Кузница с водяным двигателем 16 век сообщение – История водяной кузницы | | Феникс-топор

История водяной кузницы | | Феникс-топор

          Костромская область, Нерехтский район, деревня Никольское. На данный момент здесь стоит всего три дома, и один из них наша семейная дача. Урбанизация жестоко потрепала наш край. Но в прежние времена это было цветущее село. Здесь находилась усадьба Мусина-Пушкина собирателя древних ценностей, отыскавшего, в Ярославле оригинал рукописи «Слово о Полку Игореве». Стояла деревянная церковь, ветреная мельница, маслобойный и кирпичный заводы. Ещё в 1907 г. В Никольском проживало 152 человека.

Здесь на реке Кочеганка стояла водяная кузница. Это поистине, сказочное сооружение. Приземистый сруб с земляной крышей, который очень гармонично вписывается в картину XVIIIвека, когда люди и природа были одним целым. Как на водяной мельнице, энергия воды вращала наливное колесо, и приводило в действие распределительные валы, от которых на ременной передаче работали агрегаты:

• Хвостовой молот – его внешний вид напоминает огромную кувалду.
• Воздуходувная машина (подобно двигателю внутреннего сгорания) – 4 цилиндрических меха приводимых в действия огромным коленвалом, нагнетали мощный поток воздуха в горн,
• А так же точило и другие механизмы.

Всё это двигалось и вращалось без помощи человека, и это больше напоминало организм какого то фантастического существа. Каждое соединение: шестеренки, маховики, коленвалы, – всё это было сделано из дерева и придавало действию волшебный вид.

Но, к сожалению, река со временем обмелела и на данный момент это просто ручей. В последнее время здесь стояла обычная деревенская кузница. С окончания Великой отечественной войны до 1972 года кузнецом работал мой дед. Но развитие не стояло на месте. Вскоре построили более современные цеха. И все кузницы в ближайших деревнях были разрушены. На этом закончилась эпоха ручной ковки. Энергию воды и мускульную силу заменила электроэнергия. В то время люди с радостью отказывались от старых технологий и тяжелых инструментов. Ведь один пневматический молот мог заменить сотню молотобойцев, теперь можно было просто нажать на педаль и за пару минут изделие было готово, без применения какой либо силы, Молотобойцы их мастерство и богатырская сила канули в небытие. Но их орудия всегда будут будоражить наше воображение своими размерами. Трудно представить себе великана, который орудовал двух пудовым молотом. На кузницу повесили замок ,потом она медленно вросла в землю, крыша провалилась, сруб растащили на дрова, а инструмент и некоторые приспособления Николай Борисович Перелетов сохранил до нашего времени.

В 1998 году Николай Борисович основал мастерскую «Феникс», и некоторые инструменты получили вторую жизнь, а морально устаревшие вещи (меха, чугунные наковальни, ручное точило) были оставлены до лучших времен. Перелетова Валентина Витальевна на тот момент была сотрудником Архитектурно-этнографического музея «Деревянное зодчество». Именно тогда зародилась идея о создании интерактивной экспозиции кузнечного мастерства. Первая кузница была восстановлена на территории музея, таким образом, инструмент, сохраненный с далекого 1972 года, нашел свой дом в 2004 году. На данный момент экспозиция кузницы находится прямо в мастерской. Здесь воссоздан металлургический комплекс 17 века, восстановлена кузница из деревни Никольское, и ведется работа по реконструкции водяной кузницы.

Основная идея данного проекта – показать оборудование, которое работало без современных коммуникаций (электричество),но, не менее продуктивно используя энергию воды. И, конечно же, древнюю технику, обработки металла от добычи руды до готового изделия. А так как гонка вооружения является основой развития человечества, мы занимаемся реконструкцией технологии изготовления булата. Для большей достоверности и чистоты эксперимента используется оборудование  того времени в котором был потерян тот или иной способ изготовления

Создания водяной кузницы – это не только проект интерактивной экспозиции, но и возможность погрузится в начало XIX века. Именно в таких условиях трудился великий русский ученый, металлург П.П. Аносов раскрывая тайны булата с 1828 по 1837 года.

 

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

fenix-topor.ru

Вода льется—и мелет, толчет, пилит, кует и откачивает воду – Наука – Коммерсантъ

текст Владимир Алтунин, кандидат технических наук, доцент МАДИ-ГТУ

Валерий Волшаник, доктор технических наук, профессор, Московский государственный университет природообустройства

Сергей Пьявкин, руководитель сектора проектирования НКС «Волга»

Ольга Черных, кандидат технических наук, профессор, РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева

Использование энергии речных потоков началось в России еще в глубокой древности. В весьма ранних памятниках русской письменности встречаются такие термины, как «мельник», «мельница». Водяные мельницы в России строили сначала для переработки продуктов сельского хозяйства, прежде всего для привода мукомольных поставов, а затем крупорушек и сукновален. В не столь давние времена практически весь урожай зерновых в России перерабатывался в муку исключительно на водяных и ветряных мельницах; одна мельница строилась на 15-20 сельских домов, а то и чаще.

Но уже в XVI в. водяной двигатель в России используется не только для переработки сельскохозяйственной продукции, но и в металлургии, добыче полезных ископаемых, обработке камня. Примерный перечень технологических операций, выполнявшихся в России в XVIII веке с помощью водяных двигателей, приведен в таблице 01 .

Наибольшее распространение получили именно мельницы. Внешний вид здания мельницы существенно зависел от места ее постройки и от компоновки основного оборудования и назначения мельницы, а также от строительных конструкций сооружения. Так, для северных земель, Карелии характерна простая деревянная конструкция, без каких-либо архитектурных изысков. Мельницы европейской части России имеют отличия в архитектуре от своих северных аналогов. Здание мельницы, построенное в черте города, могло быть выполнено из кирпича или камня, что свидетельствовало о состоятельности владельца.

Принципиальная схема работы водяной мельницы с верхней подачей воды показана на рисунке 01. Вода, поступающая из лотка, падает на большое колесо [01], состоящее из двух ободов одинакового диаметра, соединенных перегородками «лопатками», образующими ковши. Вода, попавшая в верхний ковш, под действием силы тяжести толкает колесо и выливается по мере движения вниз. Отметим, что верхний способ подачи воды обеспечивает большую мощность на вале колеса, но требует строительства гидротехнических сооружений (плотина, запруда) для накопления и подъема воды на высоту колеса.

Вместе с колесом [01]на горизонтальном валу закреплено зубчатое колесо [02]меньшего диаметра, приводящее в движение шестерню [03]на вертикальном валу. На нижнем конце вертикального вала жестко крепился верхний, подвижный жернов (бегун), в то время как нижний (лежняк) оставался неподвижным. Зерно, попадая между камнями, перемалывалось в муку, а тонкость помола определялась зазором между камнями. Жерновые камни изготавливались из особых пород мелкозернистого кварцевого камня или песчаника или же из искусственной смеси.

рис. 01 Принципиальная схема работы водяной мельницы с верхней подачей воды: 01 Большое водяное колесо, 02 Малое зубчатое колесо, 03 Шестерня на вертикальном валу

На соприкасающихся поверхностях бегуна и лежняка создавались достаточно сложные по конфигурации системы бороздок, обеспечивавших перемещение зерна и муки от центра жернова к его периферии, а также вентиляцию и охлаждение жернова

www.kommersant.ru

3.2. Водяные колеса и их эволюция

3.2. Водяные колеса и их эволюция

Для подъёма воды в оросительные каналы служили водяные колёса (первые простейшие гидравлические двигатели), использующие ее энергию. Первые водяные колеса начали применяться более чем за 3000 лет до н.э. в Египте, Китае, Индии и других странах (рис. 3.2). Сведения об их использовании приводятся в таких древних источниках, как «География» Страбона (63 г. до н.э. – 24 г. н.э.) в семнадцати книгах, «Десять книг об архитектуре» Витрувия (вторая половина I века до н.э.).

Витрувий так описывает водяное колесо:

«Вокруг вала устанавливается колесо, по своим размерам соответствующее высоте, на которую должна быть доставлена вода, вокруг него, по внешнему кругу, устанавливаются кубические ящики, которые делаются водонепроницаемыми при помощи смолы и воска. Когда колесо путём наступания приводится в движение, то наполняющиеся ящики поднимаются кверху и на обратном пути выливают своё содержимое в водохранилище».

