Райан Норт - Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля

Способ взнуздать силы природы, чтобы заставить их работать на вас.

Если вам требовалось размолотое зерно, распиленные бревна, раздробленные камни, или заточенные инструменты, или измельченная руда, или мехи, или откачанная вода, то вам приходилось делать это самостоятельно, ручками, словно долбаному придурку.

300 до н. э. (первые водяные мельницы);

270 до н. э. (ортогональная зубчатая передача);

40 до н. э. (падающий молот);

100 н. э. (первое колесо на энергии ветра);

400 н. э. (водяная мельница на падающей воде);

600 н. э. (дамбы для водяных мельниц);

900 н. э. (первые водяные мельницы);

1185 н. э. (первые современные водяные мельницы).

Колеса, дерево или металл, ткань (для водяных мельниц).

И водяные и ветряные мельницы – воплощение одной и той же идеи: все эти газы и жидкости на поверхности планеты непрерывно движутся туда-сюда, так что не будет ли замечательно, если мы заставим их сделать что-нибудь для нас?

Водяную мельницу изобрести просто: это гигантское колесо с лопастями, которые может толкать вода. Поместите его в поток, и оно будет вращаться со скоростью движения воды, но извлекая при этом только от 20 до 30 % от ее общей энергии. Вы можете поднять эту величину до 60 %, если будете использовать падающую воду: в этом случае не только движение воды станет работать на вас, но и ее масса.

Сделайте это, заменив плоские лопасти на вашем колесе на чаши и затем поставив колесо под водопадом. Если водопадов рядом нет, вы можете сделать для себя рукотворный: направьте поток по желобу, который будет заканчиваться как раз над вашим колесом. Постройте дамбу, чтобы поток имел один-единственный путь через вашу мельницу, и вы получите пруд, а на самом деле хранилище энергии, готовое к использованию при необходимости.

Это первая батарейка в мире, и вы только что ее изобрели.

Посредством вала ваше колесо окажется соединено с внутренностями мельницы, и вал будет вращаться в том же направлении и с той же скоростью, что и колесо. Это полезно для определенных видов работы – крутить ленточный транспортер, например, – однако вы можете перевести вращательное движение в любой другой вид движения с помощью несложной технологии.

Добавьте ортогональную зубчатую передачу (приложение Н), и вы заставите вращаться другое колесо, но уже по горизонтали, и это отличная штука для помола зерна. Просто установите два каменных жернова: один вращается, а другой, расположенный под ним, закреплен жестко. Сыпьте зерно в дырку посредине вращающегося жернова, и оно само собой смелется в муку и выдавится с краев.

Изменяя сравнительные размеры элементов передачи, которую вы используете, вы сможете менять скорость помола и крутящее усилие. Присоединив к водяной мельнице коленчатый рычаг, вы превратите вращательное движение в возвратно-поступательное, а его можно использовать для изобретения механических пил, насосов или мехов. Замените рычаг падающим молотом, и ваша мельница пригодится для того, чтобы разбивать камни (или ковать сталь).

И все это производит один и тот же источник энергии: вода, толкающая колесо!

Ветряные мельницы работают по тому же самому принципу, но здесь вместо воды используется ветер, который давит на набор парусов, расположенных, подобно лопастям вентилятора, вокруг несущего вала. Такое устройство ведет за собой ряд осложняющих факторов, которые мы ниже исследуем посредством вымышленного диалога между влюбленным в водяные мельницы критиком – давайте назовем его доктор Уотеруиллс – и хорошо информированным, разумным сторонником ветряных мельниц, которого мы поименуем Чомпски (табл. 12).

Давайте представим, что Уотеруиллс – человек, но Чомпски – восхитительный говорящий пес, издающий счастливое пыхтение, когда доктор чешет ему живот, поскольку никто, даже вы, не может нам запретить вообразить что угодно.

Таблица 12.Изначально идея проводить обучение и решать сложные проблемы с помощью диалога между двумя индивидуумами именовалась «Сократическим методом». Мощной обучающей технологией она стала вскоре после популяризации Сократом около 400 до н. э. Мы использовали ее, чтобы обсудить технические вопросы с говорящей собакой!

И на этом все об изобретении ветряных и водяных мельниц.

Лучшая версия водяной мельницы, которая не только меньше, но и обеспечивает эффективность порядка 90 %, и это выглядит супер рядом с теми 60 %, что мы видели в предыдущем разделе.

Люди обходились водяными мельницами, но при этом они не знали, что они теряют, ну а теперь они все наверняка чувствуют себя идиотами.

1870-е н. э.

Водяная мельница из дерева или (что лучше) из металла.

Водяная мельница, которую вы изобрели в прошлом разделе (если вы читаете наше руководство последовательно) или которую вы когда-нибудь придумаете (если вы перелистнули прямо сюда, бормоча: «Фигня все это, мне нужны турбины прямо счас»), приводится в движение двумя способами: масса воды вызывает вращение, и кинетическая энергия передается от воды, когда та соприкасается с колесом. Ковшовая турбина (она же – турбина Пелтона) имеет дело с той же массой воды, но забирает бо́льшую часть энергии движущейся жидкости, и это обеспечивает ей лучшую эффективность [101].

Базовая идея состоит в том, чтобы получить воду под давлением (простейший способ добиться этого – пустить ее по наклонной трубе с маленьким отверстием в нижнем конце трубы: вес воды будет давить вниз) и заставлять ее бить по вашему колесу с увеличенной силой. Не требуется особого ума, чтобы заменить плоские лопатки колеса мельницы на изогнутые лопасти (ковши), чтобы лучше улавливать воду, но инновация, которую предложил Джонни Пелтон [102], состояла в том, чтобы не направлять поток прямо в центр ковшей, а поместить на колесо двойные ковши и нацелить воду точно на клиновидную прорезь между ними [103].

Вы можете увидеть, зачем это сделано, просто встав рядом с кирпичной стеной и поливая ее из шланга. Если направить струю прямо в стену, то независимо от напора вы немедленно промокнете: вода ударит в кирпичи и прольется брызгами на ваш организм. Именно это происходит с энергией воды, которая теряется вместо того, чтобы использоваться, когда поток направляется в центр ковшей водяной мельницы, туда, где эти ковши наиболее плоские. Но если в вашей стене есть изгиб и вы нацелите струю под углом на край этого изгиба, то останетесь сухим.