Steintransport mit Hilfe von Seilrollen und ohne die Notwendigkeit von riesigen Transportrampen

Franz Löhners Seilrolle dient dazu - paarweise auf einer Schleppstrecke oder direkt auf der Pyramidenflanke installiert - je ein Seil umzulenken, das am Schlitten befestigt ist, welcher die Steinblöcke trägt. Dadurch kann die Schleppmannschaft beim Runterlaufen ziehen, anstatt beim Hochlaufen.

Steintransport mit Schlitten auf Geleisen

Als "Seilrolle" wird nur die eigentliche Rolle bezeichnet. Die Rolle ist rund, hat einen Durchmesser von 14cm oder mehr und ist etwa 20cm breit. Sie ist links und rechts drehbar in einem Holzbock gelagert, den wir deshalb Seilrollenbock oder Umlenkbock nennen.

Die Rolle ist aus Holz, zum Beispiel aus zähem Zedernholz aus dem Libanon. Das Lager ist mit Kupfer ausgekleidet, damit sich die Rolle leichter drehen kann. Dieses Lager wird natürlich gut geschmiert.

Der Seilrollenbock (Umlenkbock) ist nicht sehr gross, nämlich nur etwa 20cm breit, 25cm hoch und 40 cm lang. Von der Rolle, die darin gelagert ist, ist eigentlich nur ein ca. 10cm-grosses Stück zu sehen. Hier wird das Seil herumgeführt. Die beiden Seitenteile des Umlenkbockes bestehen aus mit Holzdübeln zusammengefügten Brettern. Die Löcher für die Rolle sind von beiden Seiten konisch verengt.

Anmerkung:
Die auf den Fotos abgebildete Seilrolle hat offensichtlich eine Rolle mit einem kleineren Durchmesser von nur 5cm, hat aber bei einem Versuch etwa eine Tonne getragen. Die Original-Seilrolle, die Franz Löhner 1991 verwendete, um einen 5-Tonnenblock zu bewegen, hatte einen Rollendurchmesser von 14cm, aber sie war leider heute (2006) nicht mehr auffindbar (siehe Bericht).

Seilrollenbock

Seilführung

Detail Rolle

Detail Kupferlager

Grössenverhältnisse

Der Holzbock mit der Seilrolle muss natürlich gut verankert werden. Auf der Pyramidenflanke wird er deshalb auf einem vorstehenden gegen oben abgewinkelten Tura-Stein verankert, das heisst festgebunden und wahrscheinlich zusätzlich mit einer Holzumschalung verstärkt. Bei Strecken mit leichten Steigungen, etwa auf der Schlepptrasse vom Hafen zur Baustelle, wird der Holzbock nur auf festem Boden installiert und mit Stricken an Pfosten oder Steinen verankert.
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Gleisanlage mit Seilrollenstation auf der Pyramidenflanke (mit Information, wie die Seilrolle verankert wird)

Diese Holzböcke mit den Seilrollen sind ebenfalls Massenware (wie die Schlitten). Man konnte sie einfach austauschen, ein Arbeiter konnte eine neue Rolle bringen, die alte unter den Arm klemmen und sie zum Überholen wegtragen (siehe Foto oben)

Ist das eine Umlenkrolle?

Wir vermeiden den Begriff "Umlenkrolle", weil dieser häufig ein frei bewegliches Teil mit eingefräster Seilführung kennzeichnet [2]. Beim Umlenkbock mit Seilrolle ist jedoch nur die Rolle freibeweglich, der Bock ist hingegen fix verankert. Derartige freie Umlenkrollen werden als Teile von Flaschenzügen verwendet und werden seemannssprachlich Taljen oder Blöcke genannt. Die Ägypter verwendeten diese wohl nicht, auf jeden Fall kennen wir keine Abbildungen von Takelagen, wo sie vorkommen. Die Umlenkrolle oder Talje verwendet ausserdem schon fast das Prinzip des Rads, das ja die Ägypter erst viel später kannten.

In Giza wurden Lager aus Stein (Bearing stones [1]) oder Umlenkstein gefunden - pilzfömig geformte Steine mit Einschnitten für mehrere Seile.

