отверстия и установка пробки), резонанс с верхней и боковыми плитами нарушался, но его восстанавливали, используя теперь, как эталон, уже колебания боковых плит. Настройку проводили, уменьшая толщину лицевой плиты и варьируя массу пробки. Если толщину уменьшали, убирая лишний материал с внешней не ровной поверхности плиты, то его снимали не слоями, как в случае с ровной внутренней поверхностью, а бороздками. Резец, скалывая песчаник, двигался по поверхности плиты как луч электронов по экрану кинескопа при строчной развёртке, последовательно, бороздка за бороздкой. Возможно такое линейное скалывание песчаника было вызвано не только формой поверхности, но и тем что настройка была минимальна и не требовала сильного изменения толщины лицевой плиты, т.к. лишь восстанавливала, уже полученный ранее резонанс плит дольмена. Настройку могли проводить, как тактильно, по петроглифам в точках перегиба эталонной волны, так и на слух, добиваясь максимальной силы звука.    

   Ориентируясь на звучание переливов, отлаживали режим стоячей волны. Источником плоских бегущих волн, для образования стоячей волны, служила внутренняя сторона колеблющейся лицевой плиты, чтобы устранить влияние колебаний задней плиты, её демпфировали, подперев чем-нибудь снаружи. Расстояние между плитами регулировали за счёт задней плиты, постепенно скалывая песчаник с её внутренней стороны. Настройку задней плиты по частоте также проводили по громкости звука переливов, скалывая песчаник уже с её внешней стороны. А вертикальное положение плит упрощало строителям дольменов соблюдение их параллельности – одного из необходимых условий существования между ними стоячей волны.

   При расположении круглых выпуклых петроглифов на задней плите суть настроек не менялась, разве что порядок, ведь лицевая и задняя плиты параллельны и колеблются с одной и той же частотой (хотя и в противофазе), т.е. с какой из них начинать настройку плит - было делом личного предпочтения строителей дольмена. Очевидно выпуклые петроглифы использовались не всегда, вместо них характерные точки и линии для настройки дольменов просто отмечали краской (предположим, что это была охра). Вероятно, закладывая дольмены их строители, при выборе размеров плит, руководствовались длиной эталонной волны, поэтому настройка плит не требовала большого объёма работ по скалыванию камня. Песчаник порода абразивная, и если после сборки и настройки дольмена какое-то время поддерживать в нём режим колебаний, то в местах касания плит, произойдёт взаимная притирка, которая и обеспечит затем их более плотный контакт. При этом, убирался каменный материал, мешающий гармоничному взаимодействию плит, т.е. происходила прецизионная самонастройка, окончательно превращавшая плиты в единое целое - в дольмен. В случае больших дольменов требовался более мощный источник возбуждения колебаний, чем бревно. Это мог быть каменный брус или что-то похожее. У камня больше масса, а значит и больший запас кинетической энергии. Чтобы таким тараном не расколоть дольмен, могли использовать демпфер, из того же дерева. Далее заботы, по приведению дольменов в современный для нас вид, брали на себя эрозия и вандалы, последние явно преуспели.

   Доставка плит из каменоломни относилась к "зимним видам спорта”. Их перемещали по льду замерзших озёр и рек, а на суше по намороженным зимникам. Ведь, единственная принципиальная разница между камнем в кёрлинге и плитой дольмена, только размер. Возможно, песчаник для плит добывали также зимой, в трещины забивали сырые деревянные клинья, да ещё доливали воды, остальное доделывал мороз.

