3.3.3. Використання вітряків як приводів
Вітряки, що з’явились в Європі під кінець ХІІ століття, підкорили людині ще й силу вітру. Пристосувати вітряки для обслуговування яких-небудь процесів, крім мукомельного, було не так легко, як водяне колесо. Але приблизно з 1400 року вітряк стає основою водопідйомних робіт під час осушування земель в Нідерландах. Час від часу його використовують як привід різних механізмів, наприклад, для рудничного підйомника в Чехії в ХV віці.
Найперші вітряки в Європі були козловими, через те весь корпус повертався на козлах для наведення вітроколеса на вітер (рис. 3.11). Це дуже жорстко обмежувало розміри вітряка. У куреневому вітряку (рис. 3.12) ходову частину розміщено в нерухомому корпусі, а обертовий курінь несе лопаті і шестерні. Його потужність була вже в 2-3 рази більшою. Мабуть такий вітряк з’явився до кінця ХІV століття, але широкого розповсюдження не одержав аж до ХVІ століття, коли голландські інженери удосконалили його та почали використовувати для багатьох виробничих потреб.
Рис.3.11. Козловий вітряковий млин у зображенні Рамеллі (1588 р.)
Цей ескіз, як і рис. 3.12 – найдавніші зображення внутрішнього устрою вітрякових млинів двох типів.
Рис. 3.12. Куреневий (вежовий) вітряковий млин за Рамеллі
3.3.4. Кермовий механізм кораблів
З четвертого тисячоліття до н.е. та до кінця середніх віків кермовий механізм кораблів залишався, по суті справи, незмінним. У дійсності він мало відрізнявся від гребного весла (рис. 3.1). У VIII столітті в Європі з’явилось рульове управління сучасної конструкції. Руль почали міцно навішувати на ахтерштевень, який являє собою продовження кілю й утворюючий таким чином одне ціле зі всім судном. За період з ХІІІ по ХV століття для розвитку мореплавання було зроблено більше, ніж за попередні чотири тисячоліття.
3.3.5. Компас
Винайдення компасу – це один важливий вклад середньовіччя в розвиток мореплавання. Китайські мореходи стали користуватись компасом десь з ХІ чи ХІІ століття. Європейський компас з’явився в кінці ХІІ століття. І все ж тільки в 1497 році вдалося європейцям перетнути Атлантичний океан.
Очевидно, що машина з тим чи іншим двигуном потрібна лиш тоді, коли є достатньо роботи, щоб зробити її економічно вигідною. Звичайно, це пов’язано з доставкою замовлень здалеку, що було реальним в ці середньовічні часи.
Удосконалення водного транспорту проклало шлях так званій „торговельній революції”, епосі великого розвитку торгівлі, що наступила в останні століття середніх віків. Це дало сильний поштовх росту промисловості, а разом з нею й розвитку все більш потужних машин, про що ми скажемо далі. Більш того, енергія води, вітру й тягова сила тварин залишилась основою розвитку всіх крупних механізмів аж до ХУІІІ століття. До цього часу основними засобами пересування на суші являвся кінь з його більш досконалою упряжжю.
Отже, наведені тут середньовічні винаходи відкрили реальний початок розвитку нашого сучасного світу машин.
3.3.6. Кривошип і педальний механізм
Про кривошип, як механізм, стародавні люди, мабуть, не здогадувались. Навіть така проста думка про те, щоб обертати ручний млин, взявшись за укріплену біля краю верхнього каменя вертикальну рукоятку, мабуть, не приходила їм у голову. Великі млинові жорна обертали раби або тварини, ходячи по колу. Менш крупні жорна приводились в рух за допомогою виступаючих збоку радіальних рукояток. Вертикальна рукоятка, що дозволяла здійснити безперервне обертання завдяки кривошипному пристрою, з’явилась тільки в середні віки. Але навіть і тоді людям було важко уяснити собі принцип його дії й розповсюдити його на інші сфери застосування. Про це свідчить той факт, що про подальше використання кривошипа нічого не було відомо приблизно до 850 року, коли ним стали обертати точильні камені. Далі кривошипом почали обладнувати шарманку, десь у Х віку, але не пізніше ХІІ віку. У ХІV або на початку ХV віку кривошипом закручували пружини самострілів. У ці часи його стали використовувати й з іншою метою, наприклад, в котушках для намотування мотків пряжі й у такому дуже важливому інструменті як столярний коловорот. В усіх розглянутих випадках кривошип обертали вручну. А близько 1430 року ми вперше зустрічаємось з кривошипно-шатунним механізмом, що приводив у рух мукомельний млин.
Між іншим, педальний механізм мав свою самостійну еволюцію – у ткацьких верстатах, у приводах токарних верстатів і в ковальському молоті з педальним управлінням, який з’явився в ХІV столітті. Близько 1430 року людина поєднала педаль, шатун і кривошип докупи у вигляді привода, знайомого нам по сучасних простих швейних машинах. Мукомельні млини й на цей раз виявились першою областю застосування кривошипно-шатунних механізмів. Ось коли з’явився нарешті один із практично важливих для сучасних машин механізм! Але навіть тепер упровадження такого механізму разом з механічним приводом проходило повільно, вірогідно через механічні труднощі з виготовленням надійних підшипників. З 1480 року кривошипно-шатунний механізм стали застосовувати для обертання точильних каменів і тільки з ХVІ століття стали використовувати в прядильних і токарних верстатах.