Мастера крепостной России

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.