Э. Гард - Мастера крепостной России
Экономические эпохи различаются не тем, что производится, а тем, как производится, какими орудиями труда, – так учат основоположники марксизма. Добыча руд насчитывала тысячелетия, но каждая эпоха имела свои способы, свои орудия для добычи руд и для извлечения из них необходимых человеческих металлов.
Инженер древнего Рима Витрувий дал знаменитое определение понятию машины: «Машина есть деревянное приспособление, оказывающее величайшие услуги при подъеме грузов».
Определение это способно вызвать в наш век железа и машин только улыбку, но тем не менее оно как нельзя лучше характеризует античную эпоху. Действительно, в то время машина была целиком сделана из дерева, и главной целью ее было поднятие тяжестей и воды. Последнее полностью относится и к горному делу древнего мира. Ручной ворот явился первой машиной для подъема руды и откачки из шахт воды. Силой, приводившей в движение эту примитивную машину, был человек.
В ту же эпоху был сделан второй шаг на пути развития механики горного дела. Речь идет о ступальных колесах. Ворот и ступальные колеса были орудиями, на которые человек с самого начала действовал только как простая двигательная сила, но эти орудия были слишком маломощными. Что может дать сила одного человека или группы людей?! Когда-то человеческие руки строили пирамиды, перетаскивали огромные тяжести. Но для использования этой силы все же существовал предел. Он ясно обозначился в конце рабовладельческого периода. «Орудия, на которые человек… действовал только как простая двигательная сила… эти орудия прежде всего вызывают применение животных, воды и ветра как двигательных сил».[14] Маркс дальше развивает эту мысль следующим образом: «С того времени, как человек, вместо того, чтобы действовать орудием на предмет труда, начинает действовать просто как двигательная сила на рабочую машину, тот факт, что носителями двигательной силы являются человеческие мускулы, представляется уже случайным обстоятельством, они могут быть заменены ветром, водой, паром и т. д.».[15]
Такая замена человеческих мускулов энергией ветра и воды произошла не сразу. Для ее осуществления потребовались многие сотни лет…
Указать точно или даже приблизительно, когда были введены в практику первые водяные колеса, чрезвычайно трудно. Человечество должно было накопить большой опыт, чтобы дойти до этой, сравнительно несложной, машины. На смену человеческой силе сначала пришла двигательная сила животных. Египетские «сакие» оказались, таким образом, важным этапом в развитии машины. «Сакие» представляет продукт грубой плотничьей работы. На деревянном валу вертикально посажено деревянное же зубчатое колесо. Зубцы этого колеса при вращении передают движение другому колесу, горизонтальному, вал которого скреплен с деревянным кругом, а через круг перекинута веревочная «цепь». К «цепи» прикреплены глиняные бадьи, которые опускаются вниз, черпают воду и поднимают ее наверх. Из бадей вода собирается в жолоб или резервуар.
Конный привод и детали подъемного устройства.
По Агриколе.
Водяное колесо и системы насосов для откачки воды из шахты.
По Агриколе.
Горное дело древнего мира знало крупные рудники. Так, на рудниках Нового Карфагена насчитывалось 40 тысяч рабов, а в Лаврийских копях и того больше – 60 тысяч. Все это свидетельствует о крупных размерах разработки полезных ископаемых. Такие рудники, без сомнения, пользовались более совершенными водоотводами и водоподъемными устройствами, чем грубо сколоченные сооружения египтян. В средние века этот процесс улучшения и совершенствования горной механики пошел дальше, и водяные колеса нескольких типов имели широкое распространение в Испании, Сицилии и особенно в Германии.
Агрикола – ученый XVI века – оставил в своих трудах драгоценные сведения для истории техники средних веков. Он не только обобщил современный ему опыт, но, критически его освоив, обогнал всех своих сотоварищей по горному делу. Сначала водяные колеса были подливными. В IV веке в Германии и в VI веке во Франции можно было наблюдать их работу. Вода подводилась к нижней части подливного колеса, подливалась и заставляла колесо вращаться. При самых выгодных условиях крупные нижнебойные колеса могли развивать мощность до десяти лошадиных сил. Наливные верхнебойные колеса составили высшую ступень развития этих машин. С XI века наливные колеса нашли себе широкое применение в Германии. Вода стекает сверху на лопасти и, действуя, главным образом, силой тяжести, отдает колесу запас своей энергии. Наливные колеса дали возможность лучше использовать энергию воды. Они вскоре получили господство над колесами подливными, и одновременно с этим совершился первый переворот в горной промышленности. Второй произошел много позже и связан с именем Уатта. Подливные колеса применялись только там, где установить наливные не представлялось возможным.
Наливное колесо для рудоподъема и откачки воды из шахт.
По Агриколе.
А – водохранилище, В – лоток, подводящий воду, С, D – рычаги, Е, J – жолоба, подающие воду на колесо, G и Н – лопатки, F – вал, K – цепной барабан, L – подъемная цепь, M – бадья, N – будка, О – машинист, Р – рабочие, опоражнивающие бадьи.
Агрикола подробно описывает наливные установки и дает ряд инструкций по их использованию. На рисунке показано водоподъемное устройство, действующее при помощи наливного колеса. Это устройство Агрикола называет самым крупным и совершенным. Огромное колесо составлено из двух частей, лопатки которых направлены в разные стороны. Из будки, ухватившись обеими руками за рычаги и нагнувшись вниз, следит «управляющий водяным колесом». Он попеременно то открывает, то закрывает заслонки, регулирующие поступление воды на лопатки Колеса. Вот он закрывает левую заслонку, бадья поднята наверх, и ее сейчас опорожнят от воды. Колесо остановилось, приток воды на лопатки прекратился. Вода вылита и пустая бадья готова к спуску в шахту. Уверенно опускается рука, и правый рычаг поднимается вверх, открывая доступ воде на колесо: пустая бадья опускается вниз, а наверх медленно ползет другая, наполненная водой. Затем колесо пускается в обратном направлении. Так поочередно поднимают воду из шахты то первой, то второй бадьей. Это большое водяное колесо, вращаясь в двух направлениях, обеспечивает отлив воды из глубокой шахты и подъем из нее руды. Внимательно знакомясь с устройством колеса, нельзя не удивляться мастерству средневековых инженеров; эта машина вошла в историю человечества и заняла там почетное место.