Mit diesem Stein konnten bis zu drei parallele Seile in eine andere Richtung gelenkt werden. Er eignet sich jedoch nicht für eine Dauerbelastung, weder Stein noch Seil würden das lange aushalten.

Natürlich wird auch immer wieder der Flaschenzug vorgeschlagen, um die Probleme mit dem Steintransport zu lösen. Der Flaschenzug hat zwei oder mehr Rollen unterschiedlichen Durchmessers. Das Seil wird von der grösseren Rolle zur Last, und auf der anderen Seite über die kleinere Rolle zurückgeführt. Die erste bildliche Darstellung der Kombination von Seil und einfacher Rolle findet sich jedoch erst um 970 v. Chr. in Assyrien, also viel später [1]. Die Seilrolle (Umlenkrolle) ist auch nicht mit einer Seilwinde oder einem Gangspill zu verwechseln.

Verwendung von Maschinen zum Pyramidenbau

Anordnung der Seilrollenböcke

Löhners Seilrolle auf speziellen Turastein verankert

Franz Löhner schlägt für den Transport der Steine vor, dass Schlitten auf Geleisen verwendet werden. Die Schlepptrassen führen vom Hafen zum Fuss der Pyramide (=4° im Schnitt mit Strecken von 8°-24° Steigung) und dann ohne Unterbruch direkt die Pyramidenflanke hinauf (=52°). Ohne Seilrolle braucht es bei 5° Steigung bereits 53 Schlepper. Mit der gleichen Anzahl Schlepper kann jedoch mit Einsatz der Seilrolle der Stein die 52°-steile Pyramidenflanke hochgezogen werden. Das heisst, nur Dank den Seilrollen ist es überhaupt möglich, eine solch hohe Steigung zu überwinden.

Berechnungen zu Reibung, Zugkraft und Kraftaufwand (H. Illig / H.U. Niemitz)(Detail wie viele Schlepper)

Die Bauhütte auf dem Giza-Plateau (zu überwindende Steigungen)

Die Seilrollenböcke werden paarweise, links und rechts der Schlepptrasse für die Steine installiert. Sie sind gut verankert, damit die auftetenden Zugkräfte sie nicht hinunterreissen. Dazu werden sie auf speziellen etwas herausstehenden Tura-Steinen verankert (Illustration). Das Seil wird einmal von unten her um die Rolle geführt, eine Seite hängt am Schlitten mit dem Stein, an der andern wird gezogen. Die Schleppmannschaften laufen neben den Schienen auf einem Leiterweg hinunter. Beim Runterlaufen ziehen sie den Stein hoch.
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Steintransport mit Schlitten auf Geleisen

Gleisanlage mit Seilrollenstation auf der Pyramidenflanke

Schwerlastenaufzug mit Gegengewicht für die riesigen Granitriegel

Schmiermittel

Beim Rollenlager ist Schmierung das A und O. Deshalb muss hier spezielles Öl verwendet werden, das stärker fettet. Öl fettet besser als Tierfett.

Möglicherweise wurde sogar die so genannte Kupferschmiere verwendet. Die Kupferschmiere ist sehr einfach herzustellen. Kupfer wird zerrieben, je feiner sie zerrieben wird, um so höher die Schmierwirkung. Der feine Kupferabrieb wird mit Öl vermischt und bildet die Kupferschmiere. Die beiden Bestandteile waren auch im alten Ägypten vorhanden und Kupferabrieb entsteht dann, wenn Kupfer geglättet oder poliert wird. Kupferschmiere behält auch bei höheren Temperaturen seine Schmierfähigkeit, weshalb sie bis zum heutigen Tage auch bei Kraftfahrzeug-Bremsen verwendet wird. (Foto Schmierbuchs seitlich an der Seilrolle angebracht)

Berechnungen zu Reibung, Zugkraft und Kraftaufwand (H. Illig / H.U. Niemitz)

Wieviel Belastung / Reibung / Druck kann die Seilrolle aushalten?

