Энергия ветра
ЛЮДИ очень долго не знали паруса. Ученые су* дят об этом не только потому, что археологами не были найдены парусные лодки (что не удивительно), но и из-за отсутствия ити бражений паруса на рисунках, дошедших до нас из глубины 1Ы сячелетий. Самое старое изображение парусной лодки обнаружь но на двух древнеегипетских вазах, хранящихся в Британском музее, и датируемых приблизительно 3500 г. до н. э. По данным археологов, уже к 3000 г. до н. э. парус использовался в Восточ ном Средиземноморье1.
В первой половине второго тысячелетия до н. э. парус при менялся на судах первого талассократа — владыки моря — принц теля Крита. На парусных судах плавали финикийцы. Первые суЯ* имели единственный прямоугольный парус, и такими они остов* лись очень долго.
Приблизительно в 200 г. н. э. римляне впервые стали стропі’ парусники со вторым небольшим прямоугольным парусом. В IX в. н. э. в Средиземноморье появились суда с треугольным П|||)) сом. Появилась и вторая мачта[239] [240].
В X в. в Европе появились первые, высокобортные парусим* суда — нефы. Во время крестовых походов они строились в Вож1 ции и Генуе, и обеспечивали морскую перевозку крестоносцев.
Для движения корабля важное значение имела не только И» русная оснастка, но и система управления. Вплоть до кошмі I
||,!С. н. э. рулевой механизм сводился, по сути, к гребному веслу, шкрепленному на корме и снабженному рычагом (чтобы усилить пічку опоры). При таком рулевом управлении корабли полно — (Ц. ІО находились во власти ветра, не могли плыть галсом. Отсут — ІІПІС глубокого киля снижало устойчивость кораблей.
В V1II-IX вв. в Китае появляется джонка с глубоким килем и і кормовой лопастью, являвшейся его конструктивным продол — «ЧЧІИЄМ. Теперь можно было сделать руль довольно большим по ршмерам и строить более крупные корабли с хорошими море — кшмыми качествами. Не позднее начала XII в. в Китае стали пользоваться компасом.
В начале XV в. китайский мореплаватель Ченг Хо (Cheng Но) водил флот на Борнео, в Малайзию, Цейлон, к берегам Красною моря и даже к побережью Африки. Самые крупные суда имели водоизмещение 1500 тонн, примерно в 5 раз больше, чем у Ііиско да Гама через несколько десятилетий. Китайские суда налили XV в. обладали технической возможностью переплыть Ти — *1111 океан, открыть Америку и вернуться обратно. Однако в 1436 і и Китае был издан закон, запрещавший строительство новых морских судов. Вскоре искусство кораблестроения было забыто, и і средине XVI в. китайский флот уже не мог даже бороться с пиратами3.
Для развития в Средние века парусного судоходства в районе Индийского океана большую роль сыграло наличие муссонов метров, устойчиво и ровно дующих сначала на восток, а затем, после небольшого перерыва, получающих противоположное на- Нринление. Для примитивных парусников, желавших достичь Нилин от восточно-африканского побережья, необходимо было при отплытии на попутном муссоне попросту выйти на ту парал — т in., на которой расположен нужный им порт. Благодаря муссо — шім еще до эпохи Великих географических открытий океанские
‘ Me Neill W. H. The Pursuit of Power. Chicago, 1982. P.45-46
перевозки в Азии возобладали над трансконтинентальными. Так, в XVI в. среднегодовой индийский экспорт морем (без каботажа] оценивается в 24-36 тыс. тонн, а сухопутный вывоз — только к 600-700 тонн[241].
В XV в. в Европе появились первые трехмачтовые парусин ки, использовавшие рулевое управление, аналогичное ранее созданному в Китае. Эти парусные корабли обходились без гребцом наиболее известными из них стали каравеллы.
Первые паруса делались не только из тканей. На Белом мор( в Средние века паруса на судах поморов делались из оленью кож[242]. Паруса трехмачтовых кораблей делались из парусины • ткани, производимой из льна, крупнейшим производителем кого рого на протяжении столетий была Россия. В XVIII — первой но ловине XIX в. парусина стала одной из важнейших статей руг ского экспорта.
Парусные суда преобладали на море в течение 4 столетий приблизительно с 1460 до 1860 гг., до первой даты основным иг точником энергии была мускульная энергия на гребных судах, после второй — паровая машина.
Около 1600 г. Европу обслуживали торговые суда общим водоизмещением примерно от 600 до 700 тыс. тонн[243]. В дальней шем происходил быстрый рост парусного торгового флота веду щих европейских держав.
Британский коммерческий флот увеличился вдвое с 1580 по 1630 годы и втрое с 1630 по 1690 годы[244].
В конце XVIII в. общее водоизмещение парусников евро пейского торгового флота составляло 3,4 млн. тонн. При трех
плаваниях в среднем за год, эти корабли могли перевезти около 10 млн. тонн груза[245] [246].
Наиболее крупные транспортные суда в конце XVIII в. имени водоизмещение до 1500 тонн, при хорошем ветре скорость гакого судна равнялась 12 узлам (22,2 км/час)4.
