4.10. Изобретение компаса, создание новых механизмов
В Европе стали использовать компас. Магнитное поле земли и магнитные свойства железной руды были известны человеку с глубокой древности. В Китае свыше 2 тыс. лет назад использовали магнитный указатель юга “чи-нан” (рис.4.10а), имевшего вид фигурки человека с куском магнитной железной руды в руке. Фигурка укреплялась на вертикальной оси, указывая рукой на юг. Затем стали применять магнитную стрелку, указывающую на юг, которую называли “чи-нан-тин” или указатель в виде ложки (рис.4.10б).
а) б)
в) г)
Рис. 4.10. Виды компасов: а – китайский магнитный указатель юга; б – магнитный указатель в виде ложки; в – магнитный компас; г – принципиальная схема гидромагнитного компаса
Замечательное свойство магнитной стрелки ориентироваться в определенном направлении было известно в древнем Египте, Индии, Греции. Римский поэт и философ Лукреций (1 в. до н.э.) в своей поэме “О природе света” пишет, что слово «магнит» произошло от названия местности, где добывали руду (провинция Магнезия в Малой Азии). Другой римский писатель Плиций (1 в. до н.э.) приводит легенду о пастухе Магнусс, который однажды обнаружил, что железный наконечник его палки и сапоги, подбитые гвоздями, притягивались к камням. Такие породы железной руды стали называть “камнем Магнуса” или магнитом.
Первый прототип современного компаса был создан в 7 в. магистром (преподавателем гуманитарных наук) П. Перегиным. Он соединил компас с морской астролябией, впервые назвав конец намагниченной стрелки, указывающей на север – северным, а противоположный – южным (рис.4.10в). Позднее создан гиромагнитный компас (рис.4.10г). Слово компас от англ. kompass – круг или от итальянского compas – измеряю. Дальнейшее усовершенствование компаса сделал итальянец Флавио в XIVвеке, который использовал бумажный круг, разделенный на 32 части. В центре круга помещалась магнитная стрелка. В таком виде компас сохранился до наших дней (рис.4.10.в). Изобретение компаса позволило человеку значительно расширить масштабы путешествий, как по суше, так и по морю. Компас, подзорная труба, а также выросшая техника морского дела позволили к концуXVначалу XVI веков осуществить величайшие географические открытия.
Техника построения машин постоянно развивалась. В конце XVII в. в Западную Европу попало прядильное колесо с бесконечным ремнем. Под влиянием “арабсих” образцов ткацкий станок получил отдельный привод, тем самым энергетическая функция была отделена от технологической, последняя осталась за руками.
Росло и число механизмов, известных техникам. Привод ворота породил рукоятку, изогнутую дважды под прямым углом, отсюда недалеко коленчатого вала, который появился в качестве удобного привода для ручной мельницы. Постепенно распространяются шарнирные механизмы.
4.11. Развитие военных машин, создание огнестрельных орудий
Развивались военные машины. Средневековые метательные машины строились по тем же принципам, что и античные, но менялись их типы, габариты, метаемые объекты, скорострелкость. В частности, фрондибола была той же метательной машиной только снабженной противовесом: к короткому плечу рычага, вращавшегося около оси, закрепленной в раме, подсоединялся противовес, а к длинному плечу подвешивались пращи Аркбалисты были комбинацией мощного лука с лебедкой для натягивания тетивы. Более тяжелой машиной для метания стрел была бриколь – в ней использовалась упругость дерева.
В XIV в. в связи с получением пороха появились огнестрельные орудия (“тюфаки”, “пускачи” и “пушки”), которые стреляли каменными ядрами на 200-250м.
Само открытие пороха – нового источника энергии дискретного действия явилось, по-видимому, результатом деятельности техники разных стран. Так в последней четверти VII в. византийцы впервые применили “греческий огонь”. Почти одновременно в китайском, в алхимическом сочинении был описан горючий состав из серы, селитры и древесного угля.
К началу X в. порох в Китае стали применять в военных целях – раньше пороховые смеси имели не метательное, а зажигательное назначение. Параллельно изобретение пороховых смесей шло в Западной Европе.
Изобретателями пороха считали естествоиспытателя Роджера Бэкона, монаха Бертольди Шварца и некоторых алхимиков.
Первые орудия были простыми по устройству и представляли собой железный ствол, который укреплялся на деревянную колоду (рис.4.11а). В дульную часть ствола засыпали порох и плотно закрывали войлочным пыжем. Затем закладывалось каменное или чугунное ядро. В задней “казенной” части дула было небольшое запальное отверстие, около которого на полочке засыпался порох. Этот порох воспламенялся тлеющим фитилем или раскаленным железным прутом.
Вначале стволы орудий изготавливали из железных полос, скрепленных обручами. Затем их стали делать цельноковаными из железа. В XVI в. были изобретены и широко применялись лафеты для орудий (рис.4.11б).
а)
б)
Рис. 4.11. Виды огнестрельных орудий: а – огнестрельное орудие XIV-XVв; б – бронзовое орудие с лафетом XVIIв.