Раздел 5. От ремесла к мануфактуре
Ветер и вода служат человеку
Использование силы воды
В первой русской печатной газете «Ведомости», издававшейся при Петре I, часто встречается упоминание о мельницах, но в непривычных нам значениях: «бумажные мельницы», «мельница для валяния сукон», «пильная мельница», «пороховая мельница». Такие понятия были свойственны не только русскому языку. Дело в том, что устройства, использующие силу ветра и воды и применявшиеся ранее только в мукомольном деле, стали использоваться и по другому назначению. В XVII—XVIII вв. во всех европейских языках мельницами стали называть не только разнообразные установки с ветряными или водяными двигателями (иногда с мускульными или конными приводами), но и предприятия, где применялось такое оборудование. В Англии и поныне словом mill обозначают как мельницу или дробилку, так и завод, фабрику.
Водяные двигатели в мануфактурный период получили распространение во всех отраслях производства: при переработке сельскохозяйственных продуктов (в мукомольном деле, на крупорушках, маслобойках и т. д.), в текстильной промышленности (на шелкокрутильнях, сукновалках), а также на лесопилках, при производстве бумаги, пороха и т. п. Особенно важное значение приобрели они в горном деле и металлургии, где их использовали для откачки воды из шахт, для промывки и дробления руд, для приведения в движение воздуходувных мехов, обслуживающих доменные печи и горны, для обслуживания молотов и сверлильных машин и т. д.
Водяными двигателями служили вертикальные деревянные водяные колеса с лопатками. От прошлых эпох мануфактурный период унаследовал подливное колесо, называемое также нижнебойным, т. к. вода поступала на лопатки колеса снизу. Затем появились среднебойные (в этом случае вода по желобу подавалась на середину колеса) и, наконец (примерно с XVI в.), верх- небойные, или наливные, колеса. Последний вид водяного колеса был лучшим: увеличивая диаметр колеса и размер лопаток, можно было обеспечить поступление на них большего количества падающей воды, поднятой плотиной на значительную высоту, а значит, сделать их более мощными. Однако установка верхнебойного колеса требовала много труда и средств, особого технического искусства. Использовать естественные водные потоки в этом случае обычно оказывалось невозможным. Постройка вододействуюших заводов начиналась с плотины, которая сооружалась из земли, глины, камней и порой достигала весьма значительных размеров. В каждой плотине устраивались «ларевой» (рабочий) прорез — для поступления воды в систему «ларей» (деревянных лотков), направлявших воду к водяным колесам, а также «вешнячный» прорез — для сброса излишних вод во время паводков.
В России мастера-гидротехники XVII—XVIII вв. пошли по пути создания более совершенных вододействующих колес верхнебойного типа. В Западной Европе применялись водяные колеса всех трех типов (во Франции преимущественно нижнебойные). Диаметр колес составлял от 2,5 до 5,5 м, но в отдельных случаях создавались колеса значительно большего диаметра. Так, в конце XVII в. была построена водоподъемная установка в Марли (под Парижем) для обслуживания фонтанов с 14 нижнебойными колесами, каждое диаметром 12 м. Однако наивысшим достижением гидротехники мануфактурного периода была созданная в 70—90-х годах XVIII в. выдающимся конструктором К. Д. Фроловым Змеиногорская вододействующая система на Алтае. В гигантских подземных камерах, расположенных каскадом, вода совершала общий более чем двухкилометровый пробег и последовательно приводила в движение верхнебойные водяные колеса, предназначенные для откачки шахтных вод, подъема руды и т. д. Самое большое из этих колес (прозванных «слоновыми») имело 17 м в диаметре. Кроме того, водяные колеса Змеиногорска приводили в действие большое количество сложных рудообогатительных и золотопромывочных устройств.
Возможности всех видов двигателей, применявшихся в мануфактурный период, были ограничены. Мысль изобретателей того времени работала над тем, чтобы отыскать двигатель, универсальный по своему применению, не зависящий от места его работы, например от наличия водных потоков. Вначале многие из них пошли по пути несбыточных поисков вечного двигателя, т. е. такой машины, которая, не получая извне никакой энергии, сама по себе способна действовать неограниченное время (пока не испортятся ее детали) и производить полезную работу. Мечта о создании вечного двигателя (лат. mobile) родилась еще в XII в.
В мануфактурный период было выдвинуто множество проектов вечного двигателя. Их авторами были даже видные деятели науки и техники — от Дж. Кардано до И. П. Кулибина. В 1775 г., еще до открытия закона сохранения энергии, в свете которого стала окончательно ясна нелепость идеи перпетуум мобиле, Парижская академия наук приняла решение не рассматривать любые проекты этого рода, как противоречащие здравому смыслу. Впрочем, несмотря на все доказательства невозможности создания вечного двигателя, эта «мечта-тиран», как называл ее Кулибин, очень долго не оставляла изобретателей.
