Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней
Шрифт:
Если каменный уголь (уже обычное топливо на пивоваренных заводах для нагревания сусла перед брожением) использовался для сушки солода, то он портил вкус пива; главная причина – присутствие серы. Но во времена гражданской войны пивовары из Дербишира, где нашли особый вид каменного угля, решили его обугливать и получать кокс (по принципу получения древесного угля из древесины). В результате солод сушили при помощи кокса – так появилось знаменитое дербиширское пиво. Тем не менее в конце XVII века проблему выплавки чугуна так и не решили, хотя в новых отражательных печах использовали каменный уголь непосредственно для плавления свинцовой руды, а для плавки меди применяли смесь каменного и древесного угля. Первый успешный эксперимент провел квакер Абрахам Дарби, чьи знания помогли владельцу солододробилки в Коулбрукдейле, графство Шропшир, в 1709 году. Но его предложение использовать кокс в доменной печи, кажущееся нам запоздалым, восприняли без энтузиазма: за 50 следующих лет в Великобритании построили только шесть коксовых печей. Семья квакеров из Коулбрукдейла, вероятно, не раскрыла секрет, принесший им небольшую прибыль. Главным фактором, скорее всего, было отсутствие интереса среди конкурентов: нельзя добиться успеха без тщательного отбора
Оружие
Хотя Дэвид Юм в 1750 году объявил чугунную пушку и судостроение показателем великого мастерства английских промышленников, военное вооружение в целом – хорошее доказательство умелого применения европейцами своих металлургических навыков. Примерно до 1700 года главным оружием пехотинца была пика – стальной наконечник, закрепленный на древке длиной до 6 метров, – эффективная защита от кавалерии. Ей на смену пришел штык, впервые примененный мушкетерами армии Людовика XIV. Пикинеры стали обходиться без шпаг, с которыми ходили в рукопашную, хотя шпаги были у офицеров – для нанесения колющих ударов и дуэли. Стандартным кавалерийским оружием становится сабля (колюще-режущее и рубяще-режущее оружие), а также облегченная и укороченная версия копья средневекового рыцаря. Такое оружие играло все меньшую роль, по крайней мере во время противоборства цивилизованных наций, из-за того что оружейная сталь, по-видимому, была менее качественной, чем в прежние годы, когда очень тщательно отслеживали дефекты металлического оружия.
Первое ручное огнестрельное оружие было неточным, для ведения огня в ближнем бою; оружейники решили усовершенствовать его скорее из-за большого спроса на качественное охотничье оружие – с качественным стволом и спусковым механизмом. Ствол обычно делался из полос железа: либо одна полоса сгибалась по форме цилиндра, а затем сваривалась по краю, либо несколько коротких полос сворачивались в трубки и сваривались встык. Преимущество второго метода в том, что металл легко зауживался по направлению к дулу, где требовалась относительно меньшая прочность. В любом случае грубо сформованный ствол сверлился с помощью бура, вращающегося на конце длинного вала, постепенно входящего в ствол; в XVIII веке такие механизмы работали на гидроэнергии (рис. 54). Как додумались нарезать ствол, неизвестно: опыт показал, что вращающийся снаряд летит дальше и точнее. Тем не менее уже в середине XVIII века один из авторов знаменитой французской «Энциклопедии» полагал, что нарезка ствола просто обеспечивает плотную посадку пули, но не заставляет ее вращаться, хотя физику вращения снаряда изложил Королевскому обществу Робинс в 1747 году. Во всяком случае, о ружьях хорошо знали в 1525 году и, возможно, их использовали на полвека раньше, судя по оружейным записям в Турине и Нюрнберге. Ружья не применялись в военных целях до Тридцатилетней войны, ими пользовались богатые охотники, заказывавшие себе более качественное и точное оружие, которое было не так важно для войск, сражающихся в сомкнутом строю и стреляющих с близкого расстояния. Во избежание проблем при зарядке нарезного ствола с дула применяли свинцовые пули чуть большего калибра, по каналу ствола их проталкивали шомполом до упора. Долгий процесс зарядки дульнозарядного оружия сильно сдерживал его применение в военных целях.