   Дольмены весьма чутко отзываются на деформацию своих плит. По свидетельству туристов, некоторые из них утром и вечером издают звук, напоминающий тональный набор телефона. Если энергии разрядки небольших напряжений от деформаций, возникающих в плитах из – за неравномерного нагрева солнцем, достаточно для генерации звука, то звучание штатно работающего дольмена должно впечатлять, что – то вроде свиста Соловья Разбойника. Наверно такая же ассоциация возникала у путников, подвергшихся внезапному нападению грабителей, в арсенале которых был стоящий рядом с дорогой действующий дольмен. В качестве ВВ для Соловья Разбойника использовался метан. Получали его анаэробным сбраживанием органики, при котором выделяется биогаз (метан 55-70%, углекислый газ 28-43%, другие газы 0-2%). Простейшая установка - яма с навозом, накрытая крышкой с газоотводящим патрубком, даёт в сутки 0,15 – 0,3 м биогаза с 1м объёма. Но метан взрывоопасен не в чистом виде, а в смеси с воздухом, при собственной концентрации от 5 до15%, наиболее сильный взрыв при – 9,5%, поэтому метана требуется примерно одна десятая часть от объёма дольмена. Биогазом сначала наполняли промежуточную, мерную ёмкость – бурдюк или мех, а затем выпускали в дольмен. Дольмен конструктивно удобен для заполнения газом с небольшим удельным весом. Отверстие обычно расположено внизу, поэтому биогаз (относительная плотность по воздуху 0,98-0,69) скапливается в пространстве над ним. Улетучиться он не может, между плитами нет щелей – они хорошо притёрты. Необходимый объём биогаза зависит от размера дольмена и иногда указан на стенах камеры петроглифами в виде линий и треугольников. Зигзагообразная линия изображает биогаз и одновременно с линиями треугольников, на одной высоте с ней, показывают его уровень относительно верхней плиты. Визуально объём выше линий составляет около 25% от всего объёма камеры. Но дольмен сужается к верху, поэтому окончательно возьмём примерно 20%. В биогазе содержание метана 55 - 70%, т.е. заполнив дольмен на 20% биогазом, получим в среднем 12,5% метана, что попадает во взрывоопасный интервал концентраций. Треугольник является стилизованным изображением "стандартной меры объёма” того времени, например бурдюка. Кстати, при некотором допущении, форму бурдюка можно считать треугольной. На плитах одного из  дольменов реки Кяфар есть изображения треугольных фигур с открытыми и закрытыми горловинами. Здесь сходство с бурдюком ещё больше. Количество треугольников равно количеству таких мер, необходимых для наполнения дольмена биогазом до уровня, отмеченного линиями. Разделив объём над линиями на число треугольников, получим величину этой меры. Интересно было бы сравнить результат таких расчётов у нескольких дольменов с треугольными петроглифами. Если цифры хоть примерно совпадут, то такая мера объёма вполне могла быть.

   С метаном, в дольмен попадал другой компонент биогаза – углекислый газ. Это нежелательная добавка, влияющая на соотношение метан/воздух. Но, во первых, его всегда меньше метана, во вторых, углекислый газ тяжелее воздуха (относительная плотность по воздуху – 1,53) и опускаясь вниз, он частично вытекает из дольмена через отверстие в лицевой плите. Поэтому его влияние незначительно, что позволяет, далее по тексту, заменить биогаз на метан.

   Взрыв, в закрытой пробкой камере дольмена, инициировали при помощи детонатора в виде глиняной ёмкости в форме сферы. Сфера разделена тремя взаимно перпендикулярными перегородками на восемь сегментов, ещё имеется несколько отверстий на самой сфере и перегородках. Два отверстия в поверхности сферы соединяют два смежных сегмента с внешним пространством, а между собой они  соединены лабиринтом из оставшихся шести сегментов, образованным с помощью семи отверстий в перегородках. В один из сегментов помещали горсть горячих углей и устанавливали сферу отверстиями вверх на полу дольмена, предварительно перемешав в нём метан и воздух. Угли нагревали воздух в сегменте, который расширяясь, покидал его через отверстие в поверхности сферы. Внутри сферы создавалось разряжение. Перепад давления, компенсировался за счёт поступления в сферу, через отверстие второго сегмента метано – воздушной смеси из пространства дольмена. Время прохождения смеси по лабиринту из семи сегментов до восьмого, где находились горячие угли, было  временем срабатывания детонатора. После её контакта с углями детонатор взрывался, инициируя объёмный взрыв всей метано – воздушной смеси в дольмене. К слову, осколки детонатора, после уборки пола, регулярно пополняли месторождение битой керамики вокруг дольмена. Петроглиф, обозначающий детонатор, имеет вид круга с крестом внутри. Художник, показывая внутреннее устройство детонатора, убрал половину сферы и изобразил его открытым в виде ортогональной проекции. Собственно, крест в круге, это пересечение под прямым углом одной из вертикальных перегородок с горизонтальной внутри сферы. Крест не цельный, горизонтальная перекладина делит вертикальную пополам, следовательно, перегородки не лепили из одного куска глины, как единую деталь, а собирали из заранее приготовленных заготовок.                                                                            