Если течение реки достаточно сильное, то оно само может вращать колесо и усилия раба или животного можно заменить силой текущей воды. У того же Витрувия читаем: «В реках также устанавливаются водоподъёмные колёса, подобные вышеописанным, с той только разницей, что к ним с наружной стороны приделываются лопасти, которые, будучи увлечены течением воды, своим движением заставляют вращаться колесо и, наполняя при этом ящики водой и поднимая их кверху, без работы толкания, путём использования течения воды, сами вращаясь, выполняют необходимую работу».

На рис. 3.3 показано старинное сирийское водоподъёмное колесо – нория.

Древние греки поняли, что вращающееся водяное колесо может не только поднимать

воду, но и совершать другую полезную работу, если его ось соединить с каким-нибудь механизмом. От этой догадки оставался лишь шаг до изобретения водяной мельницы. И этот шаг был сделан. В Древней Греции и Риме водяные колеса уже использовались для вращения мельничных жерновов.

В те времена простое устройство водяной мельницы представлялось настоящим чудом, сродни «самостоятельно» открывавшимся дверям храмов и «беспричинному» появлению огня на жертвенном очаге. Но там эти действия, казалось, производили сами боги, а здесь, на водяной мельнице, самая простая и привычная земная работа – размол зерна – осуществлялась как бы сама собой, без монотонного и тяжелого труда рабынь, растирающих зерно между камнями (рис. 3.4).

Рис. 3.2. Китайское водочерпальное колесо

Рис. 3.3. Старинное сирийское водоподъёмное колесо – нория

Один из поэтов той эпохи – македонянин Антипатр Фессалоникский, живший в I столетии до н.э., – посвятил водяной мельнице оду:

Дайте рукам отдохнуть, мукомолки;
спокойно дремлите,
Хоть бы про близкий рассвет громко
петух голосил:
Нимфам пучины речной ваш труд
поручила Деметра; Как зарезвились они обод крутя колеса!
Видите? Ось завертелась, а оси
крученые спицы С рокотом движут глухим тяжесть
двух пар жерновов. Снова нам век наступил золотой:
без труда и усилий Начали снова вкушать дар мы

Деметры святой.

Рис. 3.4. Старинная водяная мельница

В древнем Риме уже во II в. водяные мельницы были распространены почти повсеместно, все больше и больше работ выполнялось с их помощью. Водяные колеса использовались и для выжимания масел, и для размягчения яблок, из которых приготовляли любимый римлянами напиток – сидр, с их помощью заполнялся водой знаменитый римский водопровод. А когда во время осады Рима остготы разрушили водопровод и «вечный город» остался без воды, император Вилезарий устроил прямо на Тибре огромные плавучие водяные колеса, служившие для ее подачи в город.

Наиболее древняя конструкция водяного колеса приводилась в движение давлением текущей воды на лопатки (ковши) в нижней его части.

До сих пор эксплуатируется водохранилище комплексного использования Бенде Эмир (Иран), имеющее тысячелетнюю историю.

Водяные мельницы и колеса довольно быстро распространились по Европе. В Западной Европе строились небольшие водохранилища для устройства водяных колес. Так, во Франции сохранились остатки каскада из 16 водяных мельниц вблизи г. Арля, построенных в III–IV вв. Широкое распространение водяные мельницы получили здесь в XI– XIV вв. В Англии водяная мельница появилась примерно в VIII в., а уже в 1086 году в Тренте и Северне были зарегистрированы 5624 мельницы.

Водяные колеса все время совершенствовались. Были придуманы довольно сложные устройства и передаточные механизмы, которые позволяли использовать силу воды не только для помола зерна, но и для производства самых различных работ. Водяные колеса вращают станки, приводят в движение кузнечные меха, помогают металлургам поднимать руду из шахт. Вот как в рукописи VIII в. описывается использование энергии небольшой реки:

«Сначала река наталкивается на мельницу…, потом ее зовут к себе сукновальни, находящи3 еся по соседству с мельницей… Опуская и под3 нимая тяжелые песты или – лучше сказать – молоты или деревянные ступы…, река осво3 бождает сукновалов от утомительной рабо3 ты… Быстрое течение реки приводит в движение большое количество водяных колес. Затем покрытая пеной река медленно дви3 жется далее… Здесь ее принимает общежитие братии, и она принимает деятельное учас3 тие в выработке того, что необходимо для обуви братии… Затем, мало3помалу распада3 ясь на множество рукавов, река суетливо кру3 жится, заглядывает в отдельные мастерские, тщательно отыскивая, где имеется надоб3 ность в ее службе: при варке, просеивании, вращении, растирании, орошении и мытье».

Водяные мельницы применялись и в Древней Руси. Об этом упоминается впервые в ХIII в. в ярлыке хана Менгу-Темира. В дарственную грамоту 1292 г. галицкого князя Льва Даниловича Спасскому монастырю включены водяные мельницы, а Дмитрий Донской в 1389 г. в духовном завещании назвал все принадлежавшие ему водяные мельницы. В 12 известных «Жалованных грамотах Черниговского князя Свидригайла» своим слугам в 1433–1444 г.г. также упоминаются водяные мельницы.

Эти мельницы весьма ценились и поэтому никогда не забывались в завещаниях. Так, в завещании князя Владимира Андреевича, написанном в 1440 году, говорится о водяных мельницах на реках Яузе и Неглинной. Как свидетельствуют летописи, на Неглинной реке в 1519 г. работали 3 водяные мельницы и одна толчея – устройство большого объема для толчения. (Как пишет В.Даль, «какова толчея, та3 ково и толокно»). Там же была выполнена и каменная плотина. Летопись сообщает: «Князь Великий Василий Иванович пруды копал и мельницу каменную доспел на Неглинке…». На Руси в старину строителей водяных мельниц называли водяными людьми.

В 1528 г. была построена водяная мельница на большой реке Волхов. Как записано в Новгородской летописи, «… и ограду сдела, и колесо постави, и камень жерновый постави, и камень нача и вертетися, тако видети, кабы ему и молоти». В ХVI–XVII вв. водяные мельницы строят в большом количестве также в отдаленных районах Урала, Сибири.

Описывая поселения Украины конца XVI века, А.Я Ефименко в своей книге «История украинского народа» (1906) отмечает, например, Побужье как «территорию с огромными удобствами и выгодами для заселения. Вол3 нистая поверхность с чрезвычайно плодо3 родной почвой была орошаема массою текучей воды, образующей превосходные рыбные пруды и в то же время очень удобной для устройства мельниц». Жители украинских поселений занимались и земледелием, но в данный период это был лишь второстепенный, побочный промысел, что доказывает ограниченное количество мельниц (млынов), которые всегда регистрировали в качестве важной статьи доходов.

Вскоре ситуация резко меняется. Диакон Павел Алеппский, сопроводавший летом 1654 года антиохийского патриарха Макария в путешествии по Украине, в описании приходит в восторг от кипучей жизненности страны. В частности, писателя приводили в удивление и восторг множество домашней птицы и животных, особенно свиней, огромные и разнообразные посевы, сады и огороды, рыбные пруды и мельницы с толчеями. В ХVII в. водяные мельницы получили широкое распространение на территории Украины.

Мельницы (млыны) становятся атрибутикой украинского пейзажа (рис. 3.5).

Вспомним, к примеру, «Наймичку» Т.Г. Шевченко («Придбали хутір, став і млин,…»).

Для приведения в движение водяных колес использовалась также сила прилива. Приливные мельницы появились в ХI в. на побережье Адриатического моря, а также в Англии и Франции. Так, в Англии в устье р.Дебен до сих пор работает мельница, первое упоминание о которой имеется в записях Вудбриджского прихода в 1170 г.

К более поздним временам относится сохранившаяся жалованная грамота Ивана Грозного, в которой упоминается о приливных

мельницах, построенных Никитой Павловым на берегу Белого моря в Усть-Золотице, а также в других местах.

Именно в средние века основным энергетическим источником во всех видах производства становится энергия воды. Привычными стали машины, которые при помощи энергии воды точили металлы, ткали полотно, пилили доски и волочили проволоку.

Уже в конце XII в. в Нюрнберге были широко распространены шерстобойни, в которых металлические пальцы для трепания шерсти приводились в движение водяным колесом. К 1351 г. относится изобретение первого вододействующего стана для изготовления железной проволоки. В рукописи Виллара де Оннекура 1245 года описана первая лесопилка, приводимая водяным колесом.

