Металлургия и время - Том 2
.pdf
© ЗАО «Объединённая Металлургическая Компания»
Содержание
6 Глава 1. Вода источник прогресса
Водяные колёса в Древнем мире Водяные колёса Древнего Китая Развитие «водной энергетики»
в средние века Новый передаточный механизм Мельницы для дробления и измельчения руды Кулачковый механизм Рычажные молоты Кривошипный механизм Применение энергии воды в металлургии Вододействующие мехи Тромпа – водотрубная воздуходувка Каталонский водяной
молот Применение энергии воды в эпоху мануфактурного производства Групповое использование водяных колёс «Архимед севера» Колесо Полхема Механизация и автоматизация Нового Времени Предтеча Промышленной революции
28
60
76
100
114
Глава 2. Эпоха стального костюма
Появление костюма Романский стиль Кольчуга Волочение проволоки и изготовление колец Плетение железной рубашки Национальные особенности Русская броня Доспехи из ремней и чешуи Поддоспешная стёганка Сплошной доспех Размеры горнов диктуют форму доспехов
Доспехи: железные, стальные или «осталенные»? Ковка на шаблоне, закалка и отпуск Подгонка, полировка и украшение Защита головы Клейма оружейных мастеров Корпорации оружейников Бригандина – светский доспех и первый «выкроенный» костюм Сословная одежда и законы против роскоши Явление моды Декоративная обработка доспехов Рифлированный доспех Чулки Юбка Корсеты и жилеты Рыцарский кодекс Турнирные доспехи «По единым лекалам»
Глава 3. Дьявольское зелье для Промышленной революции
Артиллерия Селитра «китайский» снег Порох, «огненное копьё» и «греческий огонь» Арабская модфа «Дымный порох» Бертольда Шварца Кулеврины, мортиры и бомбарды Артиллерийские снаряды XIV века Пушечная бронза «Медленная» формовка «Век экспериментов» Самостоятельный род войск Государственные артиллерийские мануфактуры Инициатор «малой» Промышленной
революции Глобальный рециклинг железа Доменные печи и кричные горны
Глава 4. Эльдорадо символ эпохи географических открытий
Зона высоких цивилизаций Ацтеки Ацтекские металлурги Многокомпонентные сплавы Священное золото императора Золото миусков Эльдорадо – страна «Позолоченного» Тумбага Ювелирные технологии гуатавита Металлы в культурах древнего Перу Некрополь Сипан Чимор Великие инки Колькас и кипу Золотые и серебряные города инков «Пот солнца» и «слёзы луны» Кориканча Золотой квартал Золотые ювелирные шедевры и банальные слитки
Глава 5. Изобретение Гуттенберга мост в Новое время
Древние печати Ксилография Подвижные литеры Иоганн Гуттенберг Сущность изобретения
Словолитный прибор: стальной пуансон, медная матрица Типографский сплав – гарт Печатный пресс Типографская краска Распространение книгопечатания Иллюстрации
Глава 6. Белая жесть инновационный материал эпохи Возрождения
Защита от коррозии Добыча и подготовка оловянной руды «Промывные ставы» Планенгерды и шлемграбены Обжиг и плавка руды Производство жести Лужение
124 Глава 7. Пионер прикладной науки
Молодой математик Французская Академия наук «Описание искусств и ремесел» Основоположник научной металлургии Теория флогистона Лаборатория Реомюра Теория науглероживания железа Цементация стали по Реомюру Начало металловедения Умягчение чугуна, производство якорей и лужение жести Международное признание
136 Глава 8. «Черный» фундамент Промышленной революции, или Что же изобрели Дарби?
Развитие доменного производства в Новое время Проблема обезлесения «Всепожирающие заводы» Новые лидеры Предыстория использования каменного угля «Морской уголь» Специфика металлургического топлива Первые патенты Симон Стюртевант – философ и изобретатель Дад Дадли «Metallum Martis» Безуспешные попытки Коалбрукдейл Абрахам I Дарби Успешные опыты Абрахама II Дарби Сущность изобретения Дарби
154 Глава 9. Полуметаллы и Революция в естествознании
Металлы в гармонии мироздания Георг Брандт Цинк Пылеуловители средневековья Сурьма Плавка сурьмы по Агриколе «Хищный символ» Средневековая металлотермия Висмут Кобальт Чудеса превращения Никель: революция в естествознании
168 Глава 10. Пудлинговое железо
Оздоровление чугуна Кричная фабрика Проблема «во весь рост» Искусный комбинатор Генри КортСовершенствование технологии Самая «мускульная» технология эпохи механизации
180 Приложение. Агрикола и Бирингуччо: «А» и «Б» металлургической науки
Георгий Агрикола Ванноччо Бирингуччо Предшественники «Пиротехния» Профессиональная этика Возрождения «12 книг о металлах» Разные судьбы энциклопедий
188 Приложение. Цементационная и тигельная сталь Мануфактурной эпохи
«Металлургические путешествия» Габриэля Жара Тигельная сталь Бенджамина Хантсмена Конкуренция и лоббирование в эпоху Промышленной революции На пороге Индустриализации
194 Приложение. Божественный творец (место и роль кузнеца в мифологической картине мира)
Архетип кузнеца Культурный герой «Боги мгновения» Метаморфоза Гефеста «Канонический» образ Гефеста Характер и внешность мифологических кузнецов Обособленность кузницы
Покровитель семьи и брака Создатель божественных атрибутов Гармония, музыка и правильный миропорядок
204
207
214
Рекомендуемая литература Указатель имен и названий Хронологическая таблица
Глава 1
Вода – источник
прогресса
Дайте рукам отдохнуть, мукомолки; спокойно дремлите,
Хоть бы про близкий рассвет громко петух голосил:
Нимфам пучины речной ваш труд поручила Деметра;
Как зарезвились они, обод крутя колеса! Видите?
