Завод без людей
Шрифт:
Выручил кормовой руль, тот самый, который применяется и в наши дни. Предполагают, что кормовой руль был изобретен в Китае. Его применение повысило маневренность судна, позволило увеличить осадку и тем самым сделало суда гораздо более устойчивыми, или остойчивыми, как говорят моряки. И лишь только после этого можно было значительно увеличивать площадь парусов. Все вы видели рисунки парусных кораблей, часто можно их увидеть и в кино.
Фрегат.
Вспомните-ка, какая громадная площадь парусов подставляется под напор ветра. Малейшее дуновение ветерка уже заставит двигаться
Очень широко стала использоваться энергия падающей воды. Появилось множество водяных мельниц, многие производства также приводились в движение водой. И их тоже часто называли мельницами. Вспомните, например, очень смешное приключение Дон-Кихота и Санчо Пансы в лесу, возле сукновальных мельниц. На сукновальных мельницах, как это явствует из названия, занимались изготовлением сукна, а не помолом. Водой же приводились в движение и кузницы, и меха плавильных печей.
Но не только силу свою стремился увеличивать человек. Как и в прошедшую эпоху, он одновременно совершенствовался в других областях. Так, улучшилась техника измерения, особенно времени. Триста лет назад были изобретены первые часы, в которых оказалось возможным резко повысить точность измерения времени в сравнении с солнечными, водяными часами. Это были механические часы, а устройством, позволившим сделать такие часы точными, был маятник. Часы едва ли не самый первый в мире автомат.
Всем нам знакомы обычные часы-ходики. Это — типичные маятниковые часы.
Давайте посмотрим, как они работают. Прежде всего: что заставляет ходики работать? Ответ прост: сила земного тяготения. Гиря, подвешенная на цепочке, под действием силы тяжести тянет цепочку. Цепочка, в свою очередь, передает эту силу шестерне. Шестерня, связанная с цепочкой, вращается очень медленно, так, что не заметно глазу. Но она приводит в движение вторую шестерню, вторая — третью и так далее. И каждая последующая шестерня вращается все быстрее.
Можно так подобрать количество зубьев шестерен, что одна из шестерен будет вращаться в двенадцать раз медленнее другой. Та, что вращается медленнее, может быть названа часовой шестерней, та, что быстрее, — минутной. Таким же способом можно получить шестерню, делающую один оборот в минуту; это будет тогда секундная шестерня. Если теперь с осями часовой, минутной и секундной шестерен связать стрелки и нарисовать циферблат, мы получим часы.
Только это будут очень неточные часы. Хоть скорость вращения отдельных шестерен и связана жестко между собой, и часовая шестерня будет вращаться в двенадцать раз медленнее минутной, а секундная шестерня в шестьдесят раз быстрее минутной, нет никакой гарантии в том, что часовая шестерня, а следовательно, и все прочие, повернется за положенное ей время — ровно один час. Стоит измениться весу гири, увеличиться трению в осях шестерен, и сейчас же изменится скорость вращения шестерен. И ничего удивительного в этом нет. Так и должно быть. Но можно ли сделать так, чтобы часы все-таки шли точно?
Есть два пути. Один путь — сложный, громоздкий и ненадежный. Можно поместить механизм в термобаростат, где очень точно поддерживается температура, давление, влажность. Постараться уменьшить до предела трение в осях шестерен, использовать для осей и шестерен особо износоустойчивые материалы. Поместить все это сооружение в глубокий подвал, куда не достигают никакие сотрясения почвы. И тогда, может быть, часы год два будут ходить с точностью, вряд ли лучшей точности обычных наручных часов.
Есть и второй путь. По такому пути всегда стремится идти техника. Начинается он с одного неизменного вопроса: можно ли что-либо сделать или придумать так, чтобы и при обычных условиях и обычных материалах устройство работало как требуется? Оказывается, можно. И не нужно помещать механизм часов в какие-то необыкновенные условия, не нужно как-то особенно точно делать детали. Достаточно только одну часть часов сделать точной. Но такую, о которой мы упомянули только вскользь. Эта часть — стабилизирующий элемент. Элемент, который позволяет всегда и при всех обстоятельствах сохранять скорость хода часов. Первым таким элементом, который сумели открыть и применить, был маятник.
Механизм башенных часов Новгородского кремля.
Его применение в часах объясняется одним очень важным свойством. Дело в том, что при небольшом размахе колебания период колебания маятника, то есть время, в течение которого маятник успевает откачнуться из одного крайнего положения в другое и вернуться обратно, зависит только от длины маятника.
От знания свойств маятника до мысли применить его в часах и особенно до открытия способа использования маятника в часах — дистанция огромного размера. Но все-таки люди преодолели ее и нашли способ заставить маятник, качания которого всегда отмеряют точно одинаковые промежутки времени, поворачивать одну из шестерен часов. А так как шестерня эта связана со всеми остальными, то скорость вращения всех шестерен будет неизменной: шестеренка, поворачиваемая маятником, заставит остальные вращаться как положено.
Маятник и спусковое колесо.
Оказывается, ввести маятник в часы с гирями и шестернями не так уж сложно, по крайней мере для тех, кто, как мы с вами, изучает часы через триста лет после их изобретения! Первым же это сделал X. Гюйгенс в 1657 году.
В часах такого типа, о котором вы сейчас читали, потребовалось изменить очень немного. Подвесили маятник и на конце его, противоположном грузу, укрепили штырек.
Этот штырек, его кончик, поместили между зубцами спускового колесика, связанного с остальными шестернями. Форма зубцов колесика и форма кончика штырька выбраны были такими, что при отклонении маятника, скажем вправо, штырек не мешал проворачиваться спусковому колесику, и оно успевало провернуться ровно на один зубец, пока маятник был отклонен вправо. Но повернуться на два зубчика сразу колесику не давал штырек. Когда маятник отклонялся в крайнее левое положение, к штырьку успевал подойти следующий зубец спускового колесика. Он упирался в штырек маятника и давил на него, толкал маятник обратно. Этим восполнялась та часть энергии, запасенная маятником, которая потратилась за время предыдущего колебания. Маятник снова отклонялся вправо под воздействием силы тяжести и толчка спускового колесика и снова пропускал еще один зубец.
Так как период колебания маятника постоянен и так как энергия, расходуемая маятником, восполняется спусковым колесиком, то маятник качается непрерывно и зубчики спускового колесика поворачиваются через строго одинаковые промежутки времени. Теперь уж получилось, что вся точность хода определяется постоянством колебаний маятника. Оно же без особого труда может быть сделано очень точным.
Но откуда берет силу для того, чтобы толкать маятник, спусковое колесо? Более того, каждые уважающие себя башенные часы отзванивают время, разыгрывают музыкальные пьесы, а иногда дают и представления, например с кукушкой. Сила опять та же — сила земного тяготения, вес гирь. Пока гири подтянуты, часы идут.
Но не только часы изобрели во времена феодализма. Было сделано много других очень важных изобретений и открытий, особенно начиная с эпохи Возрождения. Именно в эту эпоху были заложены основы современной науки, которая, в свою очередь, определила состояние современной техники.
Появились компас и линза. И вы, конечно, представляете, какую роль сыграли они начиная с эпохи великих морских путешествий.
Древние компасы — китайский (вверху) и русский (внизу).