На оловянных рудниках Саксонии переработка руд происходила в мокрых толчеях, или «цвиттер-мельницах», впервые построенных в 1507 году. В них руда измельчалась до состояния взвеси пестами – деревянными бревнами, обитыми железом.

Поначалу каждый толчейный пест приводился в движение отдельным водяным колесом, причем вода, стекавшая с верхнего колеса, падала на приводное колесо, расположенное ниже. Позднее руду стали измельчать «пестами, которых в одном ряду иногда стоит более двадцати», о чем с восхищением сообщает Г.Агрикола в своей монографии «О горном деле и металлургии». Они приводились в движение одним-единственным водяным колесом, соединенным с трансмиссионным устройством. Эту роль выполнял стальной вал с жестко закрепленными дисковыми колесами, от которых приводные ремни шли к пестам. Песты равномерно поднимались и опускались один за другим.

На рудниках главной заботой была проблема водоотлива. В качестве движущей силы вода была незаменимым помощником рудокопа. Попадая в шахту, она становилась его лютым врагом, угрожала его жизни и мешала работать. Днем и ночью на мокрых, скользких шахтных лестницах по двое в ряд стояли водоносы, которые из рук в руки передавали друг другу кожаные ведра: пустые – вниз, полные – наверх. На водоотливе было занято до 200 человек в смену, а всего – 600. Из документов 1535 года видно, что водоотлив посредством кожаных ведер обходился в 14 тыс. гульденов ежегодно. Как текущие эксплуатационные расходы – сумма по тем временам прямо-таки чудовищная.

Рис. 3.5. Водяная мельница в Украине (с картины 1900 г.)

Одним из первых приспособлений для откачки воды на рудниках была водоотливная машина с черпаками, установленная в 1535 г. на руднике Виндельман и работавшая от водяного колеса. Её называли «Хайнцем». «Хайнц» представлял собой трубопровод из просверленных еловых брёвен с пеньковым канатом или железной цепью внутри. Для соединения брёвен друг с другом в широкую комлевую часть одного ствола вставлялась верхушка следующего. На канате были укреплены кожаные черпачки. Концы соединялись в бесконечное «ожерелье», которое поднимало вверх рудничную воду.

В 1553 году людей на водоотливе полностью заменила «швацкая машина», на которую смотрели как на новое чудо света. Название машина получила от места ее установки – рудника Шваца в Тироле, австрийские Альпы. Она представляла собой гигантское водяное колесо с двумя рядами лопастей (рис. 3.6). Последние располагались друг против друга, отчего колесо вращалось как вперед, так и назад. Размещалось оно над шахтой, в выемке, вырубленной в породе. С вала колеса опускались в шахту две цепи, которые поднимали наверх деревянные бадьи с рудой и породой и огромные, емкостью по 1400 л, мешки-черпаки с водой, сшитые из двух бычьих шкур каждый. В 1610 году заработала вторая водоподъемная машина. В 1650 году в Шваце установили новую водоподъемную машину с водяным колесом, имевшим 11 м в поперечнике. К 1740 году ее производительность была доведена до 13 тысяч кубических метров в сутки.

В 1550 году в Аугсбурге существовала очень сложная система городского водоснабжения: водяные колеса подавали воду при помощи архимедовых винтов на городскую водокачку, откуда она по разветвленной системе трубопроводов попадала в дома. Водоснабжение Лондона в течение 250 лет осуществлялось приливной мельницей, сооруженной в 1583 году немецким инженером Питером Морисом.

Постепенно конструкция водяного колеса совершенствуется, и оно становится основным двигателем в мануфактурном производстве, превращаясь в гидравлический двигатель, преобразующий энергию воды в механическую энергию, например, вращающегося вала.

Рис. 3.6. Швацкая машина

Рис. 3.7. Переливное колесо, использовавшееся для привода механизмов

а
б

Рис. 3.8. Водяные колеса с корытообразными лопастями а – подливное; б – переливное

Рис. 3.9. Водяные колеса: а – нижнебойное; б – среднебойное; в – верхнебойное

Волне послушны, лопасти стучат Стоящего над берегом колосса, И медленно тяжелые колеса Вращаются, одно другому в лад.

Так пишет о водяной мельнице итальянский поэт середины ХVII в. Бартоломео Дотти.

Не только размеры колес увеличиваются, сами колеса принципиально изменяются (рис. 3.7, 3.8). Они уже не просто плавучие, использующие энергию течения реки. Строятся специальные плотины, увеличивающие напор воды; вода с помощью каналов подается на колесо таким образом, чтобы полнее использовать ее энергию. Например, в широко известном мельничном колесе, поставленном в Тулузе во второй половине XVI в., лопасти были размещены винтообразно, так что поток «действовал и весом, и ударом» (чтобы использовались и потенциальная, и кинетическая энергия движущейся воды).

В ХVII–XIX вв. в эпоху промышленной революции большое количество водохранилищ строится в промышленных районах Западной Европы, а также России для водоснабжения, водного транспорта, обеспечения растущих потребностей в механической энергии за счет использования водной энергии. Водяные колеса широко применяются во всех видах производства на заводах, рудниках, приводя в движение насосы, молоты, воздуходувные меха, вагонетки, рудоподъемники и другие механизмы, обеспечивают снабжение водой городов.

Различаются три типа водяных колес, располагаемых на горизонтальном валу: нижнебойные (подливные), среднебойные и верхнебойные (переливные или наливные) (рис. 3.9). Применяемые колеса были тихоходны (до 4–10 оборотов в минуту) и в основном малой (до 20 л.с.) мощности.

Рис. 3.10. Мутовчатая мельница

Постепенно осуществляется переход к более производительным верхнебойным колесам, начали применять металл для валов и других деталей, увеличивался диаметр колеса для повышения мощности гидравлического двигателя.

В России в ХVI в. получает широкое распространение более быстроходное горизонтальное колесо с вертикальным валом (прообраз активной гидравлической турбины) – «мутовчатая мельница» (рис. 3.10).

Во Франции Р. Салем совместно с А. де Вилем в 1682 г. создали крупнейшую гидросиловую установку из 13 колес, диаметр которых достигал 8 м. Колеса приводили в действие 235 насосов, поднимавших воду из р.Сены на высоту 163 м. Эту систему, снабжавшую водой фонтаны королевских парков в Версале и Марли, современники называли «чудо Марли».

В первой половине XVIII в. строятся уже огромные водяные колеса. В Шотландии в Гриноке на большой бумагопрядильне у устья р. Клайд работало железное водяное колесо диаметром более 21 м и шириной около 4 м. На острове

Мэн в Англии было построено колесо еще большего диаметра. К середине XVIII в. водяные колеса распространились повсюду (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Водяное колесо XVII в.

В России в XVI в. на р. Лахоме в районе Вычегды действовала железоплавильня с плотиной и гидросиловой установкой для ковки железа.

В 1632 г. вблизи Тулы под руководством голландского мастера Виниуса был построен первый в России «чугуноплавительный и железоделательный» завод, машины которого приводились в действие от водяного колеса (рис. 3.12).

Рис. 3.12. Водяное колесо XVII в. с нижним подводом воды, приводящее в действие кузнечный молот и меха

 

Рис. 3.13. Схема действия гидросилового комплекса XVIII в. К.Д. Фролова: 1 – плотина; 2 – водозабор; 3 – водоподвод; 4 – водяные колеса; 5 – пилорама; 6 – рудоподъемник Екатерининской шахты; 7 – рудоподъемник Воскресенской шахты; 8 – главный ствол Екатерининской шахты; 9 – главный ствол Воскресенской шахты; 10 – цепной механизм рудоподъемника; 11 – штанги приводов насосов; 12 – насосы; 13 – Александровский штрек

В 1763–1765 гг. был построен каскад установок с водяными колесами на р. Кораблихе, а в 1783–1789 гг. на Змеиногорском руднике на Алтае изобретателем К.Д. Фроловым (1726–1800) был введен в действие комплекс из трех водоподъемных установок, в том числе с верхнебойным водяным колесом диаметром 17 м.

Плотина высотой 18 м, которая подняла воды р. Кораблихи, до сих пор выполняет свои

функции. Змеиногорский комплекс гидротехнических сооружений (рис. 3.13) поражает своими масштабами. Даже сейчас можно наблюдать исполинские искусственно созданные залы, в которых когда-то вращались колоссальные по размерам водяные колеса.