Ось завертелась, а оси кручёные спицы
С рокотом движут глухим тяжесть двух пар жерновов.
Снова нам век наступил золотой: без труда и усилий
Начали снова вкушать дар мы Деметры святой.
Антипатр Фессалоникский. Водяная мельница. I в.
6
7
Глава 1
Формирование структуры современного вании энергии воды приводятся очень редко. В это время промышленного производства, как правило, отноинженеры использовали вращательное движение водя-
сят к периоду середины XVIII – середины XIX в. В это |
ного колеса в двух целях – для помола зерна и в каче- |
время человек овладел энергией пара и на смену ручному |
стве черпаковых подъёмников воды – норий. Арабское |
труду пришли паровые машины. Этот переход к машин- |
«наора», от которого затем произошло испанское нориа |
ному производству обычно рассматривают как скачкоо- |
(noria), собственно и означает «подливное водяное ко- |
бразный и называют Промышленной революцией. Од- |
лесо». |
нако исторические факты свидетельствуют, что задолго |
В качестве водоподъёмных устройств водяные колёса |
до XVIII столетия ручной труд начали заменять механиз- |
получили широкое распространение в первую очередь |
мами, приводимыми в действие силами природы, пре- |
на Ближнем Востоке в эллинистическую эпоху, к которой |
жде всего – водяными колесами. В авангарде процесса |
относится самое раннее упоминание о них в техническом |
механизации находилось горнометаллургическое произ- |
трактате «Pneumatica» греческого «инженера» Филона |
водство. Результаты последних исследований показыва- |
Византийского (около 280–220 гг. до н. э.). Речь в трактате |
ют, что зарождение промышленности в Европе и в мире |
идёт о механизме осушения доков Александрии. Римляне |
представляет собой эволюционный процесс, начавший- |
применяли колёса для откачки воды из шахт. Например, |
ся, по меньшей мере, в VIII–IX в., когда европейцы стали |
в испанских медных рудниках Рио Тинто вода откачива- |
активно использовать энергию воды при выплавке и об- |
лась с горизонта –24 м системой из 16 норий. |
работке металлов. |
В нориях передаточные механизмы не применялись. |
|
В первых водяных мельницах шестерни также не ис- |
Почему это актуально? |
пользовались: небольшое горизонтальное колесо с лопа- |
Фундаментом современного общества являются техно- |
стями укреплялось на нижнем конце вертикального вала, |
логии, для которых требуется огромное количество то- |
а верхний конец вала соединялся непосредственно с жер- |
пливных ресурсов – угля, нефти, природного газа. Только |
новом. Впоследствии в мукомольных мельницах исполь- |
каменного угля ежегодно потребляется свыше 6 млрд т – |
зовалась ортогональная передача. Шестерни, установ- |
в среднем около тонны на каждого жителя планеты. В ин- |
ленные на оси колеса, позволяли передать вращательное |
дустриально развитых странах этот показатель ещё выше: |
движение из вертикальной плоскости в горизонтальную |
в Германии – 7 т, в США – более 10 т. Между тем имен- |
и сообщить вращение жерновам. Использование колен- |
но традиционная топливная энергетика оказывает самое |
|
сильное воздействие на природную среду, выбрасывая в |
|
атмосферу оксиды серы и азота, парниковые газы, произ- |
|
водя огромное количество токсичных шламов. Альтерна- |
|
тивные источники энергии – солнце, вода и ветер – инду- |
|
стриальной цивилизацией практически не используются. |
Дренажная система |
Но так ли мал их потенциал? Вода и ветер были неотъем- |
рудников Рио Тинто |
лемыми компонентами металлургического производства |
|
с момента его появления; накоплен уникальный опыт, ко- |
|
торый, быть может, будет востребован уже в ближайшем |
|
будущем цивилизацией, главным приоритетом которой |
|
станут экологически чистые технологии. |
|
Водяные колёса в Древнем мире |
|
Воду можно использовать как источник энергии с помо- |
|
щью различных приспособлений, но наиболее распро- |
|
странённым является устройство, представляющее собой |
|
колесо с лопастями или черпаками. Такое колесо можно |
|
устанавливать горизонтально или вертикально. В эпоху |
|
Древнего мира использовали и горизонтальные, и вер- |
|
тикальные водяные колеса, но ни те, ни другие не полу- |
|
чили широкого распространения. Например, в книге «De |
|
architectura» (I в. до н. э.) римский архитектор Марк Ви- |
|
трувий Поллио дал описание водяного (подливного) ко- |
|
леса как редко используемого технического устройства. |
|
Вообще в древних документах упоминания об использо- |
|
8
схема римской лесо-
пилки в иераполисе. iii в. современная
реконструкция
воДяная мукомоль-
ная мельница
с Горизонтальным колесом. i в.
Глава 1
воДяные колеса раз-
личных конструкций:
а – Горизонтальное;
б – поДливное;
в – верхнебойное
чатого вала и шатуна для организации возвратно-по- ступательного движения впервые было применено римлянами на лесопилке в малоазиатском г. Иераполисе (территория современной Турции).
Водяные колёса могут вращаться либо в горизонтальной плоскости на вертикальной оси, либо в вертикальной плоскости на горизонтальной оси. Горизонтально вращающиеся колёса – предшественники гидравлических турбин – часто называли скандинавскими мельницами. Постройка мельниц такого типа обходилась недорого, но они были маломощными (менее 1 л. с.), а коэффициент их полезного действия (КПД) составлял всего 5–15 %, поэтому скандинавские мельницы не получили широкого распространения и применялись только для помола зерна.
9
10