Морские перевозки были в десятки раз дешевле сухопутных. Гак, в начале XIX в. доставка чая из Китая в Англию обходилась и 15-20 раз дешевле, чем оттуда же по сухопутью в Москву[247] [248].
Совершенствование парусных судов продолжалось и в XIX пеке. Для увеличения силы давления ветра в 1848 г. капитаном Г Казалло были предложены сквозные паруса с отверстиями в полотнищах, чем достигалось увеличение скорости почти на 2 узла в час11.
Наиболее совершенными парусными торговыми судами стани клиперы. Лучшие клиперы середины XIX в., перевозившие чай из Китая в Бостон вокруг мыса Горн, при попутном ветре достигали скорости 12-14 узлов (от 22 до 26 км в час). Их скорость была выше, чем у паровых судов того времени[249].
Несколько десятилетий шло соперничество между парусным и паровым торговым флотом; преимуществом парусников было го, что источник их энергии — ветер — обходился совершенно бесплатно.
|
Строительство парусных и паровых судов в США в 1815-1860 годах (в тоннах)’3
|
В Англии тоннаж парового морского флота превысил тоннаж парусного после 1882 г., в США — после 1893 г.[250] [251] [252] Но и в начале XX в. парусный торговый флот продолжал перевозить грузы.
|
Общее водоизмещение парусных и паровых торговых судов в мире (в тыс. тонн)13
|
Парус использовался и на суше. Еще в начале XX в. в Се* верном Китае для перевозки грузов применялись толкаемые чс ловеком одноколесные тачки, к которым прикреплялся парус Такая перевозка иногда совершалась на сотни километров[253].
* * *
Энергию ветра использовали также ветряные мельницы. И первые идея ветряной мельницы была реализована в 1 в. н. э. I сроном Александрийским. Он изобрел небольшую по величине нетряную мельницу, которая использовалась для передачи движения на поршень, входивший в цилиндр воздушного органа и нагнетавший воздух в его трубы17. Это была игрушка, и ни сам изобретатель, ни кто-либо из его современников не попытался использовать эту конструкцию для практических целей. Как покатает Дж. Ландельс, причиной этого могли быть размеры "игрушки": видимо, никому в голову не приходило сделать ветряную мельницу достаточно больших размеров, чтобы ее энергетическая мощность была сопоставима с несколькими волами18.
Где появились первые действующие ветряные мельницы — ючно не известно. Чаще всего в качестве их родины в историче — I кой литературе называется Иран, но, возможно, они пришли из Тибета или Китая19. В Иране с VII-IX вв. н. э. существовали первые ветряные мельницы с крыльями, установленными на колесе, которое двигалось в горизонтальной плоскости. Эти мельницы t іавились в тех местах, где ветер дует в одном направлении, по — м ому крылья можно было жестко фиксировать. Использовались иранские мельницы и для размола зерна, и для целей ирригации.
Пришли ли ветряные мельницы из Китая в Иран, или из Ирана в Китай (что более вероятно), мы не знаем, но в Китае, как и и раннесредневековом Иране, на протяжении столетий ветря — мельницы вращались в горизонтальной плоскости.
Возможно, в Западную Европу идею ветряных мельниц принесли крестоносцы, однако копировать существовавший на [254] [255]
Востоке ветряк европейцы не стали, а осуществили важную модификацию: колесо было установлено вертикально, что резко увеличило его мощность. Так как направление ветра в Европе часто меняется, первые ветряные мельницы были козловыми, весь корпус поворачивался на козлах для наведения ветроколеси на ветер.
В письменных источниках ветряная мельница в Европе впервые упоминается приблизительно в 1180 г. в одном документе из Нормандии; до конца XII в. она уже встречалась в Арле (Франция), Англии и Фландрии. В XIII в. во Франции она встречалась повсеместно, во Фландрии в окрестностях города Ипра в XIII в. имелось около 120 ветряных мельниц. К XIV в. ветряннИ мельница через Германию дошла до Польши и Московского государства[256].
Если водяная мельница уже в XII-XIII вв. использовались для энергетического обслуживания различных технологических процессов, то ветряная мельница долгое время применялась ПОЧ* ти исключительно для помола зерна. С XV в. она становится ос* новой водоподъемных работ при осушении в Нидерландах, снов* образным преимуществом которых были и остаются постоянные западные ветры, дующие с Атлантики в направлении Балтийского моря.
В середине XVII в. количество ветряных мельниц на север* Нидерландов достигло 3 тысяч. Их общая энергетическая мош ность была эквивалентна 50 тыс. лош. сил[257]. Голландские инжі’і неры научились использовать ветряные мельницы для различных технологических нужд. Так, в голландских технических трак!*-
их первой трети XVIII в. встречаются описания сукновальных мельниц с ветряным двигателем22.
Мощность ветряных мельниц доходила до 20-30 лош. сил23, им они никогда не были так распространены, как водяные мельницы.
Ветряные мельницы просуществовали вплоть до XX в., причем не только в Европе. В 1923 г. на ветряные мельницы прихо — шлось 0,1% всех энергетических ресурсов США24. ♦ [258] [259]