Durchmesser der Rolle:
Die Rolle muss möglichst kurz sein und obwohl das zu erhöhter Reibung führt, sollte sie einen grösseren Durchmesser haben. Dünne Rollen neigen eher dazu, sich durch zu biegen, was die Reibung verstärkt. Ausserdem brechen sie eher. Dickere Rollen sind nicht nötig. Bei diesem kurzen Rollenstück kann die Biegefestigkeit vernachlässigt werden. Die Rolle unterliegt jedoch trotz bester Schmierung einem sehr starken Verschleiss und muss häufig ausgetauscht werden.

Das Lager:
Das Kupferlager, das sich durch den ständigen Druck verformt (wenig Abreibung) muss ebenfalls häufig ersetzt werden.

Belastung / Druck:
Nachdem tonnenschwere Lasten zu bewegen sind, darf der Druck pro Quadratzentimeter nicht allzu weit ansteigen, sonst wird die Rolle erst schwergängig und dann funktionsuntüchtig.

Schwerlastenaufzug mit Gegengewicht für die riesigen Granitriegel

Seitlicher Zug:
Da die Umlenkböcke paarweise, links und rechts der Schlepptrasse installiert sind ist der Zug der beiden Seile zur Mitte asymmetrisch. Dabei könnte sich das Seil zwischen Rundholz und Seitenwange einklemmen. Das lässt sich jedoch einfach vermeiden, indem das Rundholz (wie eine Fadenspule) mit einem aufgebogenen Rand ausgestattet wird. Oder der ganze Bock wird leicht schräg auf dem Stein platziert, auf dem er verankert ist.

Gleisanlage mit Seilrollenstation auf der Pyramidenflanke

Seile:
Die Seile sind nicht so viel Reibung ausgesetzt, da sich ja die Seilrolle mitdreht. Hanfseile sind jedoch nicht beliebig "knickbar" und müssen um Rollen mit einem Mindestdurchmesser laufen. Bei einem kleinen Rollendurchmesser brechen Hanfseile häufiger. Ein gewisses Einkerben entsteht auch durch die Reibung der Seile auf der Rolle - auch aus diesem Grund muss die Rolle dann ersetzt werden.

Steintransport mit Schlitten auf Geleisen

Welches Prinzip verwendet die Seilrolle?

Die Seilrolle verwendet das Prinzip der einfachen Umlenkung oder Zugumsetzung ohne Übersetzung. Dies ist kein Flaschenzug, sondern eine einfache Seilführung um ein bewegliches Querholz, eben einer Seilrolle.

Ägypter hebt einen Steinblock in die Höhe indem er das am Block befestigte Seil über einen Balken schwingt und dann wegläuft, während er daran zieht.

Das gleiche Prinzip aber auf der Schiefen Ebene, nur dass sich neu die Rolle ebenfalls dreht.

Dasselbe Prinzip kann auf einer schiefen Ebene von 52° angewendet werden, was dem Neigungswinkel der Cheops-Pyramide entspricht. Zwei Schlepper gehen nebeneinander hinunter (auf einem Leiterweg, da es steil ist) und ziehen dabei einen Stein über die Rolle hoch. Ein Seil ist über die Seilrolle geschlungen und führt zwischen den beiden Schlepper zu einem Querholz. Die Schlepper halten diesen vor der Brust und ziehen, gleichzeitig setzen sie auch ihr Körpergewicht ein. Je steiler man nach unten läuft, desto weniger Kraft braucht man.
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Gleisanlage mit Seilrollenstation auf der Pyramidenflanke

Berechnungen zu Reibung, Zugkraft und Kraftaufwand (H. Illig / H.U. Niemitz)

Also sicher eine simple Technik, die auch die alten Ägypter beherrschten! So weiss man, dass die Pyramidenbauer das gleiche Prinzip beim Aufhängen der Fallsteine in der Vorkammer verwendeten (historische Quellen siehe weiter unten).

Wo auf der Baustelle wird Franz Löhners Seilrolle angewendet?