Сохранять размеры заготовок для изготовления очередного детонатора, ведь каждый раз предыдущее изделие, срабатывая, саморазрушалось, удобно с помощью лекал. Такими лекалами были круги из небольших лунок на плитах дольменов. Особенность этих лекал в том, что они не накладываются на размечаемую деталь, как обычные лекала, наоборот, размечаемый предмет клали на них. В нашем случае тонкую глиняную лепёшку помещали на такой круг из лунок и надавливая пальцами, тактильно - по прогибанию глины над лунками, определяли границы будущей    заготовки, затем более сильным нажатием, выдавливали заготовку из глиняной основы. При изготовлении перегородок в сфере требуется семь заготовок: круг, два полукруга и четыре четвертинки круга. Для всех них на снимках есть соответствующие лекала. Лунки в центре кругов необходимы, как центры окружностей при изготовлении лекал и репер центра при соединении заготовок. Но это образцовый или даже образцово -  показательный набор лекал, в действительности же, вполне достаточно одного простого круга из лунок. Корпус детонатора собирали из двух полусфер. Полусферы раскатывали из глины приспособлением, в виде шара, насаженного на Г-образную ручку. Его чертёж представлен петроглифом на дольмене в долине реки Кяфар (http://www.enjoy-life.ru/kav/). Недавно в дольмене у посёлка Шепси обнаружен каменный шар. В принципе, хоть у него нет отверстия для оси, им также можно раскатывать полусферы для детонатора. А ещё, чуть больше года назад, при раскопках дольмена на реке Колихо, нашли каменный диск (диаметр 27см., толщина 8мм.). Чем не лекало, только не обратное, как круг из лунок на плите дольмена, а обычное, таким вполне можно размечать заготовки для перегородок в детонаторе. Хотя, с такой же долей вероятности, можно предположить, что это одна из заготовок для детонатора. После изготовления, детонаторы подвергались обжигу в больших каменных чашах. Готовые к применению сферы, дожидались своего часа в небольших чашеобразных углублениях на дольменах или камнях рядом с ними. Это удобно, там они всегда на виду и под рукой.

   На лицевой плите дольмена из урочища Черноморка, кроме петроглифа детонатора, есть ещё три рисунка. Два из них изображения уже знакомой зигзагообразной линии, третий похож на гребень. Зигзагообразная линия, как было решено выше, означает метан. Действительно, если петроглиф из линии треугольников на стенке камеры дольмена - это дискретный объём метана, то убрав горизонтальные стороны треугольников, т.е. открыв треугольники (бурдюки), получим зигзагообразную линию или общий объём метана, выпущенного в дольмен. Поэтому можно предположить, что вертикальная зигзагообразная линия, это метан, поднимающийся вверх, от отверстия в лицевой плите, после того, как его выпустили в дольмен. Её продолжает горизонтальная зигзагообразная линия, это метан, скопившийся слоем под верхней плитой. Третий рисунок находится рядом с двумя первыми. Возможно, петроглифы объединены в группу из-за схожести по смыслу и гребневидная фигура также несёт информацию о состоянии или расположении метана в камере дольмена? Её П – образный контур имеет примерно те же пропорции (высота, ширина), что и камера дольмена. А зубья, по сути, – это горизонтальная зигзагообразная линия, означающая метан, только сильно вытянутая по амплитуде. Если её сжать по высоте снизу вверх, то получим аналог горизонтальной зигзагообразной линии рядом и даже примерно  на одних уровнях, как относительно друг друга, так и относительно собственного расположения: горизонтальной зигзагообразной линии к верхней плите, а условно нами сжатой гребневидной фигуры, к верхнему краю П - образного петроглифа.  Т.е. вытянутая по амплитуде зигзагообразная линия в П – образной рамке, это метан равномерно распределённый по всей камере дольмена. Петроглиф детонатора меньше отверстия в лицевой плите, расположен рядом и несколько выше. Это указание на то, что предмет, который он изображает, нужно поместить(опустить) в дольмен. Теперь соединим всё вместе, учитывая, что очерёдность чтения петроглифов, определяется их смыслом. Т.е. невозможно метану скопиться под верхней плитой, до того как он попадет в дольмен и поднимется к этой плите, а детонатор незачем помещать на пол дольмена, если метан находится под верхней плитой. Получим: метан, выпущенный в дольмен, поднимется вверх, где будет находиться слоем под верхней плитой, перед установкой детонатора в дольмен, метан необходимо перемешать с воздухом по всей камере дольмена. Похоже на инструкцию, тем более что петроглифы привязаны к элементам конструкции (отверстие, верхняя плита). Аналогично – линии на стенах камеры дольмена, имеют значение не сами по себе, а только как уровни метана, относительно верхней плиты.

 

 продолжение