Эта установка была одной из самых совершенных для того времени. Как писал А.И. Порошин, руководивший алтайскими рудниками, К.Д. Фролов проявил «знак своей ревности и любопытства», приведя все механизмы «в совершенное действие водяной силой». В конце XVIII в. в России насчитывалось около 3 тысяч заводских гидросиловых установок, некоторые из них поражают своей рациональностью и мощностью.

В Эстонии гидросиловая установка Кренгольской мануфактуры на р. Нарове суммарной мощностью 6 МВт была в 1890 г. крупнейшей в мире.

В период XVII–XVIII вв. все возрастающую потребность развивающейся промышленности в энергии могло обеспечить только водяное колесо. Водяные двигатели становились все более мощными и более совершенными, их КПД достигал 60–70%. Однако не все производства можно было разместить у реки, при эксплуатации водяных колес возникали трудности, связанные с изменчивостью стока реки в течение года. Тихоходные водяные колеса требовали достаточно сложных передаточных механизмов для увеличения скорости вращения станков.

Изобретение парового двигателя и его триумфальное шествие с конца XVIII в. существенно снизило использование водяных колес в производстве XIX в. Возрождение водяного колеса на новой основе в виде гидравлической турбины произошло в XX в., когда наступила эпоха электроэнергетики и водяную мельницу заменила ГЭС.

energetika.in.ua

СРЕДНЕВЕКОВЫЕ КОРНИ ПРОМЫШЛЕННОЙ РЕВОЛЮЦИИ II

ПРОДОЛЖЕНИЕ
Начало здесь

Мельницы с катящимся жерновом отличались от мукомольных тем, что верхний камень катился по нижнему, а не вращался на нем, соприкасаясь всей плоскостью. Изобретенные в XI-XII вв. такие мельницы использовались для переработки маслин и получения из них масла или для переработки сахарного тростника. Рисунок заимствован из книги 1607 г. Витторио Зонка «Novo teatro di machine».

Применение водяных молотов постепенно расширялось. С тех пор как в Азии была изобретена бумага, ее исходный продукт — целлюлозу — получали вручную путем измельчения в воде пенькового или льняного тряпья. Технология изготовления бумаги в Западной Европе счала известна лишь в начале XII столетия. В конце XIII в. европейские производители бумаги значительно усовершенствовали технологию бумажного производства, механизировав операции получения целлюлозы с помощью рычажных молотов, которые не были известны ни китайцам, ни арабам. К началу XVII столетия таких бумагоделательных станков с приводом от водяного колеса только в Англии насчитывалось 38. В 1710 г. их было уже 200, а в 1763 г. — 350.

Бумагоделательная машина работала от вертикального колеса подливного типа. Кулачки (С) поднимали молоты (D, Ј), которые при падении совершали удар в процессе приготовления пульпы из тряпья. Остальные операции выполнялись вручную: пульпа переливалась в чан (О), процеживалась через сито, оставшаяся масса помещалась под пресс (F) для формовки листов. Полученные листы бумаги развешивали и просушивали. Рисунок взят из книги Георга Андреаса Ббклера «Theatrum machinarum novum», изданной в 1662 г.

На основе комбинации водяного колеса и кулачкового механизма в Европе частично была механизирована и такая важная отрасль, как производство железа. В раннем средневековье европейцы выплавляли железо в небольших горнах с обдувом горящей смеси древесного угля и железной руды мехами с ручным или конным приводом. Этот способ не позволял получать температуры, достаточно высокие для расплавления железа. Поэтому плавильщики были вынуждены почти ежедневно остужать печи и разбирать их, чтобы достать спекшуюся пористую массу (блум), представляющую собой смесь металлического железа и шлака. Для отделения железа от шлака блум приходилось поочередно нагревать и бить по нему молотом, постепенно освобождаясь таким образом от шлака. Блум, так же как и руда, нагревался в горне с принудительной тягой, создаваемой ручными мехами.

В кузницах XVI в. использовались мехи, приводимые в действие подливными колесами. С помощью таких мехов достигались высокие температуры в кузнечных горнах. Возвратно-поступательное движение обеспечивалось кривошипным механизмом. Рисунок взят из книги Агустино Рамелли «Le diverse et artificiose machine», изданной в 1588 г.

Переход на использование энергии воды оказал существенное влияние на производство бумаги и железа. Работающие от водяного колеса кузнечные молоты, появившиеся, видимо, в XI в., получили повсеместное распространение в XIV в. Кузнечные мехи, управляемые кулачковым механизмом и приводимые в действие водяным колесом, работали в кузницах уже в начале XIII в., а в XIV в. без них не обходился ни один кузнечный цех.

К концу XIV в. помимо кузниц такими установками начали оборудовать плавильные печи и цехи по производству железа, технология получения которого в свою очередь тоже претерпела существенные изменения. Мощные мехи теперь позволили получать более высокую температуру в плавильных печах, и железо в них плавилось до жидкого состояния. В поде печи стало возможным делать отверстие для выпуска металла. Старая технология, связанная с разборкой плавильной печи и освобождением блума, ушла в прошлое. На смену прежнему процессу порционного получения железа пришел новый — полунепрерывный, который был во много раз менее трудоемким. Энергия воды находила все большее применение в металлургии. К 1492 г. в районе немецкого города Зиген все 38 кузниц и цехов, выплавлявших чугун, были оборудованы водяными колесами.

Внедрение водяных колес и кулачковых механизмов видоизменило технологию производства и в других отраслях. На лесопильнях, например, эти устройства обеспечивали прямой ход продольной пилы; ее обратный ход осуществлялся за счет действия пружинного механизма. Описание таких механизированных лесопильных установок приводится в документах, относящихся к началу XIII в. По-видимому, эта технология быстро распространилась. Вырубка леса в районе Визилле на юго-востоке Франции в 1304 г. была предпринята отчасти из-за повсеместного появления лесопилен, оборудованных водяными колесами. Двумя столетиями позже водяные колеса с кулачковыми механизмами стали применять для подъема молотов, используемых при дроблении руды, а также для приведения в действие поршневых насосов, с помощью которых осушали шахты.

Другим механизмом, преобразующим вращательное движение в поступательное, был кривошипный механизм. В Европе кривошипный механизм появился несколько позже, чем в Китае, где он был известен уже во II в. В поздний античный период кривошипные механизмы, возможно, использовались в качестве приспособлений, облегчающих вращение жерновых камней вручную; в том виде, в каком он известен нам, кривошипный механизм стал применяться в Европе лишь в IX в. Свидетельством тому является содержащееся в утрехтской псалтыри описание кривошипного механизма, с помощью которого вручную вращали точильный камень. В позднем средневековье кривошипный механизм стали использовать вместе с водяными колесами и в некоторых случаях ими заменяли кулачковый механизм. За счет того, что этот механизм при его использовании совместно с водяным колесом в качестве привода насосов, лесопильных установок и кузнечных мехов задавал движение в двух направлениях, он имел значительные преимущества по сравнению с кулачковым, который обеспечивал только однонаправленное перемещение. Кривошипными механизмами снабжали и ручные захваты и волоки в волочильных станах, появившихся в XIV или XV в.

К XVI столетию в Европе по меньшей мере в 40 различных производствах использовалась энергия воды. Эта тенденция сохранилась и в последующие века. Примером может служить прядение шелка. Впервые энергию воды для механизации этого процесса стали использовать где-то между 1300 — 1600 гг. В шелкопрядильных станках приводимое в движение энергией воды веретено скручивало отдельные шелковые волокна в нитку. К концу XVII в. таких шелкопрядильных станков только в северо-восточной части Италии насчитывалось не меньше сотни. Огромный шелкопрядильный цех, построенный нар. Деруэнт в г. Дерби (Англия) в начале XVIII в. Томасом Ломбе, представлял собой многоэтажное сооружение, где работали 300 человек.

Большое подливное колесо заставляло вращаться два зубчатых колеса, посредством которых вращение в вертикальной плоскости преобразовывалось во вращение в горизонтальной плоскости. Жерновые камни размещались на верхней секции этого сооружения; мука ссыпалась в ящик, который располагался ниже — сбоку от зубчатых колес.