Nach Franz Löhner wird die Seilrolle überall angewendet, wo eine Steigung von mehr als 5° überwunden werden muss. Ab dieser Steigung brauchen die Schleppmannschaften für den Steintransport viel weniger Kraft als ohne Seilrolle. Je steiler es wird, desto mehr entfaltet sich die Wirkung der Seilrolle. Dadurch ist es auch nicht nötig riesige Transportrampen zu bauen.

Die Bauphasen auf der Pyramiden-Baustelle

Bekannteste Rampenmodelle widerlegt

Fünf Forderungen an alle Vorschläge für den Pyramidenbau

Franz Löhner stellt 5 Forderungen an alle Vorschläge für den Pyramidenbau. An diesen müssen selbstverständlich auch seine eigenen Methoden und Techniken gemessen werden.

1. Eine möglichst einfache Lösung mittels möglichst einfacher Technik
2. Technisch-handwerkliche Kontinuität
3. Belegbarkeit in Bild und/oder Wort
4. Zeit- und kulturgemässe Technik
5. Die unterstellte Technik / Methode muss tatsächlich eine Lösung sein

Mehr zu den 5 Forderungen von F. Löhner

Eine einfache Lösung / Methode?

Erfüllen die von Franz Löhner auf dieser Seite vorgeschlagenen Lösungen ebenfalls die 5 Forderungen?

Was ist einfacher als ein Seil um eine Holzrolle zu schlingen und abwärts zu ziehen? Natürlich braucht es zuerst einmal die Inspiration, dass man es auch so machen könnte, aber danach lassen sich die technischen Details mit einfachsten Techniken lösen.

Eigentlich müsste man sagen - diese Technik ist so einfach - weshalb ist noch niemand früher darauf gekommen?! Wir sind der Meinung - es sind Leute früher schon darauf gekommen - nämlich die alten Ägypter!

Wichtig ist natürlich noch, dass mit Hilfe dieser Technik tatsächlich sehr viel weniger Arbeiter gebraucht werden, um die Steine zu schleppen. Der entgültige Beweis liefern ausführliche Berechnungen die zeigen, dass sich der Einsatz der Seilrolle bereits bei mässigen Steigungen ab 5° lohnt und sich Steigungen über 10° ohne Seilrolle praktisch nicht bewältigen lassen.

Berechnungen zu Reibung, Zugkraft und Kraftaufwand (H. Illig / H.U. Niemitz)

Was hat man gefunden? Die historischen Quellen

Eigentlich kann man behaupten, dass sobald man Seile erfunden hat, man auch gemerkt hat, wie man sie über einen Baumast werfen und etwas daran hinaufziehen kann. Aber um zu zeigen, dass die Ägypter auf jeden Fall das Prinzip, dass die Seilrolle verwendet kannten, sei nur als Beispiel der Bogenbohrer erwähnt (Bild von Wandmalerei in Rekhmire). Dieser kann zum Bohren von Löchern, aber auch zum Entfachen von Feuer verwendet werden. Die dabei verwendete Schnur wird zwischen einen Bogen aufgespannt, läuft aber um einen Stecken in der Mitte (= Prinzip wie bei der Seilrolle). Durch fiedelnde Bewegung des Bogens wird der Bohrer gedreht.

Vorraum der Cheops-Pyramide mit Fallsteinen (Porticulli)

Ägyptologen lehnen zwar Seilwinden ab, aber schon O. Riedl [3] stellte fest, dass in die Ägypter Seile verwendeten, die über gelagerte Holzrollen laufen, und zwar im Vorraum der Cheops-Pyramide. Hier hingen einst drei hintereinander angeordnete Fallsteine (oder Rutschsperrblöcke) aus Granit. Sie waren oberhalb des Eingangs zur Grabkammer angebracht und wurden wahrscheinlich nach der Beendigung der Begräbnisfeierlichkeiten herunterfallen gelassen. Diese sogenannte Porticulli (Fallgatter) blockierten die Grabkorridore und sollten das Eindringen von Grabräuber in die Bestattungskammer verhindern.