Рис. 54. Механизм на гидроэнергии для сверления орудийных стволов. Из «Энциклопедии» Дидро, 1777 г.
Ранний пистолет имел медленный запальный фитиль, соединенный с затравочным отверстием ствола так, чтобы воспламенить часть порошкообразного запала в запальном пазу. Его заменил фитильный замок с рычагом, который при натяжении спускового крючка опускал фитиль на запал; однако стрельба по-прежнему зависела от горения фитиля – нелегкая задача в полевых условиях, когда приходилось поддерживать горение куска грубого шнура, сильно пропитанного селитрой. Для всадника такая задача была особенно трудновыполнима, поэтому колесцовый замок (считается итальянским изобретением, сделанным примерно в середине франко-итальянских войн 1494–1559 годов) стал излюбленным устройством для кавалерийских седельных пистолетов. В колесцовом замке ключ изгибал пружину, распрямление которой поворачивало шероховатое колесо, трущееся о кусок пирита; высеченные искры воспламеняли запал. Из-за пружины из пистолета не удавалось быстро стрелять дважды, поэтому им пользовались в основном кавалеристы, которые успевали его перезаряжать. С 1580 года у колесцового замка появились соперники – голландский ударный кремневый замок и испанский замок, сохранившийся до времен войны на полуострове, где его называли микелет. Следующее решающее нововведение – замок кремневого ружья, усовершенствованный во Франции в 1630 году. Кремень оттягивался назад (взводился), а после отпускания курка приводился в движение тугой пружиной, соприкасаясь с шероховатой металлической пластиной над запальным пазом, в который попадали искры. Этот механизм был сильнее колесцового замка, поэтому скорострельность оружия увеличилась. Кремневое ружье требовалось для новой французской забавы – отстрела птиц на лету – и поначалу считалось роскошью для пехотинца. Людовик XIV вооружил кремневыми ружьями свою армию в 1660-х годах; в Англии переоснащение началось во время революции 1688 года. Улучшенный кремневый замок установили на «Браун Бесс» – 10-фунтовое и 62-дюймовое орудие, бывшее на вооружении в британской армии от Бленхейма до Ватерлоо. Появление пороха, взрывающегося от удара, запатентованного шотландским священником Александром Джоном Форсайтом в 1807 году, спровоцировало отказ от кремневых ружей, хотя их до сих пор находят в некоторых
Стандартная пушка XVI и последующих веков – гладкоствольная, заряжающаяся с дула, отливалась из бронзы, латуни или железа. Железо было самым дешевым материалом, но бронза считалась лучшим из-за меньшей подверженности коррозии и разрыву. С появлением доменных печей делали большие чугунные отливки, однако три столетия сохранялся общий принцип – как при изготовлении больших бронзовых пушек, одна из которых, весящая почти 19 тонн, была у турок при осаде Константинополя в 1453 году. В значительной степени литье пушек основано на средневековом искусстве литья колоколов.
Изготовление пушки включало три различных процесса. Первый процесс: приготовление глиняной формы из трех частей. Одна часть в точности воспроизводила внешнюю сторону пушки, в том числе украшения и цапфы, на которых она поворачивалась; вторая часть представляла собой модель казенника орудия; третья – сердцевину или пространство под ствол. Затем глиняная модель армировалась железными стержнями, собиралась, обжигалась и погружалась в яму. Второй процесс: заполнение формы в яме расплавленным металлом из печи; после форму разбивали, чтобы извлечь отливку. Третий процесс: сверление ствола буром, насаженным на длинный вал, приводимый в движение водяным колесом, с опорой только на одном конце – неточный метод, который усиливал любое смещение оси ствола в исходной форме. В 1747 году голландцы предложили крепить бур на специальной тележке, надвигающейся на вращаемый водяным колесом ствол по направляющим рельсам; а в Великобритании метод усовершенствовали только с изобретением сверлильного станка Уилкинсона.