Текстильное производство
Одним из потребителей двигателей, использующих силу воды, было текстильное производство. В данном виде производства по сравнению с ремесленным периодом было сделано немало нововведений. Это относится, прежде всего, к шелковой промышленности. Еще в XIV столетии в итальянском шелковом производстве стали распространяться «крутильные мельницы», первоначально с ручным приводом. В трудах итальянского конструктора Витторио Цонка (начало XVII в.) описываются уже довольно сложные шелкокрутильные вододействующие установки. В начале XVIII в. подобные машины были освоены в Англии, а затем во Франции.
В XV столетии появилась самопрялка с ручным приводом, позволяющая осуществлять одновременно крутку и намотку нити. Изобретение немецким мастером Юргеном самопрялки с ножным приводом относится к 1530 г. В 1589 г. английский изобретатель У. Ли изобрел вязальную машину с ножным приводом.
В том же XVI в. был создан ленточный станок, способный одновременно ткать несколько лент. В ткачестве продолжало господствовать применение горизонтального ткацкого станка с навоями (валами для навивания нитей основы и готовой материи), бердом (гребнем для разделения нитей основы) на качающейся раме (батане) и ремизками (подвижными приспособлениями, поднимающими и опускающими соответствующие нити основы). Последовательное поднятие ремизок производилось посредством нажимания ткачом педалей. Ручная прокидка челнока ткачом обусловливала узость тканой полосы.
В XlII в. в Севилье и Каталонии (Испания), по сведениям кардинала Барбериша, было установлено 16 тысяч высокопроизводительных ткацких станков, на которых изготовляли шерстяные ткани высочайшего качества. Подобные станки вывозили также в Византию, Египет и Грецию. Во Флоренции была восстановлена древняя технология изготовления пурпурных красителей из насекомых. Ткани сатинового переплетения начинают производить в Италии, Испании и Португалии.
В начале XVI в. в Италии, Швейцарии, немецких и некоторых других государствах стали выделывать ткани из смеси хлопчатобумажной и льняной пряжи. В XVII в. в Ланкашире (Англия) возникли первые хлопчатобумажные предприятия. В течение XVIII в. ситценабивное производство распространилось в Нидерландах, Швейцарии, германских государствах, Франции и Англии.
Изобретения в текстильной промышленности. До середины XVIII в. в шелковом и ленточном производстве мастера-вязальщики шли по пути усовершенствования вязального станка Ли. К 1714 г. подобных станков в Англии насчитывалось до восьми тысяч. Однако все усовершенствования вязального станка не могли оказать существенного влияния на уровень текстильной промышленности в целом.
Положение изменилось, когда рабочие машины нового типа получили распространение в хлопчатобумажном производстве. Прежде всего, сюда можно отнести изобретение в 1733 г. «самолетного» челнока для ткацкого станка, принадлежащее Дж. Кэйю — ткачу и механику. Ручная переброска челнока с одной стороны станка на другую приводила к необходимости ткать лишь узкое полотнище. Дж. Кэй ввел особое приспособление, посредством которого ткач мог перебрасывать челнок между нитями основы произвольной ширины, дергая за шнурок. Это изобретение в значительной степени ускорило процесс ткачества.
Повышение производительности ткацкого станка вызвало, в свою очередь, необходимость усовершенствований в прядении. В 1733-1735 гг. талантливый конструктор Дж. Уайетт и его компаньон Л. Поль построили прядильную машину нового типа, в которой пальцы прядильщика были заменены несколькими парами вытяжных валиков. Машина была рассчитана на двигательную силу животных. Однако она не получила распространения, оставшись лишь первым опытом создания устройства «прясть без помощи пальцев».
Вопросы и задания:
1. Почему, несмотря на свои достоинства, верхнебойное колесо не вытеснило окончательно другие виды водяного двигателя?
2. Чем можно объяснить факт, что наиболее заметные изменения в текстильной отрасли произошли в шелкопрядении?
3. Используя данный текст, установите, какие ремесленные специальности были связаны в мануфактурный период с текстильной промышленностью. Есть ли в вашем городе улицы, название которых связано с текстильным ремеслом?
4. Составьте список изобретений в текстильной промышленности мануфактурного периода.
5. Составьте логическую схему, раскрывающую связь между прогрессом двигателей и развитием текстильного ремесла.