Между 1550 и 1750 гг. энергия воды находит все большее применение. Водяные установки используют для сверления дул пушек и мушкетов, обмолота зерна (вращающимися цепами), перемешивания смесей руды и воды и для размельчения исходного сырья при изготовлении стекла. Вращающиеся на ободе жернова нашли применение в таких новых процессах, как приготовление нюхательного табака, цемента, гончарной глины, пороха. В 1692 г. во Франции было 22 пороховых завода; некоторые из них по своим масштабам не уступали английским текстильным заводам конца XVIII и начала XIX в. В середине XVIII в. приводимые в движение водой молоты использовались для измельчения костей в производстве удобрений и растирания мела для приготовления известковой побелки. Тогда же для шлифовки стекла начали применяться сложные приводные системы, действие которых основывалось на использовании водяного колеса и системы рычагов.

Те же рычажные молоты, работающие от водяного колеса, которые в XII в. механизировали обработку конопляного волокна, к середине XVIII в. стали использоваться в льняной промышленности. До этого изготовление льняного холста полностью осуществлялось вручную. После уборки льна стебли растения выдерживали в воде, затем их вручную отбивали для отделения волокон. Из скрученных в нити волокон ткали ткань, которую после от-стирывания отбивали легкими деревянными молотками, тем самым уплотняя ее и делая более гладкой.

В конце XVII — начале XVIII в. европейцы механизировали некоторые из этих операций. Льнотрепальные станки, работающие от водяного колеса, имели деревянные лопасти, подобные лопастям вентилятора; с их помощью волокна отделяли от выдержанных в воде стеблей льна. Промывные станки для льняных тканей сочетали в себе водяное колесо и кулачковый или кривошипный механизм, с помощью которых приводились в движение стиральные деревянные доски с гофрированной поверхностью, между которыми пропускалось намоченное льняное полотно. Для отбивания ткани использовались колотильные станки с деревянными молотками и валками для протяжки ткани, также работающими от водяного колеса. Только в одном Ольстере (Ирландия) в период с 1700 по 1760 г. было построено свыше 200 льняных заводов, оборудованных станками с водяными колесами.

Начало промышленной революции конца XVIII в. обычно относят ко времени появления в Англии первых хлопкопрядильных фабрик. Известно, что до 70-х годов XVIII в. никакие процессы, связанные с производством хлопчатобумажных тканей, не были механизированы на основе водяных установок. В то же время энергия воды широко использовалась для механизации процессов в различных производствах, в том числе и в текстильном, но не связанном с хлопкопрядением. Как уже говорилось, станки с водяными колесами до 1770 г. широко использовались и для изготовления сукна из шерсти, и для скручивания шелковых нитей, и в производстве льняного полотна.

Хлопкопрядильное производство было не единственным, где в конце XVIII в. ручной труд стали заменять механизированные станки. Также не единственной была эта отрасль и по концентрации мощности. Мощность большинства первых станков для производства хлопчатобумажных тканей достигала 10-20 л.с. Начавшаяся в 90-х годах XVIII в. замена в хлопкопрядильном производстве водяных установок на паровые машины не принесла существенных сдвигов, поскольку мощность первых паровых машин не превышала 20 л.с. Даже позже, в 30-е годы XIX в., средняя мощность механизированных хлопкопрядильных станков не была выше 35 л.с. Нельзя сказать, что при использовании энергии воды такие мощности были недостижимы в период с IX до середины XVIII в.

Точных данных о мощности водяных колес не существовало до 1700 г. Однако по сохранившимся в документах многочисленным описаниям традиционных деревянных водяных колес, впоследствии замененных сначала железными колесами, затем водяными турбинами и, наконец, паровыми двигателями, можно приблизительно подсчитать мощность некоторых из них. Из различных источников — рукописей самих мастеров, технических описаний, энциклопедий и других документов — мне удалось собрать сведения о 40 таких колесах, как подливных, так и верхнебойных. По оценкам, основанным на этих сведениях, средняя мощность на валу не превышала 5-7 л.с. Таким образом, при совместной работе трех-четырех водяных колес среднего размера можно было получить примерно такую же мощность, какую имели английские хлопкопрядильные станки.

Такое групповое использование водяных колес практиковалось, хотя и не повсюду. Например, в IX в. монастырь Корбье близ Амьена (Франция) имел водяные мельницы с шестью колесами. В монастыре Ройямол в окрестностях Парижа был тоннель диаметром 2,5 м и длиной 32 м, в котором работало несколько водяных колес для помола зерна, дубления кож, изготовления сукна и выплавки железа. В 1136 г. монастырь Клерво близ г. Труа имел водяные колеса, предназначавшиеся для помола зерна, валяния сукна и дубления кожи.

В XIV столетии под Гран-Поном близ Парижа работали 13 мельниц. А еще раньше, в конце XII в., мельники Тулузы построили три плотины на р. Гаронна; самая большая из них — плотина Базакл — имела длину 400 м. На этих плотинах действовали 43 мельницы с горизонтальными колесами. К XIII в. разделение труда и капитала, характерное уже для первых британских хлопкопрядильных заводов, произошло и в Тулузе: мельницами стали владеть инвесторы, использовавшие наемный труд.

Комплекс из 14 водяных колес на р. Сене в Марли-ле-Ройе, в 14 км к западу от Парижа, был сооружен в 80-х годах XVII в. Комплекс развивал мощность на валу от 300 до 500 л.с., но полезно использовалось лишь 80-150 л.с., остальное терялось в насосах и тратилось на механическую передачу. Колеса качали воду, поднимая ее на акведук, расположенный на высоте 153 м над уровнем реки. Вода доставлялась к нескольким паркам дворца Людовика XIV.

Грандиозные комплексы водяных установок продолжали сооружать, в Европе и в последующие века. Один из них был построен в 80-е годы XVII в. фламандским инженером Р. Суалем в Марли-ле-Роенар. Сене по приказу короля Луи XIV, Плотина отводила воду к 14 подливным колесам, каждое колесо имело диаметр 11 м и ширину 2,3 м. С помощью сложной системы кривошипных механизмов, коромысел и связующих штанг колеса приводили в действие 221 насос. Установленные на трех уровнях насосы перекачивали речную воду на высоту 153 м в акведук, расположенный в километре от реки. Передаточный механизм, однако, был настолько громоздким и неэффективным, что мощность всех 14 колес в сумме составляла лишь 150 л. с.

С сооружением в Марли можно сравнить только бумажный завод Гранд-Рив в районе Овернь, на котором работало семь водяных колес и 38 молотов. В 20-х годах XVIII в. русские инженеры возвели огромную дамбу на Урале в Екатеринбурге; построенный на ней индустриальный комплекс использовал энергию воды, падающей с плотины. Он насчитывал 50 водяных колес, которые приводили в действие 22 молота, 107 мехов и 10 волочильных станков. В 1760 г. Британская королевская пороховая фабрика в Февершаме в графстве Кент имела 11 водяных колес. Примерно в то же время в Корнуолле был построен так называемый башенный двигатель; он имел 10 верхнебойных колес, установленных одно над другим и связанных посредством составных штанг с двумя большими шахтными насосами.

Говоря о групповом характере использования водяных колес, следует отметить, что вплоть до начала XIX в. их чаще сосредоточивали в каком-либо районе, а не на одном производственном объекте. Так, примерно в 1550 г. на территории Германии в районе Харц-Маунтэн началось сооружение сложного комплекса плотин, водохранилищ и каналов, подающих воду на водяные колеса, которые приводили в действие шахтные насосы, волочильные станы, установки для промывки руды, рудодробильные мельницы и мехи для плавильных печей. К 1800 г. эта система насчитывала 60 плотин и водохранилищ, и все это на территории в радиусе 4 км вокруг Клаустхале — центра промышленного рудоносного района. Самая большая из плотин этой системы Одертайх была построена из кирпича в 1714-1721 гг. и имела длину 145 м, высоту 18 м и ширину в основании 47 м. Из запруженных водохранилищ вода проходила по системе каналов общей протяженностью 190 км и подавалась на 225 колес. Общая мощность всей системы превышала 1000 л.с.

Технические сооружения, использующие энергию воды, получили распространение и в Новом Свете. На юге Боливии близ г. Потоси в Андах испанцы для разработки богатых серебряных залежей в 1573 г. приступили к строительству системы плотин, водохранилищ и каналов для подачи воды на рудодро-бильные водяные мельницы. В 1621 г. система включала 32 плотины, По главному каналу длиной 5 км вода подавалась на 132 дробильные мельницы, расположенные недалеко от города. Мощность всей системы составляла 600 л.с.

