5.3. Создание новых машин и механизмов

Во времена Леонардо понятие «инженер» уже бытовало в Западной Европе. Появилось оно около XII в. и обозначало строителя военных машин и фортификацией (т.е. специалиста, которого в эпоху эллинизма называли «механиком»), т.к. все технические средства по части ведения военных операций назывались «ingenia». С XV в. в Италии инженерами называют также строителей каналов.

Основное назначение машин оставалось одним и тем же вплоть до конца XVIII в. – замена физического труда. Но появляются уже технологические машины, целью которых является замена действий руки человека, а 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. Совершенствуется токарный станок. В XVI в. Жак Бессон в своем «Театре инструментов» впервые описал токарный станок для нарезки винтов с суппортом.

Агостино Рамелли, один из приемников Леонардо издал книгу «Различные и искуссные машины». В этой книге описаны изобретенные им машины – мельницы, водоподъемники и грузоподъемники, насосы, конструкции которых чрезвычайно сложны. Поражает богатство механизмов: кривошипно-шатунные и кулачковые устройства, различные типы червячной передачи, зубчатые зацепления.

а) б)

Рис. 5.2. Механизмы, применяемые в машинах: а – коленчатый вал; б – зубчатая передача

а) б)

Рис. 5.3. Механизмы: а – червячные и рычажные, применяемые в приводах насосов, б – блок, винтовой механизм и рычаг, применяемые в подъемных кранах

От привода ворота (оси с коленом) берет свое начало коленчатый вал, применяемый, например, в машине (рис.5.2а). Цевочные зубчатые передачи (зубья произвольной формы вставлены в обод колеса) применялись в различных машинах, например, в машине (рис.5.2б). В приводах насосов применяли червячные и рычажные механизмы (рис.5.3а). В подъемных кранах использовали блок, винтовой механизм и рычаг (рис.5.3б).

Подробно описал машины, применявшиеся в горном деле в XVI в. и ранее, немецкий врач, минеролог и металлург Георг Бауэр, известный под латинизированным именем Агрикола. Уже тогда в горных машинах применялось железо для изготовления рам, зубчатых колес, подшипников. Ему уже было известно, что от одного водяного колеса, можно привести в действие шесть насосов, несколько толчей. Идея привода нескольких механизмов от одного источника движения была тогда передовой.

Современником Агриколы был выдающийся итальянский врач, механики математик Джеролимо Кардано, имя которого сохранилось в названии карданного вала. Кардано – один из основоположников кинематики механизмов. Он стремился глубоко разобрать теорию и практику зубчатых зацеплений.

5.4. Создание гидротехнической системы игуменом Филиппом в Соловецком монастыре

Одну из установок, прообраза машины автоматического действия создал в середине XVI в. в Соловецком монастыре игумен Филипп (Федор Степанович Колычев), который был в последствии митрополитом Московским и по приказу Ивана Грозного задушен Малютой Скуратовым. Сохранилось описание этой установки. В нее входили мельницы, («мельницы делал да ручьи конал к мельницам воду приводил к монастырю»), которые мололи зерно, присеивали помол и были еще и крупорушками. Мало того, установка имеет к тому же устройство для приготовления кваса. Раньше этим занимались «вся братия и слуги многие из швальни», благодаря же устройству, с работой справлялись один инок и пятеро служителей. Обратим внимание, как работало квасодеятельное устройство. В нем квас «сам сольется из всех чанов, да вверх подаймут ино трубою пойдет в монастырь, да в погреб сам сольется, да и по бочкам раздетеся сам во всем».

В монастыре были организованы соляной промысел и железоделительное производство. Изобретатель поставил несколько солеварен, соорудил сложную водную систему.

В последней четверти XVI в. была построена Лондонская насосная установки, которая служила для снабжения города питьевой водой, а в XVII в. они усовершенствовались.

В XVII в. построена насосная установка в Марли голландским инженером Раннекеном. Она поднимала воду из Сены, затем по акведуку вода поступала в водоем, откуда она шла к фонтанам. Установка состояла из 14 колес, которые приводили в действие 250 поршневых насосов.