Музей гидроэнергетики

Колеса становятся все больше и больше

Ветряные мельницы также недолго оставались просто приспособлениями для перемалывания зерна. В 1582 го­ду появляется первая маслобойка, в 1586 — бумагоделательная, а в 1592 году — лесопильная мельница, приводимая в движение ветром. Но лишь в Голландии, где преобладают реки с медленным течением, ветряные мель­ницы стали основой энергетической базы. Можно сказать, что Голландия самим своим существованием обязана ветряным мельницам: ведь большая часть территории Нидерландов («Низменной страны» в буквальном пере­воде) лежит ниже уровня моря. Именно ветряные двигатели дали возможность провести грандиозные работы по осушению болот и откачке воды. Сила ветра была противопоставлена силе другой стихии — морской, постоянно угрожавшей затопить землю маленькой страны.

Наиболее удачную конструкцию ветряной мельницы еще в XVII веке предложил голландец Ян Андриаансзоон, который использовал силу ветра для осушения залитых водой земель. С помощью этой ветряной мельницы (впоследствии во всем мире ее стали называть «голландской») он осушил 27 озер, заслужив у соотечественников почетное прозвание «Леегватер» — «опустошитель вод».

Великие географические открытия, успешно развивающаяся торговля потребовали увеличения производства товаров, невозможного без развития техники. А это вело к разделению труда, к появлению мануфактур, новых машин и двигателей. Накопление новых практических знаний в XVI—XVII веках привело к неслыханным взлетам человеческой мысли. В это время созданы основы современной науки.

Может быть, никто так ярко не воплотил в себе дух Возрождения, как великий художник и гениальный инженер Леонардо да Винчи.

«Мудрость — дочь опыта,— утверждал Леонардо, пристально изучая, внимательно исследуя окружающий мир,— опыт никогда не ошибается, ошибаются только суждения ваши, которые ждут от него вещей, не находящихся в его власти».

Он живо интересуется производством различных изделий, и в его записных книжках появляются эскизы и схемы изобретений, которые должны помочь зарождающейся промышленности: цепные силовые передачи, станок для насечки напильников, многочисленные ткацкие машины. Не обошел он своим вниманием и машины энергетические. В его записях находим мы эскизы тепловых двигателей, он предлагает новый тип мельничного колеса — с вертикальным валом и закругленными ложкообразными лопастями, его перу принадлежит чертеж так называемой голландской ветряной мельницы.

Возрождение вызвало к жизни неведомые ранее организации — научные академии. Начало этому движению было положено в Италии. В Неаполе еще в 1560 году была организована Академия тайн природы. В Риме действовала Академия Линчей — Академия Рысьеглазых, членом которой был великий Галилей, во Флоренции се­мейство Медичи создало собственную Академию Чименто — Академию опыта. В 1662 году было образовано Лондонское Королевское общество, которое, правда, давно уже существовало как некий «невидимый колледж». Еще в начале века в Лондоне возник кружок ученых, регулярно собиравшихся для обсуждения научных проблем. «Мы,— рассказывал один из членов этого кружка,— оставили в стороне вопросы богословские и политические и занимались рассмотрением и обсуждением исследований по естествознанию и смежным с ним наукам, как-то: физике, анатомии, геометрии, астрономии, мореплаванию, статике, магнетике, химии, механике и естественноисторическим опытам, знакомясь с состоянием этих наук дома и за границей». С 1666 года приобрела официальный статус Парижская Академия. По указу Петра I в России в 1724 году основывается Петербургская Академия наук.

Огромны были успехи, достигнутые объединенными усилиями ученых в познании мира, в создании основ всех современных знаний. Именно в те годы были заложены основы современной математики, физики, химии. И все же основные достижения техники того времени обязаны своим происхождением не столько ученым и науке, сколько кропотливому труду искусных изобретателей — самоучек.

Особенно велики были достижения в технике горного дела, в добыче разнообразных руд и полезных ископаемых. Но это были одновременно и самые энергоемкие, если использовать современную терминологию, производства. Нужно было поднять добытую руду или уголь из шахты, все время откачивать заливавшие разработку грунтовые воды, постоянно подавать в шахту воздух, и еще много самых разнообразных и очень трудоемких работ требовалось для того, чтобы не остановилась добыча. И, прежде всего, был необходим источник энергии. Водяное колесо для этого было незаменимо.

Ванноччо Бирингуччо, который руководил металлургическим заводом в Сиене, в своей книге «Пиротехника», вышедшей в XVI веке, описывает довольно большое водяное колесо: «Некоторые пользуются колесом с ковшами 6, 7, 8 локтей в диаметре, в зависимости от местонахождения и количества воды».

Но не только размеры колес увеличиваются, сами колеса принципиально изменяются. Это уже не просто плавучие колеса, использующие течение 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 века, лопасти были размещены винтообразно, так что поток «действовал и весом, и ударом» (то есть, чтобы использовалась и кинетическая, и потенциальная энергия движущейся воды).

Именно в эти годы началась публикация трудов по технике, в которых описывались водяные колеса, воздуходувки, самые разнообразные мельницы. В 1556 году появилась книга Агриколы «О горном деле и металлургии». Этот труд посвящен описанию разнообразных колес различного назначения, приводимых в движение водой или лошадьми. Самое большое колесо, известное Агриколе, имело диаметр свыше 10 метров, причем оно могло вращаться в разные стороны в зависимости от того, в какой ряд лопастей направлялась вода.

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 осуществлялось приливной мельницей, сооруженной в 1582 году немецким инженером Питером Морисом. А когда Людовик XIV решил украсить сады Версаля роскошными фонтанами, на Сене, в Марли пришлось построить грандиозную установку, состоявшую из 14 водяных колес по 8 метров в диаметре каждое, с общей шириной в 34 метра, которые приводили в действие 235 насосов при помощи громадных балансиров, рычагов и зубчатых колес.

На Руси реки Москва и Яуза вертели колеса многочисленных водяных мельниц, приводивших в действие не только мукомольни, но и сафьянный и пушечный заводы, металлические и металлургические предприятия.

Еще в грамоте подольского князя Александра Карпатовича, в 1375 году, а затем в 1389 году, в завещании князя Дмитрия Донского, упоминаются водяные мельницы на реках Яузе и Ходынке. Видимо, мельницы весьма ценились, поскольку 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 году работали три мельницы и одна толчея. Там же, на Неглинной, была насыпана и каменная плотина. Летопись сообщает: «Князь Великий Василий Иванович пруды копал и мельницу каменную доспел на Неглинке...»

В 1632 году вблизи Тулы под руководством голландского мастера Виниуса был построен первый в России «чугуноплавильный и железоделательный» завод, машины которого приводились в действие от водяного колеса.