Из сказанного ясно, что механизированные хлопкопрядильные фабрики Англии конца XVIII и начала XIX в. не представляли собой нечто принципиально новое ни в смысле замены ручного труда машинами, ни в смысле концентрации больших мощностей. Замена физического труда человека техническими устройствами, использующими энергию воды, и групповое использование таких устройств началось задолго до того, как эти направления стали характерной чертой зарождающейся английской промышленности. Можно сказать, что британские текстильные фабрики просто ознаменовали собой кульминацию эволюционного процесса, зародившегося еще в средневековой Европе и даже раньше — в античную эпоху.

ЛИТЕРАТУРА

В. Gille. Le moulin a eau: une revolution technique medievale. // Techniques et civilisations. Vol. 3, pages I-15; 1954.

Norman Smith. Man and water: a history of hydro-technology. Peter Davies, Ltd., 1976.

Jean Gimpel. The medieval machine: the industrial revolution of the middle ages. Holt, Rinehart and Winston, 1976.

Terry S. Reynolds. Stronger than a hundred men: a histoiy of the vertical water wheel. The Johns Hopkins University Press, 1983.

Зворыкин А.А., Осьмова Н.И. История техники. — M.: Соцэкгиз, 1962.

Шухардин С.В. История науки и техники. Ч. 1. С древних времен и до конца XVIII в. — M.: 1974. Ч. II. С конца XVIII в. до начала XX в. — M.: 1976.
 

novijmir.livejournal.com

Кузнецы против историков. Где наковальни до 18 века?

У историков в силу гуманитарного мышления как всегда все просто: если кем-то когда-то написано и нарисовано, они как дети верят, что все так и было, например в 16-17 веках кузницы в Российской империи исчислялись сотнями, ассортимент железных изделий широкий, косы изготовить — гуано вопрос.

А вот у реальных кузнецов, коллекционирующих старые наковальни, наоборот, возник вопрос — где наковальни до 18 века? Вопрос даже ставится так: «а был ли мальчик»?

Напомню ход рассуждений, который заставил поинтересоваться состоянием кузнечного дела до 19 века. Прикидка количества лошадей и коров в Российской империи — заготовки сена на зиму, нужны косы. В конце 19 века в России только лошадей было более 20 миллионов, соответственно в то же время Вилейский завод, Артинский и другие делают косы миллионами, существует кустарное производство кос в селах, да еще импорт большой. В дискуссиях комментаторы и заводы 18 века приводили, и на деревенские кузницы уповали.

Заглянем еще дальше, в 17 век. Историки бодро пишут, например, в сборнике Очерки русской культуры XVII в. Часть первая. Материальная культура. Государственный строй \\ Под ред. А. В. Арциховского — Москва: Издательство МГУ, 1979 — с.352, глава Обрабатывающие промыслы и ремесло:

«Оборудование кузниц, где выделывались описанные предметы, было несложным. Оно состояло из одной или нескольких наковален, молотов, бородки, клещей, гвоздильни, зубил и насеки, «что железо разсекают» (Розыскные дела.., т. IV, с. 405.).

«Рост торгового значения Устюга начался с середины XVII в. В 40-х гг. XVII в. на торговой площади города насчитывалось более 20 лавок, амбаров и других торговых помещений. Изделия из железа и стали представляли основную отрасль ремесленного производства города. Устюжские кузнецы поставляли на рынок богатый и разнообразный ассортимент металлических изделий: молоты, клещи, наковальни, ножи, резцы, пилки, сверла, щипцы, серпы, сошники, косы, вилы, топоры, лопаты, заступы, скобы, гвозди, подковы, сковороды, котлы, замки, ключи, цепи и т. д.»

Ну и как там с массовыми археологическими находками кос, серпов и прочего ассортимента до 19 века? Историки объясняют это тем, что металл тонкий, не сохраняются они. А наковальни? Там-то металл самый толстый. И если кузниц было полно, то и наковален должно быть как грязи, они ведь тоже не вечные, ломаются.

При встрече с кузнецами, то есть с реальной действительностью, обламываются не только рога у наковален, но и у историков.

На форуме «Очень старые наковальни» кузнец, исследователь истории кузнечных производств Купряшин пишет: «Что касается раннего материала [до 18-19 веков], за 20 лет археологических работ в городе Твери и области не было найдено ни одной наковальни. Из центральной части России мне неизвестны подобные находки. У нас вообще стоит вопрос: «а был ли мальчик?». С наковальнями как с оружием — вроде все бились на мечах, а достоверных находок в центральной части России нет. Кроме европейских, в основном эпохи викингов и более поздних, полуторных и двуручных с чёткими европейскими аналогами. Русский меч под большим вопросом. Так же и наковальни до 18 века.»

Началось с того, что некто «Владимир Александрович» выложил фото своей новой «старинной наковальни», видимо оценив ее возраст по историческим книгам: «Думаю это 10 — 12 век»:

Купряшин объясняет: «Владимир Александрович, вашей «древнерусской» наковальне скорей всего чуть более ста лет. Такие прямоугольной формы использовались при изготавливании гвоздей и прочий мелочи. Интересно что их устанавливали в камень. Или как говорили старые мастера: «вделовали». Такая наковальня служила до 3 лет.»

Кстати, «вделовали» их в такие «кузнечные» камни, которым некоторые горячие головы готовы придать мистический или культовый характер только потому, что происхождение и предназначение их непонятно. Выемка в камне соответствует размерам нижней грани наковальни 10х10 см, общий вид камня, выемка крупно, масштабная линейка 20 см:

Так что старинная на вид наковальня сделана в начале 20 века. Первые цельнолитые наковальни появились в Европе в конце 19 века, а до этого наковальни были традиционно кованые с наваренным кузнечной сваркой отдельным «лицом», то есть рабочей поверхностью.

Купряшин в качестве примера приводит свои фотографии: «Эти наковальни выглядят век на 15, но увы это 20-30 годы 20 века. Отверстия в них использовали под установку оправки при изготовление болтов. Вторая используется в настоящее время под пробивку косы.» Масштабная линейка 20 см:

«Это мои фото. Тверская обл. Калининский район с. Васильевское — некогда центр гвоздарного производства, широко известный. У жителей села ещё сохраняются наковальни, вторая сверху и нижняя стоят на улице возле дома. Продавать отказываются категорически. Я сам занимаюсь исследованием кузнечных производств.»

Владимир Александрович отреагировал совершенно адекватно: «Спасибо. Купряшин, Шарап, с датировками надо аккуратно, это абсолютно точно и правильно.

Более того, скажу что инфа про промыслы, про соседство в России в начале 20 века развитых промышленных технологий с приемами и инструментами, не изменившимися со времен седой старины, заставляет о многом задуматься. Большинство этих найденных в России «старых инструментов» действительно продукт 19, максимум 18 века.

Когда я выложил фотки своего инструмента на одном американском форуме, то один эксперт сказал такие замечательные слова, что не надо путать старинный и примитивный инструмент. С датировкой наковален в Европе, Англии и Америке дело обстоит несколько проще, там всегда были разные марки, бренды, фирмы, по их лейблам и отличительным формообразующим признакам самой наковальни (наличие — отсутствие каких либо частей, отверстий) можно было с уверенностью датировать оную с точностью до десятка лет, если не до года. С точки зрения технологии, все так же подробно описано, традиционная европейская (английская, а затем и американская) наковальня, — это сваренная в кузнечную из нескольких частей тело с приваренной сверху плитой — «лицом».

Пока наковальни до 18 века не найдены, остается только рассматривать картинки, которыми историки иллюстрировали цитировавшуюся выше монографию о русской материальной культуре 17 века.

Фрагмент, на котором отчетливо видна наковальня с рогом, и полное изображение Ковки креста. Миниатюра Синодика XVII в. (ГИМ, отдел рукописей, Музейское собр., № 2908, л. 8).

Как относиться к таким картинкам, не имеющим материальных подтверждений? Пока не вижу веских причин отвергать версию такой же стилизации «под древность», как на современной миниатюре палехской шкатулки «Пчеловод»:

Тот, кто не знает ничего, может легко принять за древнее изображение, а тот, кто прочитал хотя бы краткую ретроградную истории пчеловодства, легко распознает рамочный улей — изобретение 19 века.