Die Art und Weise wie die drei schweren Fallsteinplatten aufgehängt wurden entspricht dem gleichen Prinzip, mit dem auch die Seilrolle funktioniert. Seile wurden über Längsbalken (Rolle) geschlungen und an einem Querbalken befestigt. Die Blöcke wurden unten mit Holzfählen abgestützt. So schreibt auch der Ägyptologe D. Arnold, dass hier die sich drehenden Balken zeigen, dass schon die Ingenieure der vierten Dynastie ein Grundwissen darüber hatten, wie man die Zugrichtung ändern (umlenken) und damit die Zugkraft verringern kann [1 S. 71].

Auch im Grab von Ibi sind in der Wand Löcher vorhanden, wo einst Holzrollen lagerten. Mit einem ausgeklügeltem System wurden hier Seile um die Balken geschlungen und der Deckel des Sarkophags über zwei im Zickzack verlaufende Gänge hinuntergelassen [1].

Das Prinzip der Seilrolle wird ausserdem bei Harfen verwendet, wo durch Drehen eines Wirbels, welcher in einem Loch steckt, die Saiten gespannt werden. Solche Instrumente besassen auch die Ägypter und wir kennen Abbildungen der Harfen samt Stimmwirbeln.

Das verwundert an und für sich nicht, ist es doch ein so mundänes und einfaches Gerät. Möglicherweise - aber das ist reine Spekulation - gibt es Abbildungen oder Funde, aber man hat das Gerät nicht als Seilrollenbock erkannt.

Hingegen verwenden andere Arten von Hebewerken und Maschinen welche ebenfalls schon an Stelle der Rampen vorgeschlagen oft Techniken oder Materialien, die es damals noch nicht gab.

Verwendung von Maschinen zum Pyramidenbau

Kritische Fragen zu dieser Technik / Methode

Antwort von F. Löhner:
Ich habe das 1991 in einem Steinbruch mit einem ca. 5 Tonnen Stein ausprobiert. Das heisst mit einem Schlitten aus Rundhölzern, Geleisen aus Baumstämmen und mit zwei Seilrollen mit einem Rollendurchmesser von 14cm und einer Länge von 22cm (nur 5cm für das Seil offen). Die Seilrolle stand auf einem Granitstein und war mit Eisenklammern daran befestigt. Leider war die Schleppstrecke nur ca. vier Meter lang mit einer Steigung von etwas über 45° und einer Höhendifferenz von etwa 3m. Mehr erlaubte der Steinbruchmeister nicht.

Das Rollenlager war gut geschmiert, ich nehme an, dass auch die Ägypter es so machten. Allerdings hatte ich nicht genügend Menschen zur Verfügung, aber dafür ein Messgerät. Ich verwendete einen Hubgabelstapler und installierte das Messgerät vorne am Stapler. Es funktionierte alles tadellos, die Seilrolle brach nicht und der Seilrollenbock wurde nicht aus seiner Verankerung gerissen.

Frage:
Weshalb ist die Rolle aus Holz und nicht aus Metall, etwa aus Kupfer?

Antwort von F. Löhner:
Ungehärtetes Kupfer verformt sich bei höherer Belastung. Deshalb besteht die Gefahr, dass es durch die Rollenverformung während des Transports zu Zwischenfällen kommt, etwa zum Bruch des Bockes.

Frage:
Der Fries mit der Statue von Djehutiotep zeigt Schlepper, die vor der Statue und in gleicher Richtung schleppen.

Antwort von F. Löhner:
Dieser sakrale Akt war ein einmaliger Transport. Wahrscheinlich mit vielen Zuschauern und entsprechendem geistlichen Brimborium. Ich denke, dass alleine schon der barkenförmige Schlitten die religiöse Bedeutung zeigt.

Für einen Transport von vielen Tausenden Steinen über einen langen Zeitraum hinweg lohnt es sich hingegen Geleise zu bauen und eine Technik zu verwenden, die möglichst wenig Kraftaufwand braucht - also unter Verwendung meiner Seilrolle.

Quellen

Die hier vorgestellten Methoden zum Pyramidenbau wurden 1993 erstmals im Buch von Heribert Illig und Franz Löhner "Der Bau der Cheops-Pyramide" publiziert.

Pyramidenbau mit Seilrollenböcken