Алексей Боголюбов - Творения рук человеческих (Естественная история машин)

Параллельно шло совершенствование пороховых смесей в Западной Европе. Изобретателями пороха считали естествоиспытателя Роджера Бэкона, монаха Бертольда Шварца, а также некоторых алхимиков. Так же, как и на Востоке, здесь в начале XIV в. появляется огнестрельное оружие. Уже в середине XIV в. англичане под предводительством короля Эдуарда III обстреляли город Кале. Одновременно огнестрельное оружие попадает и на Русь, сперва с Запада, а затем и с Востока. Соответственно образуются и военные термины «гарматы» и «тюфяки». Спустя столетие строились пушки весом до 300 кг из железных полос, сваренных в полый цилиндр и скрепленных обручами.

Однако результативность нового оружия была небольшой. Так, известно, что во время обороны Галича осаждавшие применили артиллерию. «Но ни во что же бысть се им, — писал летописец, — божиею благодатию не убиша бо никого же...» Так было не только на Руси: первые пушки если и убивали коголибо, то в первую очередь пушкарей. Все это привело к необходимости создания новой технологии: от сварки полос перешли к отливке и к сверлению заготовок. Таким образом, можно считать, что рядом с поршневым насосом именно пушка стоит у колыбели паровой машины.

Так в жизнь человека вошли машины непрерывного и дискретного действия. Казалось бы, между ними нет точек соприкосновения, однако это не так. Обработка орудийных и ружейных стволов стимулировала развитие металлообработки и подъемной техники. Повысилась роль металла: части машин начинают делать не только из дерева, но и из металла.

В целом производство машин зависело от качества материалов и от их наличия. Но дело не только в этом. Видимыми и невидимыми нитями само конструирование машин уже во времена их затянувшейся юности связано с естествознанием, математикой, искусством — со всеми направлениями развития человеческой культуры.

На протяжении нескольких столетий, которые в истории Западной Европы обычно называются средними веками, или эпохой феодализма, происходили рост ремесленного производства и расширение рынка. В конце XIV в. в Италии появляется новая форма производственного объединения, основанного на ремесленном труде, — мануфактура. На протяжении следующего века мануфактуры распространяются в других странах Европы. Энергетической базой мануфактур продолжают оставаться труд человека, сила животных, вода и ветер, а основной машинной структурой—мельница. Таким образом, главным назначением машин оставалась замена физической силы человека, и лишь на самых элементарных операциях начали применяться прообразы технологических машин.

В середине XV в. турки, сломив сопротивление защитников Константинополя, овладели этим последним оплотом Византийской империи, и бежавшие от завоевателей ученые принесли с собой в Италию рукописи творений греческих писателей и ученых. В конце XV в. Христофор Колумб после длительного путешествия через Атлантический океан увидел землю, позже ее назвали Америкой.

Таковы были те события, которые определили начало эпохи, получившей название Ренессанса, или Возрождения. Интерес к научному наследию древних повысил интерес к науке вообще. Начинается постепенный отход от всеобщего языка науки — латинского к новым языкам. Появляются сочинения по технике, среди них видное место занимают разного рода собрания или «Театры машин», составленные техникамипрактиками. «Театры машин» представляют собой описание известных автору машин, иногда собственных его изобретений.

Одним из самых выдающихся изобретателей эпохи Возрождения был Леонардо да Винчи — художник, архитектор, инженер, механик-практик и экспериментатор, хотя многие из его экспериментов были выполнены лишь на бумаге. Правда, его рукописи долгие годы лежали под спудом, и лишь в конце прошлого века началась их публикация, но все же они не остались в стороне от главного пути технического прогресса. У Леонардо было много учеников, знакомых с его идеями и сотрудничавших с ним. А если обратиться к публикациям XVI в. по технике, то сразу станет видно, что многие авторы были знакомы с проектами и идеями Леонардо.

Изобретательский гений Леонардо был подкреплен обширными техническими знаниями. Он как бы сразу, во всех ее составляющих видел будущую машину. Он знал практически все разновидности зубчатых зацеплений, кулачковые, гидравлические и винтовые механизмы, передачи с гибкими звеньями... Он изобрел несколько типов экскаваторов и продумал организацию земляных работ одновременно на нескольких горизонтах. Он изобрел несколько гидравлических машин, в том числе тангенциальную турбину, прядильный и волочильный станки, станок для насечки напильников, приспособления для нарезки винтов, прокатный стан, станок для свивки канатов. Некоторые из его изобретений настолько опередили свое время, что остались недоступными для техники той эпохи. Сюда можно отнести центробежный насос, гидравлический пресс, огнестрельное нарезное оружие.

Вплоть до конца XVIII в. основное назначение машин остается одним и тем же — замена физического труда. Но появляются уже технологические машины, целью которых является замена действия руки человека, и именно развитие этих машин привело к промышленной революции. В XV в. была изобретена рогулька для ручной прялки. В XVII в. получили распространение самопрялки с ножным приводом. Весьма древним по своему происхождению является токарный станок. Он был известен уже около 500 г. до н. э. Со временем он становился совершеннее, росла его производительность, но принцип работы на нем долго оставался неизменным: в станке вращалась заготовка, а резец оставался в руках работника. Но вот в XVI в. Жак Бессон в своем «Театре инструментов» впервые описал станок для нарезки винтов с суппортом. Впоследствии изобретение суппорта повторил в начале XVIII в. русский механик Андрей Нартов, а в конце XVIII в.— английский промышленник Генри Модели.

Агостино Рамелли, один из преемников Леонардо, издал книгу «Различные и искусные машины», которая неоднократно переиздавалась. В этой книге описаны изобретенные им машины — мельницы, водоподъемники и грузоподъемники, насосы, конструкции которых зачастую чрезвычайно сложны. Поражает богатство механизмов: кривошипно-шатунные и кулисные устройства, различные типы червячной передачи, зубчатые зацепления. Есть и установка для одновременного чтения нескольких книг.

Подробно описал машины, применявшиеся в горном деле в XVI в. и ранее, немецкий врач, минералог и металлург Георг Бауэр, известный под латинизированным именем Агрикола. Согласно его сведениям в горнозаводских машинах уже тогда применялось железо для изготовления рам, зубчатых колес, подшипников. Ему уже было известно, как от одного водяного колеса можно привести в действие шесть насосов, несколько толчеи. Идея привода нескольких механизмов от одного источника энергии тогда еще не имела значительного распространения и была одной из технических новинок.