Кроме того, всегда стоит помнить слова американского эксперта: «не надо путать старинный и примитивный инструмент» и изучать технологии, инструменты и прочие предметы ближайшего прошлого 19-начала 20 века, прежде чем делать вывод о чудовищной древности найденного.

P.S. Небольшое дополнение для тех, кому все легко и просто на бумаге/клавиатуре.

Уже цитировавшиеся высказывания патентованных историков:

«Устюжские кузнецы поставляли на рынок богатый и разнообразный ассортимент металлических изделий: молоты, клещи, наковальни, ножи, резцы, пилки, сверла, щипцы, серпы, сошники, косы, вилы, топоры, лопаты, заступы, скобы, гвозди, подковы, сковороды, котлы, замки, ключи, цепи и т. д.»

Реальные кузнецы пишут: «Сделать наковальню весом даже всего 15 кг с рогом — это ОГРОМНАЯ задача. Я не представляю как ее может решить кузнец с подмастерьем или даже двумя.»

«Оборудование кузниц, где выделывались описанные предметы, было несложным. Оно состояло из одной или нескольких наковален, молотов, бородки, клещей, гвоздильни, зубил и насеки, «что железо разсекают» (Розыскные дела.., т. IV, с. 405.).

«Нехитрый инструмент деревенского кузница и, по совместительству, инженера»:

Легко высокомерно рассуждать о примитивности, нехитрости и несложности инструмента с позиций человека, живущего на всем готовеньком. Гораздо сложнее даже не сделать, а хотя бы просто представить как делали даже эти «нехитрые» инструменты и что в результате могли сделать с их помощью. Без них не было бы настоящего, пора менять гуманитарное мышление на техническое и все будет очевидно.

ИСТОЧНИК — http://tarzanka.net/archives/1882

cont.ws

Техника в 15-16 веках | История. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Во все эпохи основным показателем технического развития общества были те виды энергии и двигатели, которые исполь­зовались для приведения в движение механизмов. На пороге Нового времени главными источниками энергии оставалась физическая сила людей и животных, а также вода и ветер. Человеческие руки приводили в действие станки, гончарные круги, подъемные сооружения, рычаги. С помощью лошадей, волов, мулов и ослов перевозили грузы, обрабаты­вали землю, запускали насосы, крутили коловороты.

Распространенным и привычным двигателем было водяное мельничное колесо. В XV-XVI вв. его усовершенство­вали: горизонтальное колесо оснастили лопастями, а вертикальное — почти вдвое увеличили в диаметре (иногда до 10 метров), что значительно повысило их мощность. В бедных реками местно­стях использовали ветряные мельницы.

Голландские изобретатели придумали специальное приспособление, которое позволяло, вращая верхнюю движущу­юся часть ветряной мельницы, изменять наклон крыльев и ловить ветер в любом направлении. С тех пор использование мельницы заметно расширилось.

Подъемная машина. XVI ст.

X. Хессе. Добыча серебра в руднике. 1521 г.

Важным источником энергии явля­лось тепло, получаемое в основном от сжигания древесного угля. С развитием производства спрос на него постоянно рос, что вело к увеличению вырубки и даже к полному уничтожению лесов.

Возник дефицит древесины, а с ним появилась и проблема нехватки топлива. Во второй половине XVI в. выход нашли англичане, начавшие широко использовать каменный уголь. Он давал более высокую, по сравнению с древесиной и торфом, температуру горения, но при сжигании выделял зловоние и копоть.

Англичане научились в специальных печах выжигать из угля при­меси и превращать его в кокс. Последний широко использовался в отраслях с высокими температурами — в соле- и мыловарении, при изго­товлении черепицы и стекла. Это способствовало улучшению качества продукции и расширению производства, однако полностью кокс вытес­нил древесину лишь в XVIII в.

Раннее Новое время не отмечено значительными техническими открытиями. Происходило более масштабное использование крупных изобретений предыдущих эпох и усовершенствование имеющихся меха­низмов. Так, например, в массовое обращение вошел более крепкий металлический винт — важный элемент каждого механизма, передаю­щего энергию. Это способствовало улучшению организации производ­ства, в первую очередь в горнорудном деле. Шахты углубились до 300­-800 метров, воду из них откачивали насосами и помпами, приводивши­мися в движение уже не ручным трудом, а мощным водяным колесом. Руду поднимали наверх на ленточном транспортере с помощью коло­ворота. Для его обслуживания хватало двух человек, в то время как раньше руду выносили несколько сотен работников. Чтобы облегчить работу лошадям, нагруженные рудой вагонетки поставили сначала на деревянные, а затем и на металлические рельсы.

В XV в. была усовершенствована доменная печь, в которой осуществ­лялась выплавка металла. Усилился приток в печь кислорода, темпера­тура в ней поднялась настолько, что металл переходил в состояние жид­кости — чугун. Его разливали в формы, давали остыть и затвердеть, а затем переплавляли в железо или сталь высокого качества. Так произо­шел переход к современной перерабатывающей, или доменной, метал­лургии.

Львиная доля металлов шла на нужды оружейного дела.

Всю Европу охватывала речная сеть. Искусственные каналы соеди­няли реки и обеспечивали выход к морским портам. Скромнее были успехи наземного транспорта. Дороги оставались преимущественно грунтовыми и в ненастье становились в основном непроезжими. Товары по старинке везли на телегах и санях, хотя появилась и новинка — более подвижные тележки. Перевозка грузов, особенно на дальние расстоя­ния, стоила дорого, потому с XVI в. на главных торговых путях ее при­брали к рукам объединения извозчиков, владельцев лошадей. Стало больше почтовых станций, где меняли коней, давали ночлег и еду. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Исаак ван Шваненбург. Пряхи. XVI в.

Технические усовершенствования лучше всего приживались в новых отраслях — изготовлении зеркал, бумаги, книгопечатании, где не суще­ствовало давних цеховых традиций и суровых ограничений ремесленных уставов. Иногда нововведения проникали и в старинные отрасли: с XVI в. вошла в употребление колесная прялка с педалью, облегчившая и ускорившая труд ткача, а также станок для изготовления узорчатых тканей — гобеленов. Однако ремесленники боялись конкуренции и разорения и поэтому противились всему новому. Цеха внимательно следили не толь­ко за тем, чтобы отдельные мастера не ставили дополнительные станки и не превышали нормы изготовления продукции, но и за тем, чтобы они не применяли технические изобретения.

Не удивительно, что множество изобретений так и остались лишь на бумаге. Нередко талантливые проекты воплощались в жизнь через 200-300 лет после их создания. Сохранение цехового устройства с его сопротивлением техническим нововведениям тормозило дальнейшее развитие производства.

Вопросы по этому материалу:

• Каким образом совершенствовались технические изобретения предыдущих эпох?

• Каким было положение в аграрном секторе в XVI-XVII вв.?

• Что подталкивало ремесленные цехи к сопротивлению техниче­ским нововведениям?

worldofschool.ru

Кузнечное дело — эволюция от средневековья к современности

Еще 150 лет назад кузнечное дело было на пике своей популярности. Практически в каждом селе была мастерская, где изготавливали и чинили различные вещи. К примеру, в Москве в середине 19 века насчитывалось около 300 кузниц. А в таких центрах, как Киев или Донецк присутствовали школы по ковке металла, где были разработаны целые направления в кузнечестве.

С появлением и развитием машинной металлообработки развитие такого ремесла пошло на спад. Однако, в промышленности многие комплектующие и заготовки до сих пор проходят обработку ковкой. В 21 веке мелкосерийные поковки чаще всего носят художественный характер.

Как развивалось кузнечное ремесло на протяжении истории человечества и насколько изменились технологии?

Эволюция кузнечного ремесла

Первыми металлами, которые стал обрабатывать человек, были золото, серебро и медь. Позже появился более прочный сплав — бронза. Однако, длительное время основным способом металлообработки оставалось литье. Это было связано со свойствами материалов, проще было отлить нужный предмет в форме. Да и закалить такой металл было невозможно, так как при нагреве и быстром остывании происходил процесс опускания. Изделие становилось слишком мягким. Единственные похожие по технологии на ковку приемы применяли после отливки. Когда для придания однородности изделие проковывали, удаляя таким способом пустоты и раковины в металле.

В Древнем Китае были осуществлены первые попытки выковать бронзовые мечи. Для этого изначально изготавливали стержень из более мягкого материала, а по кромкам ковали режущие части из более прочного, но хрупкого металла. Однако, дальнейшего развития эта технология не получила ввиду своей сложности.