Небывалое развитие артиллерии наблюдалось примерно в середине XVIII века, когда на вооружении появилась полевая пушка; однако задолго до этого, во времена Мальборо, методы ведения крепостных войн внезапно изменились в сторону медленного выстраивания тяжелых осадных батарей. По-прежнему серьезной проблемой было воздействие артиллерии во время морских столкновений. Успех морского сражения зависел не от древней тактики абордажа и тарана, а от массированности обстрела по вражеской линии. Таким образом, умение мастеров создавать более тяжелые орудия играло значительную роль в обмене бортовыми залпами, от которых так часто зависела судьба Европы со времен де Рейтера до эпохи Нельсона.
Рис. 55. Римский слесарь за работой. II в.
Ремесло оружейника тесно связывалось с деятельностью слесаря, чья профессия была гораздо древнее. Ремесло слесаря хорошо знали во времена Римской империи (рис. 55). После того как человек стал вести оседлый образ жизни и приобретать личные вещи, ему понадобилось защищать свое имущество от кражи. Замки с утяжеленными «падающими штифтами» находили на египетских гробницах 2000 года до н. э. На шкатулке 1350 года до н. э. имеется простой замок, в котором вращением ручки перемычка входит в паз. Однако на сокровищницы древние египтяне ставили пломбы, поломка которых влекла жесткие санкции.
Так называемый египетский замок появился значительно позже, во времена Птолемея. В этом замке (рис. 56) несколько зубцов под прямым углом к поперечине железного ключа поднимали «падающие штифты»; похожий деревянный замок, но с металлическим ключом (рис. 57) был в монастыре Епифания, в Фивах, датируемый примерно 800 годом. Подобный замок до сих пор используется в скромных египетских жилищах, то есть его непрерывно применяют более двух тысячелетий. Тем не менее обычные замки поздних времен созданы по иному принципу: «падающие штифты» средневековых европейских замков расположены в один ряд, а поднимающий их ключ крепится непосредственно к планке вместо крестовины замка. Сохранившиеся египетские ключи – металлические, сделать их из дерева было невозможно; более поздний тип ключа, напротив, легко делался из древесины. Деревянные ключи встречаются на Фарерских островах (рис. 58), Греческих островах, в Занзибаре, Китае и Индии. Это не противоречит мнению о том, что современный замок произошел от очень древнего азиатского деревянного замка.
Рис. 56. Железный египетский ключ III или II в. до н. э.
Рис. 57. «Египетский» замок и ключ из Фив. 800 г.
Рис. 58. Примитивный деревянный замок. Фарерские острова
Слесари Средневековья и раннего современного периода, которые также делали защелки, ручки и декоративные железные изделия для сундуков и выдвижных ящиков, создавали элегантные механизмы и множество очень сложных замков. У Генриха VIII, например, был замок размером 35 x 20 сантиметров с королевским гербом; говорят, он вешал его на дверь своей опочивальни каждый раз, когда ее покидал. В Англии времен Елизаветы производство дверных замков, висячих замков (термин XV века) и замков для шкафов сосредоточилось в трех городах Стаффордшира, оставаясь преимущественно ремесленным делом почти до 1900 года. Позже замки усовершенствовали. Во-первых, поворотные пластины должны были выравниваться ключом до опускания задвижки замка; позже, как в замке Роберта Баррона 1778 года, концы «падающих штифтов» тщательно подгонялись под «рисунок» ключа. О достижениях Брама хорошо известно, но два самых важных изобретения сделал Иеремия Чубб, запатентовавший в 1818 году рычажный замок, с которого началось крупное английское производство (см. рис. 165); а в следующем поколении – американское производство Линуса Йеля. Отделив запирающий механизм от замка, получили цилиндровый замок: зубцы египетского замка вновь появились в виде пяти вырезов на «йельском ключе», они автоматически нарезались на фрезерном станке; диапазон высот вырезов равнялся восьми; запорный механизм имел 32 768 вариаций.