Но, наряду с этим, появился и такой прием как холодная ковка. Когда куску самородной меди придавали форму без предварительного нагревания.

Яркий образец холодной ковки — кинжал, найденный в гробнице египетского фараона Тутанхамона. Задолго до своего распространения он был изготовлен из метеоритного железа. Клинок выкован холодным способом без разогрева заготовки.

Настоящим прорывом в кузнечном деле стало появление железа. Стало понятно, что такой материал требует других способов обработки, чем бронза и медь.

Изначально использовали так называемое метеоритное железо, потом стали выплавлять его из руды. Как и первые металлы, железо изначально начали использовать для изготовления ножей и оружия. Однако и здесь попытки ковать такой металл не увенчались особым успехом.

Настоящим толчком в развитии кузнечного дела стало изобретение стали и ее приспособление под изготовление оружия и сельскохозяйственных орудий. Со стали и железа начали ковать различные предметы: цепи, кольца, доспехи и прочие.

Ковать сталь начали в различных точках мира. Например, часто кельтским мастерам приписывают изобретение «харлужной» стали. Когда несколько прутов различной по составу углерода стали скручивали и ковали, получая довольно прочные мечи. Такой же способ послойной сварки и проковки использовали и японские оружейные мастера.

В эпоху Средневековья на Европейском континенте были открыты залежи железа в Галлии (современная Франция) что привело к изобретению фосфоритной стали, как более дешевого аналога тигельной привозной. Стали появляться центры кузнечного ремесла, где в первую очередь производили оружие и доспехи.

В античные времена и Ранние Средние века кузница представляла собой простую хижину или даже землянку, построенную, как правило, на берегу водоема. Все работы проводились вручную молотами и на наковальне.

Интерьер старинной кузницы

В 16 веке средневековая кузница получила первые механизмы для упрощения работы — рычажные молоты, приводимые в движение силой воды.

На период позднего Средневековья кузнецы изготавливали практически все изделия из стали, начиная со сложных закрытых доспехов до обычных лошадиных подков. Появилось такое понятие как кузнечный цех, когда в процессе изготовления принимало участие множество подмастерьев. Производство стало более массовым.

Пика своего развития кузнечное дело достигло в 18 веке, многие образцы изделий мастеров того времени дожили до нашего времени. Кузнечная мастерская стала превращаться в фабрику.

В 19 веке с появлением паровых двигателей устройство кузницы стало еще более сложным. Появилось оборудование, работающее на силе пара, гидравлические молоты, прокатные станы. Изготовление вещей и оружия было поставлено на массовый поток.

В начале 20 века появились технологии сварки и машинного производства и ручная ковка отошла на задний план. Однако, кузнечные приемы нашли широкое применение в промышленности и современной металлургии.

Русское кузнечество

На Руси, как и в Западной Европе, кузнечество занимало почетное место. Мало того, кузнечное искусство получило свои направления и стили, отличимые от заграничных образцов.

Вследствие особенностей добычи железа, металлургия отделилась от металлообработки еще в раннее Средневековье. Раньше, чем в Европе, русские кузнецы стали обрабатывать и углеродистую сталь. Все режущие кромки инструментов и оружия производили с использованием этого материала.

Кузнечное мастерство ремесленников давало все предметы обихода, от серпов и кос до иголок и рыболовных крючков. Отдельную обособленную группу на Руси занимали оружейники, производящие высококачественное оружие.

Древнерусский меч

Огромный толчок развитию кузнечного дела дали реформы Петра Великого, который быстрыми темпами начал развивать промышленность в стране. Мастерские превращались в целые фабрики, использующие технологии ковки металла. От обычных ремесел кузницы перешли на массовое производство.

В начале 20 века в российской империи кузница была практически в каждом населенном пункте. Центрами стали Москва, Петербург, Киев и другие.

Индустриализация в СССР практически уничтожила отдельные кузнечные мастерские, но зато ковка получила новый виток своего развития.

Ковка в современном производстве

Ковка на металлообрабатывающих предприятиях и в машиностроении сегодня остается одним из основных процессов технологической цепочки. Именно с помощью мощного кузнечного оборудования обрабатывают многотонные детали и их элементы. Также одна из разновидностей ковки (штамповка) позволила сделать выпуск многих вещей массовым и дешевым.

Современное кузнечное производство использует следующие технологии.

• Горячая и холодная штамповка.
• Прессование и обжимка.
• Волочение.
• Прокатка.

Горячая и холодная штамповка

Это процесс придания формы заготовкам по готовому стандартному образцу. То есть все те операции, какие раньше выполнял кузнец по приданию нужной конфигурации и объему детали, сегодня на предприятиях выполняют штамповочные станки.

Различают следующие виды промышленного штампования — листовую и объемную штамповку.

В первом случае, например, пробивают отверстия в листах металла, получая перфорированные поверхности.

Во втором варианте — выпуск любых объемных деталей и элементов как холодным, так и горячим способом.

Использование такой технологии позволило сократить расходы материалов и затраты времени на изготовление.

Прессование и обжимка

Прессование также происходит от кузнечной технологии, хотя сегодня и отделилось от этого процесса полностью.

Ранее, до появления механизации, кузнец проводил уплотнение и изменение формы детали вручную путем так называемого приема обжимки. Когда вся поверхность металла проковывалась.

Пример работы гидравлического пресса можно посмотреть на видео:

Сегодня на металлообрабатывающих предприятиях это делают многотонные прессы, которые способны за короткий отрезок времени отформовать и уплотнить многотонный элемент.

В небольших кузнечных мастерских также применяют технологию прессования с использованием механического или гидравлического оборудования.

Волочение

Пример волочения

Технология, которая также произошла от кузнечных способов металлообработки. Она позволяет способом протягивания деталей круглого сечения через отверстие сделать ее диаметр меньшим.

Также формовка круглых элементов происходит и ковочным способом. Для этого используют различные машины (ротационные), где процесс практически автоматизирован.

С помощью такой техники получают различные трубы и прокат круглой или фасонной формы. А также заготовки для дальнейшего изготовления валов.

Прокатка

Этот способ позволяет изготавливать так называемый металлопрокат, список наименований которого довольно большой, начиная от арматуры и заканчивая стальными трубами.

То, что ранее выполнял кузнец, сегодня делает прокатный стан, производя стандартизированную продукцию, поступающую в дальнейшую обработку и строительство.

Технологически это делается путем протаскивания разогретых металлических заготовок сквозь валы прокатного оборудования.

Как и при ковке, такой способ металлообработки позволяет получить требуемую форму и нужную структуру материала.

Ковка

Ковка в промышленности происходит с использованием различного оборудования и ковочных машин.

При этом габариты обрабатываемых деталей порой достигают значительных размеров и веса.

Современная ручная ковка

Несмотря на появление различных современных способов изготовления металлических элементов, ручная ковка не утратила своей актуальности и популярности. Особенным спросом пользуются изделия художественной ковки, которые использую в интерьере и ландшафтном дизайне.

Современная ручная ковка использует как старые технологические приемы, так и новые, с использованием машин.

Донецкий парк кованых фигур

В частных кузницах устанавливают гидравлические молоты, ускоряющие процесс обработки, а также оборудование для нарезки, сверления и прессования деталей.

Ярким примером современной ручной ковки служат изделия, установленные в Донецком парке кованых фигур. Здесь установлено более 200 фигур, сделанных кузнечным способом.

Обучиться современному искусству ковки можно тремя основными способами.

• Поступить в специализированное учебное заведение.
• Устроиться учеником к мастеру.
• Обучиться самостоятельно.

Учебные заведения есть во многих городах России: Москве, Коврове, Чебаркуле, Красноярске, Санкт-Петербурге, Барнауле и других. В Украине центрами кузнечества остались традиционно: Киев, Донецк и Львов. Также неплохим вариантом обучения станет работа с мастером. Самостоятельно можно довольно неплохо изучить основы кузнечного дела, информации сегодня очень много, но главное — это постоянная практика.

Кузнечное дело за тысячелетия прошло огромный путь эволюции от простейших способов формовки холодного металла до сложнейших станков и машин. Однако, до сих пор ручная ковка остается актуальной.

А что вы можете добавить к этому материалу? Поделитесь своим мнением в блоке обсуждений к этой статье.

wikimetall.ru